Quasi 42 anni fa, Nelson Piquet divenne il primo campione del mondo turbo, alla guida della splendida Brabham BT52 con motore BMW di Gordon Murray
È il 1983. L’anno successivo alla morte di Gilles Villenueve, avvenuta nell’incidente del GP di Belgio (precedentemente tenuto nella pista di Zolder) al termine delle qualifiche. Da quel momento la Formula 1 visse un periodo di limitazioni sempre più stringenti sul lato sicurezza, al fine di evitare tragici avvenimenti.
Una delle più importanti novità del 1983 fu l’introduzione del fondo piatto, per via della pericolosità del fondo ad Effetto Venturi. Questo si tradusse in nuove esigenze per trovare un equilibrio aero-meccanico, sperimentando nuove conoscenze tecniche regolamentari.
Ma soprattutto, a quei tempi in Formula 1 vi era una coesistenza tra motori aspirati Ford Cosworth DVF e i più innovativi motori sovralimentati. Dopo andremo a vedere più nel dettaglio perché sovralimentati. La vettura di cui tratteremo è la cosiddetta Brabham BT52.
La BT52 è passata alla storia per svariati motivi. Sicuramente il fatto che sia l’ultima monoposto targata Brabham a vincere un mondiale Piloti, con un certo Nelson Piquet, ma anche le forme particolari, ad esempio il muso a “freccia“, o le masse radianti collocate dietro l’abitacolo, rendendo l’avantreno a forma di una “matita“
La Brabham BT52 come progetto “last minute” di Gordon Murray
La Brabham BT52, però, fu un progetto “risposta” dell’ingegnere sudafricano Gordon Murray, progettista di vari capolavori come la McLaren MP4/4 del 1988 oppure della stessa Brabham BT46, la monoposto a ventola (di cui abbiamo parlato qualche articolo fa).
Risposta, perché era conseguenza di un cambiamento di regolamenti all’ultimo minuto. Cambiamenti all’ultimo perché, dopo la morte di Villenueve, la FIA volle evitare la continuità delle auto ad effetto suolo, di alta deportanza e forze G. Molti dei team, tra cui chiaramente la Brabham, non furono d’accordo e si opposero.
Bernie Ecclestone, ai tempi imprenditore del team britannico, disse con sicurezza a Murray di progettare già la Brabham del 1983 a effetto suolo. Tutto perfetto fin qui, se non fosse che a Novembre del 82′ arriva la mazzata: la FIA ha deciso, verrà bandito l’effetto suolo nel 1983 in Formula 1, e si introdurrà il concetto di fondo piatto.
Così, dopo aver accantonato la Brabham BT51 a effetto suolo, Gordon Murray decide di lavorare in fretta e furia alla BT52, che fu pronta in sole 6 settimane. La prima gara della stagione 1983 fu a Rio De Janeiro, e vinse proprio la Brabham, con Piquet, che vincerà quell’anno il mondiale.
La Brabham famosa per il suo motore
Ma cosa ha reso questa monoposto così iconica e leggendaria? Cosa fece il team di progettisti guidato da Murray al fine di concepire una vettura così ricordata oggi? Beh dovremmo innanzitutto parlare degli elementi cardine del progetto, di cui sicuramente fa parte il motore.
Cosa aveva di speciale il propulsore della Brabham BT52? Prima di parlarne dobbiamo spiegare la differenza tra motore aspirato e motore turbo, che ricordiamo sono le 2 categorie di motori che hanno fatto la storia della Formula 1 (così come dell’automotive).
Il motore endotermico è legato a una semplice equazione
Partiamo da un semplice ragionamento: il motore per far sì che trasformi energia termica in meccanica ha bisogno di una reazione di combustione, che può essere esotermica (come funzionavano ad esempio le macchine e vapore), ormai abbandonata da secoli, oppure la più comune reazione endotermica, quindi quando viene sottratta energia all’ambiente.
Per far funzionare questa reazione abbiamo bisogno di combustibile (il più comune carburante, la benzina o il gasolio) e un comburente (l’aria, contenente molecole di ossigeno). Tutto ciò ovviamente deve essere catalizzato dall’energia che il calore fornisce.
Quindi “combustibile+comburente+calore=energia termica” che si trasforma in energia meccanica che viene trasferita alle ruote motrici. Perciò, in maniera molto logica, per aumentare la potenza dovremmo sfruttare maggiore combustione, ovvero maggiore capacità dei reagenti di reagire in una reazione. Spieghiamo perché.
La potenza motrice può essere riassunta in una formula: Pm=2*C*RPM*N, dove Pm sta per potenza motrice, C sta per coppia motrice (ovvero il prodotto tra la forza esercitata dalla combustione sul pistone e tra la lunghezza della manovella), RPM sta per i giri del motore e N sta per il numero dei cilindri sulle bancate.
Bene, perciò per aumentare il regime di potenza dovremmo aumentare i giri del motore, oppure i cilindri. Ma la seconda è un’opzione che fa aumentare notevolmente le dimensioni e i costi di sviluppo del propulsore. Perciò si opta per aumentare i giri del motore. E come si possono aumentare?
Semplice, aumentando la quantità di miscela nella camera di combustione. Se aumentassimo la quantità di carburante, senza aumentare quella di aria, rischieremmo di “ingolfare” il motore, stesso discorso per quanto riguarda avere più comburente rispetto al combustibile (in questi casi si parla di miscelazione eccessivamente magra, o di iniezione difettosa).
Allora il concetto è molto semplice, aumentiamo le molecole di ossigeno presenti nell’aria. Eh ma come? Ed ecco che subentra la differenza tra motore sovralimentato e motore aspirato.
Differenze tra motore aspirato e sovralimentato
Il motore aspirato, per come lo conosciamo tende a “raccogliere” l’aria a pressione atmosferica, quindi l’aria entra nel filtro, mandata ai collettori (ovviamente prima viene selezionata dal corpo farfallato, cioè in base a quanto premiamo sull’acceleratore in poche parole), e poi nei condotti di aspirazione, dove l’aria viene preparata con il combustibile (nel caso di iniezione indiretta) e viene gettata nella camera, dove avverrà la combustione.
Dopo di ché, nella fase di scarico, i gas esausti, quindi incombusti, verranno espulsi tramite l’apertura della valvola di scarico, e raggiungeranno l’impianto di scarico. Possiamo dire, che sostanzialmente è come funziona il Ciclo Otto nei motori 4 tempi.
Nei motori sovralimentati, invece, il funzionamento cambia leggermente, tra la fase di scarico e di aspirazione. Molto in breve, i gas di scarico, che raggiungono temperature tipicamente sopra i 1000 gradi nei motori a benzina, possiedono parecchia energia, che viene riutilizzata nella sovralimentazione, nel far girare la turbina motrice.
In questo caso, il collettore di aspirazione viene collegato alla bocca di entrata della turbina che aziona la rotazione di un alberino solidale, che a sua volta fa girare il compressore, una turbina soffiante, che ha il compito di risucchiare l’aria dall’esterno, comprimerla mediante l’uso di un rotore, che è contenuto dentro un involucro, chiamato statore.
Comprimendo un fluido, aumenterà la sua pressione, che è direttamente proporzionale alla densità. Nel caso dell’aria, aumenta la densità, quindi è come se aumentasse la quantità di molecole di ossigeno presenti.
L’aria compressa, poi, viene mandata a un intercooler, ovvero una scambiatore di calore aria/aria, e viene così fatta diminuire di temperatura. Importante sapere che il diminuire della temperatura dell’aria, aumenta ulteriormente la sua densità.
Ad esempio, una diminuzione di 10 °C crea un aumento di massa a parità di volume dell’aria inviata ai cilindri, pari al 3%, di cui corrisponde un aumento di potenza del 3,5%. Fatto con le dovute proporzioni, la quantità di potenza può aumentare in maniera esponenziale.
Il “trucco” della BT52 sta nel regolare l’overboost
Quindi, spiegata la differenza, ecco perché il motore turbo della Brabham BT52 fu un vero successo. Fu progettato con materiali resistenti, poiché raggiungeva pressioni di sovralimentazione enormi, dai 2.5 ai 3.2 bar in gara, e dai 3.5 ai 4.5 bar in qualifica. Certamente, è vero che le enormi pressioni sono elevate e dannose per il motore, ma questo veniva controllato tramite una valvola di controllo della pressione di sovralimentazione.
Parliamo della valvola Wastegate, ovvero una valvola di sfiato che gestisce i bar di pressione nel turbo. Il funzionamento è semplice: parte dei gas di scarico in arrivo dal collettore raggiungono direttamente l’uscita, riducendo la pressione sulla girante motrice, quindi il numero di giri (che tra l’altro sono spaventosamente enormi, oltre i 100.000 giri/min).
Come faceva a raggiungere pressioni di oltre 3 bar in qualifica? Grazie a un sistema meccanico manuale, tarato dai meccanici della Brabham, che ritardava l’apertura della valvola wastegate, con conseguente overboost della girante di azionamento.
Più bar di pressione, maggiore potenza agli alti regimi. Ma come faceva a non “autodetonare” il carburante a quelle pressioni altissime? Veniva utilizzata una benzina ad alto numero di ottani, quindi altamente ossigenata, che evitava autodetonazione in camera di scoppio. Questo veniva fatto dai meccanici in maniera manuale.
Infatti, non era possibile modificare questo parametro tramite ECU, come avviene ad esempio oggi, per via della scarsa conoscenza sull’elettronica che vi era ai tempi. In ogni caso, quel leggendario motore M12/13 BMW era particolarmente compatto, per via dei 4 cilindri in linea e del doppio albero a camme con angolo di 40 gradi tra le valvole.
Aerodinamica e meccanica non passano in secondo piano
Essendo un motore compatto, quindi con maggior peso, veniva posto longitudinalmente al posteriore. Questo per motivi relativi alla dinamica della monoposto. Difatti, il divieto dell’effetto suolo dal 1983, rese le vetture meno deportanti, quindi con meno aderenza. Per favorire il comportamento in trazione, Gordon Murray decise di spostare le masse del motore al retrotreno, così da bilanciare al meglio la distribuzione dei pesi.
Inoltre, essendo i condotti Venturi laterali scomparsi, si decise di spostare le masse radianti il più indietro possibile, in modo da sgomberare spazio per allungare il passo della vettura. Questo si riscontrò nelle misure, essendo la Brabham BT52 la vettura più lunga delle contendenti nel 1983.
Essendo più lunga, vi era maggiore superficie piatta sotto, quindi maggiore deportanza (quest’ultima direttamente proporzionale alla superficie alare, in questo caso del fondo piatto, che in questo caso ha funzionalità uguali a quelle di un profilo alare).
Inoltre, la monoposto aveva una forma a “freccia“, che le conferiva una resistenza aerodinamica ridotta, dove l’ala anteriore venne rialzata di qualche millimetro così da incanalare maggiore aria e alimentare il fondo.
Per migliorare queste esigenze di carico, venne progettata un’ala posteriore enorme, con un profilo a maggiore corda alare. Maggiore superficie, quindi maggiore carico aerodinamico, e maggiore grip in curva, per ovviare al peggioramento in termini di coefficiente aerodinamico massimo che vi erano state per via dei nuovi regolamenti.
Monoposto leggendaria
Detto ciò, la Brabham BT52 viene ricordata tutt’ora come una delle monoposto più famose e iconiche di sempre, con le sue linee aggressive, la sua meccanica rivoluzionaria, il suo motore BMW M12/13 sovralimentato e molto potente, è considerata una vettura molto rivoluzionaria e geniale, specialmente per i tempi di progettazione e costruzione, che furono per Gordon Murray una delle sfide ingegneristiche più difficili del tempo.
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