Trasmissione a 8 rapporti. Così sarà il cambio della F1 2014

Un po’ di tempo fa abbiamo parlato del motore F1 che verrà utilizzato nel campionato 2014. Una vera rivoluzione: finalmente un motore pieno di contenuti nuovi e moderni, che rappresenta una sfida tecnica entusiasmante. Oggi voglio parlarvi di tecnica e per poter essere più preciso, ho scritto questo articolo a quattro mani con l’Ing. Bollini, che mi ha dato tutti gli spunti tecnici (e non solo) per poter essere preciso nella descrizione.

Quando facevo il race engineer ho avuto modo di capire che uno dei lavori chiave per la performance della vettura era definire i rapporti del cambio. Per questo lavoro le indicazioni del pilota erano essenziali, in quanto lui riusciva a percepire molto bene quando un motore era sotto coppia, oppure quando era pronto per accelerare la vettura in uscita curva. Certi piloti erano maniaci e cambiavano rapporti anche per soli 200 giri motore.
In una occasione, Alain Prost chiese di cambiare i rapporti quando eravamo già sulla griglia di partenza. Luciano Prandini, il numero 1 dei meccanici cambisti al mondo, dopo una serie di insulti in modenese lanciati contro il sottoscritto, riuscì a cambiare i rapporti in soli 15 minuti. Che meraviglia: ve lo immaginate oggi vedere un cambio aperto in griglia di partenza, quando mancano pochi minuti al via della gara?

Al giorno d’oggi la definizione dei rapporti da mettere in vettura viene fatto dalle simulazioni che tengono conto essenzialmente della curva di coppia del motore, delle velocità raggiunte nelle varie curve e da quelle raggiunte nei rettilinei. Entriamo nel vivo e per completare la descrizione del powertrain, spiegando quali sono le implicazioni regolamentari sulla gestione del cambio nel prossimo campionato. Nella tabella che segue abbiamo riportato la situazione per motore e cambio per 2013, 2014 e 2015.

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La grande novità per il cambio è che sarà a 8 rapporti, ma questi saranno gli stessi per tutta la stagione inclusi i circuiti estremi come Monaco, Singapore e Monza. Ad oggi è possibile definire rapporti ottimizzati gara per gara. D’altronde le velocità massime a fine rettilineo sui circuiti di gara variano da 290 a 340 km/h, difficili da coprire con una sola marcia.

Dalla prossima stagione, questa attività di ottimizzazione non sarà più possibile. Sembra un passo indietro? Non proprio, vediamo il motivo.

Come si definiscono i rapporti col V8 attuale? Bene, abbiamo 7 rapporti. Il rapporto di prima marcia viene definito per avere una buona combinazione tra il grip della pista e l’erogazione del motore durante la partenza (race-start). Normalmente si definisce il rapporto di prima marcia per una velocità di 120-150 km/h. Il rapporto di settima viene definito per raggiungere la velocità massima ottimale consentita dal pacchetto aerodinamico e con DRS aperto. Per Monza equivale a circa 340 km/h. Gli altri rapporti sono ottimizzati al simulatore per avere una uscita ottimale dalla curva, evitare cambi marcia inutili e ridurre sovraccarico alla trasmissione durante il cambio marcia. Inoltre i rapporti di quinta-sesta-settima devono ottimizzare l’integrale della potenza del motore e questo comporta un salto giri di circa 2000 rpm, tra una marcia e l’altra, coi motori attuali.

Invece, la curva di potenza del motore V6 + Turbo – che lavora a portata benzina limitata a 100 kg/h – sarà molto diversa da quella “a uncino” del motore attuale V8 aspirato, così come siamo abituati a vedere nei motori sportivi (potete prendere a riferimento quella di una moto sportiva anche da strada). La curva di potenza del motore 2014 sarà molto simile alla forma della curva di consumo massimo di benzina imposta dal regolamento. Ovvero la potenza sarà crescente fino a 10500 rpm e poi, da 10500 rpm a 15000 rpm, la curva di potenza potrebbe avere una forma “quasi piatta”, da potenza “quasi costante”. La conseguenza di questa forma di curva di potenza è che il rapporto a terra (ovvero, quanto la marcia è corta o lunga) diventerà meno critico per la prestazione della vettura.

Se proviamo a mettere in un grafico le velocità massime dei circuiti di gara del 2012 su una ipotesi di cambio a 8 rapporti, troviamo per esempio la soluzione che segue:

Dovendo soddisfare Monza al massimo regime di ottava marcia, e utilizzare la settima marcia a Monaco e Singapore, otterremmo una prestazione comunque non ottimale per i circuiti con velocità massima compresa tra i 300 e 310 km/h, con la curva di potenza del motore attuale (dovremmo fare la massima velocità con un regime del motore di 1000-1500 rpm al disotto del regime di potenza massima!). Con la curva di potenza “piatta” del motore 2014 (grazie al turbo, in primis), non raggiungere il massimo regime di rotazione non sarà penalizzante come sarebbe nelle condizioni attuali.

L’ing. Bollini, che lavora al dipartimento Motorsport di MET (www.met.it), sta lavorando da tempo sul modello di powertrain al simulatore per definire i parametri ottimali di gestione. Posso dire che i cambi di regolamento tecnico portano sempre molto lavoro nuovo da sviluppare e in questo caso si è dovuto sviluppare strumenti software specifici, in modo da poter gestire e analizzare la grande mole di dati generati dalle simulazioni.

Prima di congedarmi, voglio chiudere con un pensiero ad Ayrton Senna, dato che ieri era il diciannovesimo anniversario della sua scomparsa: i piloti sono fatti di tanti ingredienti. Senna, tra tutti i piloti che ho conosciuto, aveva degli ingredienti di più alta qualità.

Un caro saluto a tutti.

Avanti tutta!
Luigi Mazzola