Prosegue la nostra “Operazione Nostalgia” nel cuore degli anni Novanta. Questa volta a finire sotto la nostra lente di ingrandimento è la Williams FW15C, il “piccolo Airbus” di Alain Prost e Damon Hill in grado di monopolizzare il Mondiale 1993.
Contesto storico
Facciamo qualche passo indietro nel tempo. È il 1993 e la scuderia di Frank Williams è reduce da un Campionato a dir poco superlativo. La monoposto sviluppata dal team di Grove per il Mondiale 1992, la Williams FW14B figlia di Adrian Newey e Patrick Head, è un vero prodigio della tecnica automobilistica, tanto da essere definita da molti “l’auto venuta da un altro pianeta“. Pur essendo solamente una versione aggiornata (e più affidabile) della monoposto del 1991, grazie alle sue soluzioni tecniche all’avanguardia la FW14B è ugualmente in grado di stabilire un divario tecnico immenso rispetto alla concorrenza, monopolizzando il Campionato 1992 con 10 vittorie su 16 Gran Premi disputati. Niente male per una vettura nata come semplice anello di collegamento tra le monoposto a sospensioni passive e quelle con un impianto di sospensioni attive.
Formula 1 Élite: la Williams FW14B di Mansell e Patrese
Analisi tecnica della Williams FW14B, la “macchina venuta da un altro pianeta” che ha rivoluzionato la Formula 1 degli anni Novanta. 10 vittorie e 15 Pole Position in 16 Gran Premi disputati, 164 punti sublimati…
La manifesta superiorità della FW14B è tale che il debutto della monoposto originariamente pensata per le gare europee del 1992 – la Williams FW15 “A” – viene rimandato di una stagione, agli albori della 44ª edizione del Campionato di Formula 1, per capitalizzare l’enorme potenziale tecnico della vettura precedente. Una scelta, questa, non priva di difficoltà e insidie, soprattutto in virtù di un cambio regolamentare imposto dalla FIA nel 1993 nel tentativo di rallentare le monoposto e arginare lo straripante dominio degli inglesi di Grove.
È alla luce di queste premesse che nasce, in maniera frettolosa, la FW15B, evoluzione della precedente versione A e prima auto blasonata Williams a solcare l’asfalto in occasione del Mondiale 1993. Non una creazione particolarmente elaborata: trattasi della stessa monoposto progettata e sviluppata 9 mesi prima, ma con le modifiche necessarie per conformarla ai dettami del nuovo Regolamento FIA e sostenere quindi i canonici test pre stagionali. È però a partire dalla FW15B che gli ingegneri di Grove, in vista del Mondiale 1993, riuscirono a ottenere la tanto iconica quanto all’avanguardia FW15C, l’auto più sofisticata di sempre.
Motore
Il vincente sodalizio del 1992 proseguì nelle stagioni successive. Per il quinto anno consecutivo, le monoposto di Grove furono equipaggiate con i prestigiosi propulsori Renault V10, giunti alla loro quinta generazione dopo l’ingresso in Formula 1 nel 1987. Gli RS5 montati dalla famiglia FW15 non presentavano sostanziali differenze rispetto alle linee dettate dai loro predecessori: 10 cilindri disposti con un angolo di bancata di 67°, 3.5 litri di cubatura per una potenza totale di 780 cavalli a un regime di rotazione di 13800 giri/minuto. Circa 30 i cavalli in più rispetto la precedente generazione di unità termiche, grazie all’utilizzo di nuove bielle e di nuovi design delle camere di combustione e dei condotti di aspirazione.
Confermate del resto le soluzioni già sperimentate sui precedenti RS4 del 1992, come la distribuzione con valvole a richiamo pneumatico (PVRS), i cornetti di aspirazione a lunghezza variabil e l’utilizzo di materiali innovativi come le leghe di alluminio.
Se paragonati alle altre motorizzazioni in voga nel 1993, ossia i V8 Ford montati da McLaren e Benetton, e i V12 Ferrari che animano le monoposto del Cavallino Rampante, il V10 Renault era di gran lunga il miglior propulsore del lotto: circa 80 i cavalli in più rispetto alle controparti statunitensi, ma al tempo stesso minori i consumi rispetto all’unità termica di Maranello. Ancora una volta i francesi si dimostrarono sapienti artefici del perfetto equilibrio tra potenza e peso, tra prestazioni e consumi: il giusto connubio per alimentare l’elettronica di bordo senza penalizzare la piena operatività della monoposto passava proprio dalle mani degli ingegneri di Viry-Châtillon.
Ausili elettronici
Il percorso intrapreso con il debutto della Williams FW14B era inequivocabilmente orientato verso un cospicuo aumento dell’elettronica all’interno delle monoposto, per la prima volta intesa come strumento di ausilio del pilota grazie anche all’enorme precisione raggiunta in questo campo tra i tardi anni Ottanta e i primi anni Novanta. Numerosi erano i dispositivi equipaggiati dalle due monoposto di Grove nel 1992, come l’ABS, il controllo di trazione e le sospensioni attive, tutti mirati a potenziare le prestazioni in pista e ottimizzare l’esperienza di guida del pilota. Non fece di certo eccezione la famiglia delle FW15, la cui filosofia di sviluppo ricalcava pedissequamente le orme della primogenita: anche la seconda Williams disegnata da Newey era, dati alla mano, un tripudio di elettronica al servizio della meccanica.
Servosterzo
Oltre a equipaggiare i sopra citati sistemi, le due FW15C di Prost e Hill potevano contare sull’apporto del servosterzo, uno dei primissimi driver’s aids a essere sperimentati nella massima serie automobilistica nonché uno dei pochi ancora ammessi dai moderni regolamenti. L’adozione di un simile impianto fu quasi una scelta forzata dal momento che il fisico dei due nuovi piloti non era in grado di far muovere sufficientemente il volante, a differenza del più muscolare Mansell. Una novità assoluta per le monoposto del team di Grove, dunque, ma non di certo una soluzione inedita al mondo della Formula 1, che già aveva avuto modo di sperimentare i vantaggi di questo dispositivo nel lontano 1981 con la Lotus 88 a “doppio telaio” di Colin Chapman.
Il funzionamento del servosterzo equipaggiato dalle due FW15C era abbastanza simile a quello dei moderni sistemi diffusi su scala industriale nel settore automotive. L’idea alla base del meccanismo era quella di integrare energia proveniente da una sorgente esterna (tendenzialmente un impianto idraulico o una batteria) per assistere il pilota durante le operazioni di sterzata e ridurre lo sforzo richiesto per manovrare il volante. Quando il pilota approcciava una curva girando il manubrio, un sensore di coppia posto sul piantone dello sterzo rilevava il movimento e, tramite una centralina, attivava il sistema di assistenza, migliorando l’esperienza di guida alle basse velocità.
Forti di un impianto idraulico all’avanguardia, per il 1993 gli ingegneri Williams adottarono un servosterzo idraulico alimentato dalla medesima pompa ad alta pressione che azionava gli attuatori delle sospensioni attive, trovando un modo di far coesistere entrambi i dispositivi.
Comandi drive-by-wire
Conosciuta anche con il nome di guida tramite fili, la tecnologia drive-by-wire (DbW) presenta un largo impiego nel settore automotive per il controllo e la gestione di sistemi cruciali come l’accelerazione, la frenata e la trasmissione. Attraverso una serie di centraline, sensori e attuatori elettronici in luogo dei classici meccanismi analogici come leve e cavi, la tecnologia di DbW è in grado di espletare la funzione di controllo su un sitema in maniera sensibilmente migliore, riducendo di gran lunga le imprecisoni legate a una gestione più tradizionale.
Un antenato dei moderni sistemi drive-by-wire fu montato per la prima volta sulle monoposto di Grove proprio in occasione del Mondiale 1993, su una Williams sempre più foriera di innovazioni. Grazie anche alla collaborazione con i motoristi Renault, veri e propri pionieri del DbW, la FW15C divenne la prima vettura di Formula 1 a sperimentare con successo l’utilizzo di tale tecnologia per il controllo indiretto dell’accelerazione, passando dai convenzionali cavi in acciaio a un più preciso sistema elettronico in grado di leggere la posizione del pedale dell’acceleratore tramite un potenziometro e parzializzare di conseguenza il corpo farfallato, riducendo la miscela aria-carburante in ingresso al motore.
Architettura CAN-bus
La corretta gestione di apparati così differenti tra di loro, ciascuno con la propria funzione specifica nell’economia della monoposto, era garantita dal protocollo CAN-bus (Controller Area Network). Trattasi di uno standard di tipo seriale per i bus di campo (Fieldbus) tramite il quale le varie centraline disseminate all’interno della monoposto erano in grado di comunicare tra di loro e condividere informazioni di vitale importanza, come le letture provenienti dai sensori e le richieste di attuazione.
Paddy Lowe, assieme a Steve Wise padre delle migliaia righe di codice dietro i software che garantivano la corretta coordinazione tra elettronica e meccanica, ancora oggi ricorda con entusiasmo il modo in cui riuscirono ad integrare il protocollo CAN all’interno delle monoposto inglesi. “Ciò che consentì l’implementazione del controllo di trazione è un’architettura largamente diffusa nel mondo delle auto, oggi chiamata CAN o Controller Area Network. In un’auto stradale si hanno tante centraline sparse per tutta la macchina, una che controlla i sedili, una che controllai tergicristalli, e tutte comunicano tra di loro tramite una rete CAN. È una sorta di Internet del mondo automotive. All’epoca dei fatti, Intel aveva letteralmente appena inventato il chip per svolgere questa comunicazione e noi siamo stati tra i primi a usarlo prepotentemente già nella centralina ECU della FW14B. Questo ci consentiva di mandare al motore messaggi come ‘taglia immediatamente l’alimentazione a tre cilindri‘“.
Tre computer per una monoposto
Tale era il grado di complessità dovuto all’unione di tutti questi sistemi elettronici ausiliari che la monoposto, per essere regolata in vista di una sessione, necessitava di tre computer – uno per la lettura delle telemetrie, uno per variare i parametri di funzionamento del motore, un terzo per gestire i software inerenti al sistema di sospensioni attive. Non c’è da stupirsi, dunque, se la Williams FW15, specie nella configurazione “C”, la più sviluppata, era ed è tutt’oggi considerata quasi all’unanimità come la monoposto più sofisticata di sempre. Lo stesso Alain Prost denominò “piccolo Airbus” il mezzo con cui si laureò Campione del Mondo nel 1993, mentre Adrian Newey, nella sua celeberrima autobiografia, ha affermato in merito alla FW15C:
Quindi sì, nonostante qualche intoppo, soprattutto nelle gare sul bagnato, abbiamo dominato la stagione e vinto. Il mio secondo campionato, con quella che probabilmente è ancora la vettura tecnologicamente più avanzata che abbia mai corso in Formula 1. Un anno piuttosto dolce. Vorrei poter dire lo stesso per il 1994.
Adrian Newey, How to Build a Car
Aerodinamica
Se la FW14 naque come monoposto passiva e conobbe le sospensioni attive solo nell’evoluzione “B”, vera e propria versione di passaggio tra il 1991 e il 1992, al contrario la FW15 fu disegnata dalla mano di Newey con il preciso obiettivo di adattare telaio e aerodinamica al servizio del sofisticato sistema sospensivo a gestione elettronica. In altre parole nacque prima l’impianto sospensivo, poi la macchina. E il risultato fu a dir poco sorprendente.
La consapevolezza di poter contare su un mezzo incredibilmente stabile, la cui altezza da terra era regolata in maniera automatica in base alle esigenze della monoposto e alle condizione dell’asfalto, consentì ad Adrian Newey di plasmare superfici aerodinamiche incredibilmente aggressive, il tutto rimanendo entro i paletti dettati dal nuovo regolamento imposto dalla FIA.
Il muso della FW15C venne pensato con una conformazione più stretta rispetto al modello precedente, conferendo alla vettura un profilo raffinato e una migliore efficienza in termini di resistenza all’avanzamento. La meticolosa attenzione al dettaglio perseguita da Newey spaziò anche intorno all’airbox e ai cofani del motore, zone caratterizzate da un design più aderente alla meccanica di bordo che non solo migliorava la gestione del flusso d’aria al posteriore, ma aveva influenze positive anche per quanto concente l’estetica complessiva della vettura.
Ma è con l’ala posteriore che il designer britannico diede prova del proprio carattere. La specifica C della Williams FW15 fu infatti equipaggiata con un’ala posteriore di dimensioni ben maggiori rispetto la precedente monoposto del 1992, una scelta mirata a migliorare la stabilità del retrotreno e aumentare i livelli di carico aerodinamico generati dalla vettura. Nelle piste con particolari esigenze di carico laterale la monoposto di Grove poteva addirittura montare un’espansione dell’ala posteriore, aumentando la superficie utile per la generazione di carico aerodinamico senza incrementare la resistenza all’avanzamento.
Di Morio – Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25195290
La Williams FW15C era infine dotata di un pulsante che, su volontà del pilota, era in grado di abbassare l’altezza di marcia durante la percorrenza di un rettilineo e al tempo stesso di innalzare di 300 giri il limitatore del motore, mandando in stallo il diffusore e guadagnando fino a 10 km/h nelle velocità di punta. Una sorta di DRS ante litteram, per intenderci. Il risultato fu una vettura che, rispetto la precedente FW14B, possedeva un rapporto portanza/drag migliorato di circa il 12%, il tutto nonostante il cambio di regolamento imposto a inizio stagione.
Trasmissione
Ultimo, ma non per importanza, il peculiare sistema di trasmissione adottato dalle due monoposto inglesi. Oltre al cambio semiautomatico che gli inglesi avevano già ampiamente sperimentato nel 1991 e nel 1992, la specifica C della FW15C era equipaggiata con l’innovativo CVT, Continuously Variable Transmission, un particolare tipo di trasmissione che poteva variare in maniera continua attraverso un infinito numero di rapporti.
Il CVT sviluppato dalla Williams funzionava grazie all’azione di una cinghia trapezioidale – realizzata in acciaio per sorreggere le sollecitazioni – in grado di muoversi su pulegge formate da due coni solidali tra di loro. Il progressivo allontanamento o avvicinamento dei due coni consentiva un aumento o diminuzione del diametro della puleggia, variando in maniera continua il rapporto di trasmissione tra le due componenti.
Grazie al CVT l’auto era sempre nella marcia giusta e di conseguenza il pilota poteva sfruttare pienamente tutta la cavalleria del motore senza dover cambiare rapporto di trasmissione. I risultati furono a dir poco sorprendenti, a tal punto che durante i test la monoposto risultava essere oltre un secondo e mezzo a giro più veloce con configurazione CVT. La Federazione fu costretta a bandire a partire dal 1994 l’utilizzo di tale sistema, a sua detta lesivo del sound della monoposto.
