IL VERO VALORE DEI TEMPI AL RING: Sbrogliamo la matassa

Per gli appassionati di auto, negli ultimi anni, i tempi al Nürburgring (Nordschleife) stanno rappresentando sempre più il riferimento prestazionale per confrontare tra loro le auto di punta della produzione di serie di ciascun costruttore. D'altro canto, gli stessi costruttori ormai sviluppano le loro auto di punta mettendole a punto, in fase prototipale, proprio tra le curve dell'Inferno Verde, per poi pubblicizzare la nuova vettura con il nuovo Record.

Con un tema ed un titolo così, la copertina non poteva che andare all'attuale regina dei tempi al ring tra le auto di serie (la Lamborghini Aventador LP770-4 SVJ), ma quanto dicono davvero i famigerati "tempi al Ring" delle prestazioni e della qualità di un'auto?  

Provare a farcene un'idea è l'obiettivo di questo articolo. Non perdiamo, perciò, altro tempo in presentazioni e combenevoli ed entriamo subito nel vivo esplorando.. 

La differenza tra un'auto di serie e un'auto da corsa:

Prendiamo in esempio una Ferrari 458 Speciale (primo video) e una Ferrari 458 GT3 (a seguire).

Per regolamento tecnico (la scelta delle auto da confrontare non è casuale) il peso e la potenza di queste 2 auto sono simili; anzi direi che il rapporto peso/potenza pende leggermente a favore della Speciale. Quali sono le differenze che permettono alla GT3 di girare 10 secondi al giro più forte allora?

Le gomme e i freni maggiorati, in primo luogo, sono indiscutibilmente un fattore di enorme impatto sul tempo sul giro. In secondo luogo la massa, anche se è la stessa, è sicuramente distribuita in modo differente: il telaio viene alleggerito spogliandolo di tutti i comfort che in un'auto da corsa non servono. L'altezza da terra viene ridotta e la massa recuperata viene ridistribuita (in basso) tramite zavorre in modo da ottenere il miglior bilanciamento possibile. L'aerodinamica poi viene estremizzata in modo da aumentare la tenuta di strada (anche se a Monza l'impatto è minimo).

Aldilà di queste considerazioni, però, c'è un aspetto su cui vorrei concentrare la tua attenzione: l'assetto e, in particolare, le rigidezze.  

Su una pista ideale, piatta come un tavolo da biliardo, (come accennavo anche nell'articolo dedicato all'assetto) è possibile dimostrare che un'auto è tanto più performante quanto più sono rigide le molle. Per quanto una sospensione possa essere ben progettata, infatti, la sua corsa porta sempre con se un errore cinematico che può essere una perdita di camber o un angolo di sterzo indotto. Tutti effetti che, in genere, riducono la prevedibilità e le performance di un auto. Più l'auto è morbida, poi, più lentamente risponde agli input del pilota, come ti dicevo anche nell'articolo sui trasferimenti di carico.

Ovviamente, però, le piste reali non sono dei tavoli da biliardo. E' necessaria, perciò, una certa deformabilità della sospensione per far si che asperità e cordoli non destabilizzino eccessivamente o facciano addirittura decollare l'auto. 

Il compromesso tipico di un'auto preparata per la pista si aggira intorno ad una frequenza naturale di 5 Hz (ricorda che, più una sospensione è rigida, più alta è la sua frequenza naturale di oscillazione); in altre parole, da quando il pilota da' un input a quando (terminato il trasferimento di carico) l'auto risponde, passano circa 2 decimi di secondo. 

Ma come si stabilisce la frequenza naturale delle sospensioni di un'auto di serie?
La risposta è in questo grafico: 

Questo grafico rappresenta lo standard ISO-2631, ovvero lo standard seguito da tutti i costruttori per valutare il livello di comfort di un'auto. La linea blu sta ad indicare la soglia di sopportazione delle vibrazioni da parte dell'essere umano. Cio' che questo grafico ci dice è che le vibrazioni tra i 4 e gli 8 Hz sono le più sconfortevoli in assoluto, mentre al di sotto di 1 Hz (ovvero un'oscillazione al secondo) si verificano fenomeni di mal d'auto. 

Ora, parlando di auto da corsa, abbiamo detto che al di sopra dei 5 Hz, come frequenza naturale di risposta delle molle, non si può salire per una questione principalmente legata all'handling. Ne deriva che, per massimizzare il comfort (obiettivo primario nelle auto stradali) la frequenza naturale dovrà cadere appena sopra la soglia minima di 1 Hz; in genere tra 1.1 e 1.6. 

Questo significa che, nel nostro esempio, il tempo di risposta della 458 Speciale sarà tra i 7 e i 9 decimi di secondo; ovvero 3/4 volte superiore a quello di un'auto da corsa! Considerato che sono decimi che si accumulano ad ogni staccata e ad ogni cambio di direzione, questo rende l'idea di quanto questo fattore possa essere impattante sul tempo sul giro. 

Proviamo ad'applicare questo discorso, tempi alla mano, proprio al Nordschleife:

Quella in foto è la Lexus LFA Nurburgring Package. 
A questo link potrai verificare tu stesso che quest'auto ha un tempo documentato di 7:14:64.
Scorrendo più in basso potrai notare che la versione standard della Lexus LFA ha fatto segnare 7:38:00. 

Una differenza di più di 23 secondi che, a giudicare da quanto ci dice Wikipedia in proposito, deriva da una differenza di 10 HP, un cambio leggermente ricalibrato, uno splitter all'anteriore e un assetto specificamente sviluppato in pista, in quella particolare pista, con delle sospensioni più rigide e maggiori possibilità di regolazione.  Questo, ancora una volta, per rendere l'idea di quanto un irrigidimento delle sospensioni e un assetto specificamente studiato per un tracciato in particolare, a prescindere dall'auto, possano portare ad un abbassamento importante in termini di tempi sul giro, specialmente su un tracciato lungo e particolare come può essere il Nurburgring.  

A questo punto verrebbe da chiedersi: Quanto di questo irrigidimento delle sospensioni può essere poi trasportato sull'auto di serie che farà realmente i numeri di vendita per il costruttore?

In altre parole: Quanto di questo tempo sul giro si traduce in qualità.. e quanto è, invece, solo pubblicità?

Ovviamente, per ogni specifico caso, io questo non posso saperlo. 
Posso, però, condividere con te quello che è il mio personale metodo per farmene un'idea:

1) Il fattore commerciale:

La prima discriminante, puramente commerciale, è proprio la presenza di versioni specifiche, prodotte in un numero relativamente molto ridotto di esemplari, che vengono specificamente messe a punto al Nurburgring per fare il tempo al Nurburgring.
Se l'auto non è quella che dovrà fare i numeri di vendita, infatti, non sarà un problema aumentare la frequenza naturale, chessò, a 3.5 Hz. Il fatto che l'auto sia molto sconfortevole non farà notizia perchè il comfort verrà valutato su un'altra versione, quella che farà i numeri, che sarà più morbida e magari al Nurburgring girerà 20 secondi al giro più lenta.

Come prima linea guida, quindi, considero i tempi di auto di questo tipo utili al massimo per fare un confronto con altre versioni specifiche dello stesso tipo. Sicuramente non ha senso confrontarli con tempi di auto che presentano un'unica versione (chiamata sia a segnare il tempo, sia a fare i numeri di vendita) i cui tempi saranno senza dubbio più "onesti" in termini di qualità della vettura.

2) Lo schema sospensivo:

Questo secondo fattore è decisamente più tecnico e ha a che fare con il discorso che facevamo poco fa a proposito delle rigidezze. Se ricordi, parlando di Formula 1, sia durante i test dello scorso anno che nell'ultimo articolo, ti spiegavo come, giocando sull'altezza del centro di rollio, sia possibile ottenere una sorta di "rigidezza virtuale" in rollio diversa (e in particolare superiore) rispetto a quella che si considera quando si parla di assorbimento delle sconnessioni. 

Ecco, non tutti gli schemi sospensivi consentono di lavorare su questo aspetto allo stesso modo.  😜

Andiamo con ordine. 
Parlando di F1 lo schema sospensivo in questione è il quadrilatero. Se ricordi, nell'articolo dedicato, ti mostravo la costruzione geometrica per trovare la posizione del centro di rollio di una sospensione di questo tipo: 

Come puoi intuire, la posizione del centro di rollio può essere modificata in modo sostanziale semplicemente giocando sull'inclinazione dei triangoli sospensivi. Più lo si sposta in alto, più l'auto si comporterà rigidamente nei cambi di direzione.

Un discorso analogo può essere fatto per la soluzione Multi-link, ma cosa succede per gli altri schemi? 

Vediamo un paio di esempi commercialmente rilevanti:

1) Il McPherson:

In questo caso il braccetto superiore è sostituito dall'ammortizzatore. Dato il tipo di vincolo imposto, si può considerare quest'ultimo come un braccio di infinita lunghezza perpendicolare all'asse dell'ammortizzatore. La differenza rispetto a quanto visto per il quadrilatero, però, sta nel fatto che il posizionamento dell'ammortizzatore è molto più vincolato e, con esso, lo è anche la posizione del centro di rollio. 

Generalmente, una sospensione di tipo McPherson presenta un centro di rollio posizionato più in basso rispetto al quadrilatero. Per questa ragione, a parità di rigidezza a rollio, una sospensione McPherson dovrà, in genere, montare molle più rigide e sarà quindi meno confortevole sulle sconnessioni stradali rispetto ad una soluzione quadrilatero o Multi-link.

2) Il ponte torcente:

Il ponte torcente è un altro schema sospensivo estremamente diffuso tra gli assali posteriori delle auto a trazione anteriore dal segmento C in giù. In questo caso, il collegamento tra il ponte torcente vero e proprio e il telaio si realizza in due sole boccole. 
 

Il modello cinematico di questo tipo di sospensione è leggermente più complesso e non andrò ad approfondirlo ulteriormente in quest'occasione; ciò che ci interessa sapere, però, è che il Centro di Rollio in questo caso è fisso è cade nel centro di taglio del ponte, la cui posizione dipende esclusivamente dalla geometria della sua sezione e che, come ho cercato di evidenziare in figura, cade qualche centimetro più avanti del ponte stesso, sempre in corrispondenza del piano di simmetria.

Più in alto di un McPherson, ma ancora più vincolato. 

In conclusione, nel valutare il valore di un tempo al Ring, cerco di tenere conto del fatto che, con una sospensione quadrilatero o multi-link, è per così dire più semplice trovare un compromesso tra comfort e sportività (è questo il vero motivo per cui le auto dal segmento D in su non possono praticamente più fare a meno di montare uno schema di questo tipo). 

Per lo schema McPherson, di contro, l'unico modo di avere una buona reattività nei cambi di direzione è irrigidire le molle o le barre antirollio (quindi a discapito del comfort) mentre, nel caso del ponte torcente, la sospensione mostra un comportamento piuttosto rigido già in modo naturale, ma per cambiarne il comportamento non si può far altro che giocare sulla rigidezza delle molle. 

Tirando le somme:

Abbiamo visto che tra i tanti aspetti che distinguono un'auto da corsa da una stradale c'è sicuramente l'assetto e, in particolare, la rigidezza delle molle. Le rigidezze infatti vengono selezionate seguendo criteri diversi per i 2 tipi di auto e la velocità nei cambi di direzione ne risente inevitabilmente. 

Molte case automobilistiche giocano proprio su questo aspetto per trovare il tempo sul giro tra le curve dell'Inferno Verde ma, per capire quanto del lavoro di assetto svolto in pista dalle case in fase prototipale possa essere trasportato sui modelli che faranno le vendite e quanto invece sarà servito solo a farsi pubblicità con il tempo sul giro, ho voluto condividere con te i miei 2 personali criteri di valutazione che si potrebbero riassumere così:

1) Le versioni speciali "Nurburgring", in genere, sono una categoria a parte, in quanto possono permettersi scelte di assetto decisamente più estreme rispetto al corrispettivo che la maggior parte dei clienti andrà ad acquistare. Per questo motivo i tempi registrati da questo tipo di auto non dovrebbero essere comparati con auto in versione "standard".

2) Schemi sospensivi come Multi-link e quadrilatero permettono di raggiungere buone prestazioni in termini di Handling scendendo meno a compromessi in termini di comfort. Questo, unito al discorso fatto nel punto 1, avvalora maggiormente i tempi fatti da questo tipo di auto rispetto alle concorrenti con schemi sospensivi differenti per le quali il miglioramento dei tempi sul giro, ottenuto lavorando sull'assetto, impatta inevitabilmente e in modo maggiore sul comfort e non può quindi essere trasportato più di tanto sul modello base.

Bene! Anche oggi siamo arrivati al momento dei saluti... 

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