Rivoluzione 2021: cosa si nasconde dietro ai nuovi regolamenti della Formula 1?

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Le modifiche ai regolamenti tecnici del 2021 saranno fra le più radicali di sempre, largamente dibattute da team, piloti e addetti ai lavori sono state rimaneggiate più volte e, per quanto l’obiettivo comune sia rimasto il medesimo, queste frequenti variazioni hanno generato confusione nei fan.

Gear Tech è la nuova rubrica targata Flop Gear che ha lo scopo di analizzare in modo semplice ma completo gli aspetti più tecnici del motorsport. In questo primo articolo, a cura di Leonardo Colella e del nostro admin Marco Pili, cercheremo di fare chiarezza sull’impatto che i regolamenti 2021 avranno nella progettazione delle monoposto.

Cambiamenti aerodinamici ed effetto suolo

Uno dei temi più discussi degli ultimi mesi è sicuramente il cambio regolamentare che a partire dal 2021 sconvolgerà le vetture della massima serie automobilistica.

Gli ingegneri della FIA, sotto richiesta di Liberty Media, hanno riscontrato come il carico aerodinamico perso dalla vettura in scia sia decisamente troppo alto, non consentendole così di avvicinarsi alla vettura che la precede. Il DRS (Drag Reduction System) molte volte non basta per effettuare un sorpasso, e soprattutto non può essere attivato liberamente dal pilota, ma solo in alcuni tratti rettilinei, diversi da tracciato a tracciato per lunghezza e numero.

Ciò comporta una grande difficoltà per le vetture con un motore di cavalleria inferiore che si trovano ad inseguire, magari a discapito di ottime doti telaistiche che, pur consentono loro di rimanere in prossimità delle vetture antecedenti in altre parti del tracciato, diventano pressoché inutili (basti pensare a Monza 2019 dove le Mercedes non riuscivano a superare Leclerc nonostante il vantaggio del DRS).
La rivoluzione del 2021 nasce da qua, dalla necessità di aumentare lo spettacolo (in particolare il numero di sorpassi) al fine di coinvolgere sempre di più lo spettatore.

In fisichese, una Formula 1 attuale in scia perde circa il 40% della downforce che solitamente genera tramite le sue ali, il fondo, ed il corpo macchina. Le vetture del 2019 in particolare generano una scia fortemente disturbata e non lineare, condizione non ideale per la creazione di filetti d’aria che contribuiscono a massimizzare l’efficienza aerodinamica della vettura. Tutto ciò, avviene principalmente a causa delle conformazioni dell’alettone posteriore e del fondo, che creano vortici e turbolenze difficili da smorzare per l’alettone anteriore della vettura che segue.

Da queste considerazioni molto semplificate è partita l’idea di spostare l’aerodinamica dalla parte superiore della vettura alla parte inferiore, andando ad incrementare l’effetto Venturi del fondo (un principio fisico che si può sfruttare per ottenere una sorta di effetto ventosa con il suolo). Tutto questo avviene ovviamente a discapito della parte superiore, che vedremo “penalizzata” nel lavoro che fino ad oggi è stata incaricata di compiere. Il fondo prenderà aria tramite feritoie poste dove oggi sono situati i bargeboards, dunque dietro ai bracci delle sospensioni anteriori.

Aumentando la velocità del flusso d’aria al di sotto della vettura si creerà così una depressione, che porterà la vettura ad essere più attaccata al suolo, permettendole di trovare la stessa spinta verticale delle f1 odierne, stavolta però dal fondo vettura (parte non influenzata dalle turbolenze).
Contemporaneamente la semplificazione della parte superiore della vettura contribuirà ad avere sia meno drag (resistenza aerodinamica all’avanzamento, dannosa) ma anche meno downforce, che verrà ricavata però dal fondo. Teoricamente, un bilancio ben più che positivo!
La tecnologia che verrà riportata in auge nel 2021 sarà dunque quella dell’effetto suolo, abbandonata attorno agli anni ’90 a causa dei numerosi incidenti che essa provocava.

Pneumatici

Un altro grande cambiamento sarà nel diametro dei cerchioni, i quali passeranno da un diametro attuale di 13” ad un diametro futuro di 18”. Ciò è stato (azzardiamo un) ‘giustamente’ deciso per equiparare la massima serie automobilistica al mercato di auto sportive che si sta sempre più delineando in questi anni.

Continuare a correre con dei cerchi così piccoli, e conseguentemente con una spalla dello pneumatico molto alta, sarebbe stato sicuramente anacronistico e soprattutto inutile da un punto di vista di tecnologie e dati riversati sulle auto stradali. La F1 difatti è principalmente questo, cioè la massima espressione della tecnologia pronta ad essere inserita sulle auto stradali (vedi SF90 Stradale, o Mercedes AMG Project One).

Standardizzazione delle parti

Altra manovra importantissima secondo Liberty Media sarà, purtroppo, rendere standard molte parti delle autovetture che prenderanno il via tra due stagioni. La dirigenza americana sta dimostrando da diverso tempo la volontà di avvicinare la massima serie mondiale alla formula Indy, massima serie americana caratterizzata soprattutto da una standardizzazione delle componenti principali come telaio e motore (Chevrolet e Honda per i motori, Dallara per il telaio e Firestone per gli pneumatici).

Per far un rapido confronto, ad oggi la Formula 1 può vantare 4 diversi fornitori di propulsori, mentre i telai delle varie vetture non provengono quasi mai da fornitori esterni alle scuderie stesse. Relativamente agli pneumatici, invece, notiamo una concordanza, con la Pirelli unica casa fornitrice (non era così fino a pochi anni fa).
Si evince già da questo rapido confronto che standardizzare molte delle componenti attualmente presenti sulle F1 odierne vorrebbe dire togliere alla massima serie mondiale una delle sue principali caratteristiche, cioè la ricerca costante e lo sviluppo, che anno dopo anno permette alle varie case automobilistiche di sfidarsi a colpi di tecnologia.

Nonostante la rimozione di una parte fondamentale di sviluppo, caratteristica della serie, si prevede che questa mossa riduca le spese dei team permettendo anche a quelli minori di essere più competitivi (e quindi servirebbe ad aumentare lo spettacolo in pista).

Secondo il primo disegno regolamentare proposto da Liberty Media per il 2021, il campionato avrebbe dovuto vedere l’introduzione di 16 nuove componenti standard, così da prevedere l’introduzione del budget cup (175mln) nel 2021. A causa di pressioni da parte dei top team, tuttavia, non tutte le proposte sono state adottate.
Andiamo ad osservarle in ordine:

Cambio

Nessuna novità al cambio per il 2021, la FIA fa infatti dietrofront riguardo la proposta della standardizzazione dell’intero blocco. I team potranno quindi scegliere liberamente i fornitori per le componenti del cambio.

Questa decisione è stata presa sia per motivi finanziari, dal momento che i grandi team si sono opposti alla proposta di usare un unico fornitore uguale per tutti, sia per motivi tecnici dal momento che le varie componenti del cambio non danno un grosso vantaggio rispetto ad altre parti.

Volante e piantone dello sterzo

La standardizzazione di volante e piantone dello sterzo ha riscontrato una grossa opposizione da parte dei team produttori di PU, ed è al momento di difficile realizzazione futura.

I volanti, difatti, oltre ad essere profondamente diversi anche tra compagni di squadra, sono dei veri e propri pc, capaci di decidere ogni peculiarità della vettura. Standardizzarli non renderebbe per niente agevole l’adattamento di uno degli organi vitali della vettura al resto della monoposto.

Comparto freni (dischi, pastiglie, pinze)

La proposta aveva già visto Brembo vincitrice dell’appalto per una fornitura totale, ma grazie all’onestà dell’azienda italiana davanti ad evidenti problematiche tecniche, questa proposta è stata perlomeno rimandata al futuro.

Comparto ruote (cerchi, dadi, assi, semiassi, attrezzatura pit-stop)

Altro tema fortemente dibattuto è quello delle ruote, con la proprietà che vorrebbe standardizzare numerose parti relative ad uno dei componenti fondamentali del veicolo.

La fornitrice attualmente è l’azienda italiana OZ Racing, la quale crea però parti ad-hoc per i vari team del circus. In più ci sarà un’aggiunta molto particolare, ovvero dei deviatori di flusso sopra le ruote anteriori, una modifica atta a dirigere l’aria “sporca” lontano dalle vetture in modo tale da non svantaggiare le auto in scia che le inseguono. Anche le ruote posteriori vedranno delle modifiche, verranno aggiunti dei deviatori di flusso simili ai precedenti che verranno però posizionati davanti le ruote e non sopra, la funzione è praticamente la stessa e chissà, magari in futuro vedremo una carena intera come quella sviluppata da Dallara in Indycar (con buona pace dei puristi delle ruote scoperte).

La standardizzazione dei dadi, invece, interesserebbe anche l’attrezzatura da pit-stop ad oggi prodotta dall’azienda italiana Paoli, leader mondiale nel settore. Relativamente alla standardizzazione dei dadi, si è cercato di agevolarla anche grazie alla rimozione per regolamento dei mozzi soffiati.

Da notare che anche nel comparto ruote la sfida è sempre stata e sempre sarà molto accesa (introduzione graduale del monodado, pistole e dadi Williams e Redbull, cerchi OZ per Mercedes con bump solo al posteriore per la dispersione del calore).

Halo e strutture di protezione

Al momento neanche queste componenti sono standard nella forma, ma sono standard per requisiti di resistenza e fattura del materiale con il quale sono prodotti.

Personalmente l’importante è che indipendentemente dal fornitore, individuale o standard, si lavori in ottica di un ulteriore aumento della sicurezza.
Relativamente a ciò la discussione è ancora aperta, visti anche i tragici eventi occorsi a Spa nella gara di Formula2, nella quale ha perso la vita Antoine Hubert.

Pedali e meccanismo DRS

Relativamente alla standardizzazione dei pedali e del meccanico di azionamento del DRS nessun team ha opposto particolare pressione, soprattutto in virtù del poco sviluppo che le squadre avevano investito su questi componenti

Rivoluzione dei motori

Dal punto di vista delle power unit Liberty Media sembra abbia dato ascolto ai desideri del pubblico. Infatti a partire dal 2021 una delle modifiche che si spera di ottenere è quella di un incremento del sound dei motori V6, un piccolo passo che potrebbe rendere felici molti fan di questo sport, ormai nostalgici dei vecchi ruggiti del V12, del V10 o del V8. Il modo di ottenere questo risultato? La FIA ha pensato di incrementare di 3000 giri/minuto il regime di rotazione dei motori V6 turbo ibridi che verranno continuati ad utilizzare. Sicuramente questa soluzione non ci riporterà i vecchi sound che amavamo ma è un bel passo avanti considerando soprattutto il fatto che Liberty Media sta finalmente ascoltando gli appassionati e vuole rendere questo sport ancora più emozionante e coinvolgente, in modo da “sbalordire gli spettatori” come dichiara Ross Brawn.

Più importante è il definitivo addio all’MGU-H, importato nel 2014 con l’introduzione delle power unit e l’addio al motore a combustione sfruttato assieme all’MGU-K di cui anche parleremo. L’MGU-H è innanzitutto un motogeneratore che riducendo la velocità di rotazione del turbo ne assorbe l’energia cinetica, e la trasforma in energia elettrica (semplice elettricità). L’MGU-H sfrutta anche l’entalpia dei gas di scarico in eccesso che altrimenti andrebbero a finire nella valvola Wastegate.

Ma allora perché abolirla? L’intenzione di FIA e Liberty Media è quella di una liberalizzazione dei consumi e un aumento del regime di rotazione, quindi libertà di usare più carburante e di conseguenza incrementare il regime di rotazione, ai danni però dell’affidabilità del motore. Questo si traduce in una politica “verde” meno marcata, a cui invece la Formula 1 era andata in contro con l’inizio dell’era turbo-ibrida; oltre a ciò si ridurrebbe drasticamente l’efficienza dei motori, in cui la F1 sino ad ora era seconda solo alla formula E.

Per quanto riguarda le parti migliorate e non abolite, sarà proprio il compagno dell’MGU-H, ovvero l’MGU-K, ad essere reso più potente e con un recupero energetico superiore a quello attuale. Nota ancora più importante, il pilota sarà libero di attivarlo proprio come qualche anno fa e potrà anche decidere di accumularlo per più giri e sfruttarlo in un qualsiasi momento della gara, dando quindi un’importante responsabilità tattica al pilota.

Parlando brevemente dell’MGU-K per chi di voi lettori è meno esperto, stiamo parlando dell’evoluzione del vecchio KERS usato nel 2009 e nel 2011, poi eliminato per problemi di costi, e si tratta di un motogeneratore capace di trasformare parte dell’energia cinetica ottenuta in frenata in energia elettrica da usare come potenza aggiuntiva durante il gran premio.

Tutti questi, come afferma Liberty Media, saranno cambiamenti del motore volti al bene comune di questo sport, ciononostante non possiamo che riflettere sulle numerose criticità che queste novità comportano, come ad esempio il già citato punto interrogativo sull’affidabilità e l’aumento delle emissioni e dell’inquinamento, argomento scottante di questi ultimi tempi e che tra due anni lo sarà ancora di più. Certamente i team sapranno sviluppare al meglio le proprie tecnologie, non bisogna quindi commettere l’errore di guardare solo il bicchiere mezzo vuoto ma aspettare fiduciosi quello che il futuro ha in serbo per noi.

Per concludere…

La nuova stagione non presenta novità solo per le vetture, ma anche per le tasche dei team. La FIA ha confermato che ogni scuderia avrà un limite di spesa di 175 milioni di dollari, ben più alto dell’idea originale di 130 milioni che è poi stata scartata per le forti pressioni dei top team.

Ovviamente non sono inclusi nel budget i salari dei piloti, i costi per il motore, le spese di viaggio e il marketing generale. I budget verranno monitorati da contabili, che potranno essere scelti dai team stessi. Inoltre, se un team venisse beccato ad imbrogliare le sanzioni verranno calcolate in base alla gravità del reato, con ingenti multe per la squadra, la possibilità che il capo squadra venga licenziato ma soprattutto il rischio di perdere preziosi punti nel mondiale in corso.

Il tema della standardizzazione delle parti oggi trattato è ancora ben lontano da essere definito con precisione. La conferma dei regolamenti sarebbe dovuta avvenire alla fin del mese di ottobre, ma come ha affermato Mattia Binotto e come conferma la vicenda delle componenti frenanti, “c’è ancora molto da fare per i regolamenti del 2021”.