F1 | Preparation Lap: ecco i segreti per una buona qualifica

Il giro di preparazione alla qualifica sta diventando un aspetto che sempre più può avere un’influenza sulle prestazioni. L’argomento è diventato di grande attualità dopo che si sono manifestate le difficoltà di Charles Leclerc nell’esprimere il pieno potenziale della SF-24 nel giro secco, lui che si è sempre fatto apprezzare per la straordinaria capacità di saper sfruttare oltre il limite il materiale che aveva a disposizione.

Uscendo dal caso specifico del pilota ferrarista, ci sembra giusto cercare di capire come mai sia diventato così complicato portare le gomme alla giusta temperatura per il giro da qualifica.

E, allora, è nata l’idea di chiedere alla Pirelli, fornitore unico degli pneumatici di F1, una chiave di lettura di come questo delicato argomento possa essere affrontato dalle squadre. Mario Isola, capo di Pirelli Motorsport, si è reso disponibile a spiegarci in modo semplice e divulgativo, la poliedricità di un problema che non è semplice da risolvere anche per gli ingegneri delle squadre.

Mario Isola, capo di Pirelli Motorsport

Foto di: Mark Sutton / Motorsport Images

Prima di entrare nel dettaglio dell’out lap, bisogna fare una premessa più generale, introducendo il concetto del working range di uno pneumatico di F1. In che modo si misura la finestra di utilizzo di una gomma?

“In un grafico cartesiano – spiega Isola - sulle ordinate riportiamo il grip della gomma e sulle ascisse le temperature prodotte. Una qualsiasi mescola sviluppata per il Motorsport a freddo sviluppa poco grip. Il valore di aderenza aumenta con il crescere della temperatura: si osserverà una curva che crescerà fino al raggiungimento di un picco, oltre il quale si registrerà un sensibile calo del grip per effetto dell’overheating, vale a dire il surriscaldamento”.

Dunque, avremo una curva di disegno diverso per ciascuna delle cinque mescole deliberate per la F1. Ma come si trova il working range?
“Raggiunto il picco del grip, nel punto più alto della curva, nel grafico si scende convenzionalmente del 3% per trovare quello che definiamo working range: si tratta di una linea fra due punti che si cerca di rendere più piatta, ma, soprattutto, la più larga possibile”.

“Il nostro obiettivo – aggiunge Isola – è di dare ai piloti la gomma con il plateau più largo, per assicurare loro una finestra di funzionamento più aperta. Nel grafico si può osservare che il working range varia in funzione della mescola più o meno morbida e da altri parametri che poi analizzeremo più avanti”.

Comportamento delle gomme in gara con una mescola che non è la soft

Foto di: Gianluca D'Alessandro

Nel nostro grafico si parte dalla gomma fredda, mentre in F1 per facilitarne l’utilizzo le coperture vengono pre-riscaldate nelle termo-coperte a una temperatura massima di 70 gradi (fissata per regolamento dalla FIA). I piloti, quindi, uscendo dalla pit lane, si troveranno con una gomma già in grado di assicurare un valore di grip minimo. Potrà sembrare strano, ma ci sono squadre che, soffrendo un endemico surriscaldamento nel giro da qualifica, hanno provato anche a ridurre la temperatura in termo-coperta. Non ci deve stupire, quindi, come l’effetto della preparazione del giro della morte si trasferisca a fasi che precedono l’ingresso in pista, nel tentativo di trovare la migliore modalità di gestione dello pneumatico in funzione della propria monoposto.

Abbiamo capito che ogni mescola raggiunge un picco di aderenza diverso, disegnando sul grafico una curva che non è mai uguale, per cui anche la linea che determina il working range può essere più o meno larga e con temperature di utilizzo abbastanza diverse. Non deve stupire, quindi, se osserviamo F1 che sono veloci con un compound e lo sono molto meno con un altro.

Per riassumere possiamo dire che c’è una finestra di utilizzo per ogni mescola?
“Sì e in passato queste informazioni le avevamo anche rese pubbliche. Non lo abbiamo più fatto perché le finestre di utilizzo delle gomme sono molto influenzate da una serie di parametri che possono andare a modificare in modo significativo i dati: possiamo partire dalla tipologia dell’asfalto, per arrivare alle regolazioni di set-up delle sospensioni. Non dobbiamo dimenticare che c’è una componente meccanica del grip e una adesiva, per cui ci sono vetture che stressano le gomme in modo molto diverso”.

Durante i long run e negli stint di gara i piloti cercano di non uscire dalla finestra di utilizzo dello pneumatico con l’intento di trarre la massima prestazione e la minore usura, limitando il degrado. Se, invece, si prepara la qualifica cambia completamente l’approccio: il working range conta meno di zero e si cercano altri parametri.

Quali?
“La risposta è semplice – insiste Isola – il pilota nel giro secco cerca di arrivare il più vicino possibile al picco di grip, evitando di portare la gomma all’overheating. Si va ad agire, quindi, in un campo molto stretto, perché si cerca di azzerare quello scostamento del 3% che c’è fra la linea del working range e il picco di aderenza”.

Comportamento delle gomme in qualifica con la mescola soft

Foto di: Gianluca D'Alessandro

Perché oggi sta diventando così importante sfruttare quel 3% di grip in più nel giro secco?
“Il motivo è dato dalla competitività delle attuali Formula 1. Abbiamo una griglia di 20 macchine che a volte è raccolta in poco più di un secondo. Nel passato abbiamo vissuto stagioni nelle quali le posizioni di vertice si giocavano con margini di due o tre decimi al giro e, allora, si poteva lavorare intorno alla linea del working range, mentre con una competizione così selettiva, dove tutti sono molto vicini, divisi da centesimi di secondo, diventa fondamentale arrivare al picco di grip: è questo il segreto da cercare in qualifica”.

Un altro elemento che complica la ricerca del picco di grip in qualifica è la mancanza di quello che si chiama bilanciamento…
“L’asse anteriore e quello posteriore non lavorano allo stesso modo – riprende Isola - e, quindi, bisogna studiare delle strategie di innesco della temperatura per trovare quello che viene definito il buon bilanciamento prima della linea del traguardo”.

Le gomme posteriori sottoposte alla trazione arrivano più facilmente al picco di grip, mentre quelle anteriori fanno più fatica a essere pronte. Ecco un’altra ragione per cui l’out lap diventa importante:
“Le squadre studiano le proprie strategie per arrivare al giro secco – aggiunge Mario – ma non è detto che ciò che funziona su una macchina vada anche su un’altra”.

E allora diventa interessante capire come si possa innescare la giusta energia termica sugli pneumatici. In sostanza ci sono tre modi per agire:

• per contatto con l’asfalto
• per deformazione della carcassa
• con la frenata.

Nel primo caso si genera un calore superficiale sul battistrada frutto del rotolamento: le gomme posteriori si scaldano in trazione durante le accelerazioni, mentre quelle anteriori in frenata.

Con la deformazione della carcassa, invece, è possibile accendere la temperatura nella struttura della copertura, lavorando sul balk, il cuore della gomma. E allora servono le forze laterali che agiscono nelle curve ad alta velocità e il carico aerodinamico.

A bassa velocità si può usare la frenata per generare calore sulla gomma: ci sono piloti che a seconda delle necessità spostano il ripartitore dall’anteriore al posteriore e viceversa. Con le gomme da 13 pollici c’era la tendenza anche a scaldare i cerchi irradiando il calore di pinze e dischi da trasferire agli pneumatici. Con le monoposto a effetto suolo, invece, che adottano ruote da 18 pollici, la filosofia è quella di cercare di estrarre la temperatura dal corner, per cui abbiamo visto apparire doppi cestelli in carbonio entri i quali si cerca di far circolare aria fresca, proprio per evitare il surriscaldamento.

Comportamento delle gomme confronto qualifica-gara con mescole diverse

Foto di: Gianluca D'Alessandro

Diventa sempre più chiaro come mai il giro di preparazione della qualifica sia così importante. Ma ci sono anche altri elementi condizionanti da non trascurare: il layout delle piste…
“Teoricamente il pilota cerca le modalità per arrivare al via del giro lanciato con l’anteriore e il posteriore nel picco di grip – riprende Isola -. Ma non è sempre così: ci sono circuiti nei quali è meglio iniziare la tornata con il treno posteriore che non è ancora pronto. L’esempio chiarificatore è dato da Barcellona. Quando si arriva al terzo settore, quello guidato, c’è bisogno di trazione. Se si è impegnata troppo la gomma in precedenza, la posteriore va in surriscaldamento, perdendo molto grip e, quindi, prestazione. Importante è saper gestire i primi due tratti, per trovare un buon equilibrio. Basta andare fuori finestra di una decina di gradi per perdere il picco di aderenza e pagare un dazio nel tempo sul giro”.

“La lettura della gara, invece, cambia perché c’è l’aumento di peso dovuto al pieno di carburante (fino a 110 kg). È impensabile stare la picco di grip, ma si cerca di scendere al working range che è quello che serve per gestire lo stint. Il rischio qual è? Se nel passo gara si va troppo in alto con le temperature si finisce in overheating e allora calano le prestazioni. Le squadre curano questo aspetto: lavorano per evitare il surriscaldamento e restare nella giusta finestra”.

La F1 torna in Cina dopo cinque anni, su una pista con caratteristiche particolari…
“Il layout di Shangai mette in seria difficoltà l’anteriore sinistra perché c’è quella curva 1 lunghissima che quasi torna indietro, nella quale la gomma potrebbe non essere ancora pronta perché è richiesta molta energia. In quel punto bisogna stare molto attenti a non innescare il graining: è facile che appaia con una mescola che non è ancora in temperatura e, quindi, è meccanicamente debole”.

“In qualifica il graining porta a ridurre la prestazione. In gara, invece, è più facile gestirlo perché durante lo stint è un fenomeno che tende a scomparire. Shanghai potrebbe offrirci delle situazioni particolari perché non sarà caldo e con il freddo è difficile mantenere la temperatura delle gomme, visto che ci sono due rettilinei lunghi”.

Isola fa un altro esempio e ci parla di Baku, il circuito cittadino dotato di un tratto veloce più lungo di un paio di chilometri…
“Succede che l’aria raffreddi la gomma in rettilineo. È vero che si riduce la temperatura in superficie e non nel balk della mescola, ma quando in staccata si arriva in fondo al dritto, il pilota si trova con meno aderenza. A Baku abbiamo registrato un calo di 30 gradi fra l’inizio del dritto e la fine. E il pilota deve essere consapevole di queste variazioni per non dover fare i conti con delle sorprese. Lo stesso problema potrebbe verificarsi nel weekend a Shanghai se sarà fresco…”.

Non deve stupire, quindi, se i team abbiano strumentato le macchine con sensori di temperatura per raccogliere il massimo delle informazioni utili…
“Quello che vorremmo è la temperatura del balk della mescola – racconta Isola -, vale a dire il cuore della gomma, ma non abbiamo strumenti in grado di farlo. E allora si punta un sensore a infrarossi sulla carcassa che in qualche modo può dare qual è la sensibilità del balk. Se la temperatura superficiale può cambiare molto con l’esposizione del battistrada all’aria, alla trazione e alla frenata, quella del balk ha un po’ più di inerzia e identifica meglio come sta lavorando la mescola”.

Resta un dubbio da chiarire: l’overheating dove si genera?
“Soprattutto in superficie. E su questo tema c’è un altro aspetto da non trascurare: i sensori cercano di spazzolare tutto il battistrada, perché le temperature variano molto da punto a punto. In base al setup e a come lavora la sospensione si cerca un ventaglio di temperature il più omogeneo possibile. Abbiamo notato che ci possono essere delle variazioni fra una macchina e l’altra della griglia che girano con angoli di camber diversi”.

Per facilitare la ricerca e lo sviluppo ogni anno consegnate alle squadre il modello della vostra gomma: quali informazioni contiene?
“Tutte quelle di cui abbiamo parlato finora, perché si tratta di un modello termo-meccanico che definisce il grip della mescola al variare della temperatura. Quando i team collegano il nostro pneumatico virtuale al loro simulatore, in teoria la gomma virtuale dovrebbe funzionare esattamente come quella vera. Abbiamo risultati che sono ormai molto vicini alla realtà. C’è un grado di affidabilità molto elevato”.