IN FORMULA 1 SPAZI DI FRENATA DIMINUITI DEL 22% E DECELERAZIONE CRESCIUTA DEL 12 % IN 10 ANNI

I progressi eccezionali che hanno caratterizzato la Formula 1 negli ultimi 10 anni ne hanno confermato la validità come banco di prova tecnologicamente più avanzato del pianeta, non solo per gli ingegneri e le Case automobilistiche più importanti, ma anche per i costruttori di componenti come Brembo.
Dal 2008 al 2018 i sistemi frenanti sono stati protagonisti di un’evoluzione e di un incremento delle prestazioni particolarmente significativi. Migliorie che hanno anche influenzato il modo di frenare dei piloti, decisamente differente rispetto a 10 anni fa.

Ovviamente le monoposto odierne sono molto diverse da quelle del 2008 e il diverso comportamento in fase di frenata non può e non deve essere attribuito solo ai freni.

Diversi assetti delle vetture, diversi carichi aerodinamici e soprattutto pneumatici più larghi (e addirittura di costruttori diversi rispetto a quelli del 2008) giocano un ruolo rilevante nel differenziare le performance di frenata.

Tuttavia anche l’evoluzione dei sistemi frenanti Brembo ha fatto passi da gigante in questi 10 anni e per dimostrarlo abbiamo messo a confronto i dati di tutte le frenate delle monoposto in occasione del GP Canada del 2008 e del GP Canada del 2018.
SPAZIO DI FRENATA: -22%
Il dato più sorprendente derivante dal confronto tra i due GP riguarda lo spazio di frenata, diminuito addirittura del 22,2%: nel 2008 una frenata al Circuit Gilles Villeneuve richiedeva in media 113 metri, mentre quest’anno bastano 88 metri.
Parliamo naturalmente di valori medi perché i dati puntuali, pur esprimendo la stessa tendenza, variano molto: alla penultima curva, quella che porta al Muro dei Campioni, le monoposto hanno percorso quest’anno in frenata 98 metri mentre 10 anni fa, nello stesso punto, si servivano dei freni per 117 metri.
TEMPO DI FRENATA: -15%
Pur notevole, la riduzione dei tempi di frenata non è andata di pari passo con la riduzione degli spazi di frenata: dal 2008 al 2018 a Montreal l’uso dei freni sul giro si è ridotto di un paio di secondi, pari ad una diminuzione del -15,5 %.
Detto così può sembrare poco, ma per dimostrarvi il contrario vi portiamo questo dato: 10 anni fa in 3 delle curve del circuito canadese i piloti usavano i freni per oltre 2 secondi e in uno di questi punti lo facevano per 3 secondi abbondanti.
Quest’anno invece gli impieghi massimi sono stati di 2,44 secondi alla curva 10 e di 2 secondi alla citata curva 13.
CARICO SUL PEDALE: +4%
Se gli spazi di frenata sono diminuiti del 22% e i tempi di frenata “solo” del 15% la ragione è una sola: è cresciuta la forza esercitata dai piloti sul pedale del freno così come la potenza degli impianti frenanti Brembo.
Nel 2008, in media, ad ogni curva del GP del Canada i piloti esercitavano un carico sul pedale di 129 kg, mentre quest’anno il valore medio è salito a 134 kg: una crescita del 4% che ha reso più dispendiosa la guida dei piloti.
Oltre alla maggiore forza esercitata dai piloti è aumentata in misura decisamente consistente anche la potenza degli impianti frenanti Brembo: dal 2008 ad oggi, si sono evolute le caratteristiche della lega in alluminio-litio delle nostre pinze freno.
Le pinze odierne sono caratterizzate da una maggiore complessità delle geometrie, esasperate sia da una continua ricerca di ottimizzazione del rapporto rigidezza-peso, sia da forme sempre più efficienti per ottenere il raffreddamento indispensabile a ciascuna monoposto.
DECELERAZIONE: +12%
Maggiori velocità, maggior larghezza dei pneumatici (con conseguente elevata capacità di scaricare a terra la coppia frenante) e ovviamente impianti frenanti Brembo più performanti sottopongono i piloti ad una decelerazione notevolmente superiore rispetto al passato: nel 2008 il valore medio sul giro della decelerazione massima media a Montreal era di 4,2 G mentre nel 2018 il valore supera i 4,7 G: un incremento dell’11,9%.

Alla curva 8 del GP Canada la decelerazione a cui vanno incontro i piloti raggiunge i 4,9 G a fronte dei 4,4 G che venivano sperimentati nel 2008. Ancora più elevata sia in termini assoluti sia in percentuali la variazione riscontrata alla prima curva: dai 3,7 G di 10 anni fa ai 4,8 G di quest’anno.

Analoghe variazioni abbiamo registrato anche negli altri tracciati che hanno ospitato le prime gare del Campionato del Mondo Formula 1 2018. Tutto ciò sarà ancora più evidente in una pista come Monza, dove nel 2008 la decelerazione massima non superava mai i 5 G.

Quest’anno invece, secondo i calcoli al simulatore, nessuna delle 6 frenate sarà inferiore a 5,1 G e all’ingresso della Parabolica dovrebbe superare abbondantemente i 6 G.

DISCHI FRENO: DA 200 a 1.400 FORI (+600%)
Uno dei componenti del sistema frenante che ha subito un’evoluzione visibile anche a occhio nudo è il disco freno.

Nel corso del decennio l’avanzare degli studi ha permesso a Brembo di aumentare progressivamente il numero dei fori e di diminuirne le dimensioni: dieci anni fa, nel 2008, i fori di ventilazione di un disco di Formula 1 erano circa 200.

Appena 4 anni dopo, il loro numero era triplicato arrivando a 600 fori. L’innovazione però non si è fermata e nel campionato 2014 le monoposto di Formula 1 sono arrivate ad impiegare dischi con oltre 1.000 fori di ventilazione.

L’incremento della superficie del disco esposta alla ventilazione, garantisce infatti una maggiore dispersione del calore, riducendo la temperatura d’esercizio.

Nei dischi in carbonio di Formula 1 la temperatura può addirittura raggiungere picchi di un migliaio di gradi centigradi per brevissimi istanti.

A partire dal 2017, il maggiore spessore dei dischi, salito da 28 a 32 mm, ha permesso di incrementare ulteriormente lo spazio per i fori di ventilazione, determinando un’ulteriore evoluzione del sistema di raffreddamento degli impianti.

Oggi ciascun disco freno Brembo può arrivare a disporre di quasi 1.400 fori di ventilazione nelle versioni più estreme, un centinaio in più di quelli presenti sui dischi del 2017.

I fori, disposti ora su 4 diverse file, misurano 2,5 millimetri di diametro e sono realizzati uno ad uno da un macchinario di precisione: per completare tutti i fori di un singolo disco sono necessarie dalle 12 alle 14 ore di lavoro. A questi livelli, la precisione è tutto: la tolleranza di lavorazione è di soli 4 centesimi di millimetro.

PASTIGLIE: ENERGIA DISSIPATA +10%
Anche le pastiglie hanno subito cambiamenti significativi nell’ultimo decennio sia nelle dimensioni che nelle geometrie.

L’area complessiva di ciascuna è cresciuta di poco meno del 2 per cento (da 4.000 mm a 4.070 mm) ma ora appaiono più allungate del passato: nel 2008 misuravano 106 x 25 mm, nel 2018 invece ammontano a 185 x 22 mm.
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Oggigiorno le pastiglie devono smaltire energie notevolmente maggiori: in Canada 10 anni fa la temperatura dei dischi al tornante (curva 10) raggiungeva un picco di 908°C mentre quest’anno nello stesso punto supera i 1.000°C.

Per ovviare a questo problema, anche la ricerca sulle forme delle pastiglie stesse si è fatta più approfondita ed esasperata: le pastiglie dispongono infatti di fori di ventilazione che sono personalizzati in base alle richieste di ciascun team.
PINZE FRENO: LEGGEREZZA +15%
Nel corso degli ultimi 10 anni le pinze freno hanno subito un percorso evolutivo in parte divergente: da un lato si è privilegiata la semplificazione delle scelte in pista ma dall’altro è sempre più evidente la personalizzazione dello sviluppo in partnership con le scuderie.

Nel 2008 esistevano pinze differenti a seconda del circuito affrontato dalle monoposto, con evidenti problemi di selezione e l’impossibilità di sostituire in emergenza un esemplare con uno progettato per una diversa pista.

Ciascuno dei team forniti da Brembo richiede un sistema frenante sempre più “su misura”, strettamente integrato con il design della monoposto e soggetto ad uno sviluppo continuo nel corso della stagione.

Per quanto riguarda le pinze freno ad esempio, la perfetta integrazione con il sistema di raffreddamento del corner (presa d’aria, drum, deflettori…) e con le soluzioni aerodinamiche studiate da ogni singolo team, fa sì che ogni componente sia unico.

Oltre tutto, oggi le preferenze dei piloti incidono sulle diverse combinazioni di rigidezza e peso.
Ci sono infatti team che prediligono pinze più leggere, perché hanno bisogno di abbassare il peso dell’auto, pur perdendo qualcosa in termini di rigidezza.

Altri invece privilegiano la rigidezza, a scapito della massa. Nel complesso, a fronte di una riduzione di peso pari a solo il 15% rispetto al 2008, la lavorazione delle pinze freno risulta oggi estremamente più complessa rispetto a 10 anni fa.

BRAKE BY WIRE
Infine, altra significativa novità apparsa negli ultimi 10 anni è il Brake By Wire.
La necessità di garantire la corretta azione frenante al retrotreno, al netto dei contributi di coppia derivanti dai motori elettrici, ha portato all’introduzione nella stagione 2014 di un ulteriore elemento innovativo: il Brake By Wire (BBW).

L’impianto posteriore, nella normale modalità di impiego, non è più azionato direttamente dal pilota, ma dall’impianto idraulico in alta pressione della vettura (vale a dire quello che aziona il cambio, o il power steering), tramite l’opportuno controllo della centralina elettronica, che tiene conto, in ogni istante, dei contributi legati alle due MGU e della ripartizione frenante impostata dal pilota.

Sull’asse posteriore l’energia da dissipare a parità di attrito si è ridotta, essendo in parte recuperata dalla MGU-K: si può così impiegare una pinza meno ingombrante e più leggera.

Per questo motivo oltre alle tradizionali pinze a 6 pistoni, valore massimo stabilito dal regolamento, Brembo fornisce ad alcuni team pinze a 4 pistoni da utilizzare al posteriore proprio per andare incontro alle loro richieste di maggior leggerezza.