F1 23: Approfondimento sul Brake Balance

Ciao Top Driver!

Da sempre, la frenata è una delle tecniche di guida più importanti da saper padroneggiare al meglio quando si parla di F1.

E frenare in una F1 (sia reale che virtuale), non vuole dire necessariamente premere con la massima potenza disponibile il pedale del freno o, per dirlo in gergo tecnico “slam on the brakes”, premere a fondo con tutta la forza il freno per arrestare subito l’auto, come in una sorta di frenata di emergenza.

Essere in grado di frenare in maniera valida è un esercizio tutt’altro che semplice.

Richiede moltissimo allenamento prima di poter essere sfruttato a dovere durante un giro di qualifica o per l’intero arco di una gara.

Le moderne F1 sono dotate di un efficientissimo e tecnologico sistema frenante che permette di massimizzare le performance sia del pilota che della vettura durante le fasi di frenata e il brake balance (o ripartitore di frenata) è uno dei settaggi più importanti a disposizione dei Piloti (ma anche degli ingegneri) per mettere a punto una frenata perfetta curva dopo curva.

Oltretutto, il brake balance è uno dei pochissimi parametri del setup che possono essere modificati in regime di parco chiuso tra qualifica e gara, ed è fondamentale sia per il comportamento della monoposto in frenata, che nella gestione del degrado gomme durante il gran premio.

Ma cos’è il ripartitore di frenata e perché è così importante?

In sostanza perché si occupa di tre aspetti fondamentali per una F1:

  • Prestazione in frenata
  • Stabilità
  • Manovrabilità

Come tutti sappiamo, è possibile modificare i valori di brake balance anche quando sei in pista, direttamente dal volante.

Questa è una feature che già moltissimi anni è presente in F1: qui puoi vedere il volante di una Toro Rosso del 2006 e di una Williams del 2004, dove erano già presenti alcuni pulsanti per la modifica del brake balance:

Oggi i volanti sono dei veri e propri computer, rendendo quelli appena visti letteralmente obsoleti!

iuscire a bilanciare al top il brake balance vuol dire, in primis, riuscire ad evitare il bloccaggio degli pneumatici che, quando sono bloccati, generano chiaramente molto meno grip rispetto a quando rotolano lungo l’asfalto.

Andare a bloccare l’asse anteriore indurrà del sottosterzo, mentre andare a bloccare l’asse posteriore, indurrà sovrasterzo.

Lo scopo finale è proprio quello di riuscire ad applicare la giusta forza frenante su entrambi gli assi in relazione a quelle che sono le necessità del pilota ed il grip a disposizione.

Vediamo com’è strutturato il moderno sistema frenante di una F1.

Come si può notare dall’immagine, i sistemi frenanti dell’asse anteriore (in blu) e posteriore (in rosso), sono separati tra loro, e tra poco ne vedremo il motivo.

Andando più nel dettaglio possiamo apprezzare diversi dettagli:

Al pedale del freno sono collegate le due pompe, una per l’anteriore ed una per il posteriore. I due distinti circuiti del sistema frenante, collegano queste pompe alle pinze dei freni.

Quando si preme sul freno, il liquido dei freni (che per errore chiamato olio) viene pompato nel sistema frenante fino ad arrivare alle pinze dei freni, dove la pressione esercitata farà premere le pastiglie contro il disco andando a creare ATTRITO che, di fatto, rallenterà l’auto.

Quando l’ATTRITO tra i dischi e le pastiglie è SUPERIORE all’ATTRITO tra pneumatico ed asfalto, avviene il più classico dei bloccaggi.

Per cui, come dicevamo prima, la difficoltà è proprio quella di ripartire al meglio la potenza frenante per evitare che questo accada.

In parole semplici, dobbiamo sapere la quantità di carico verticale (downforce) su ogni asse.

E per fare questo dobbiamo parlare di due distinti fenomeni:

  • Il grip (che ormai conosci bene, vedi quante volte torna con prepotenza nei nostri discorsi???)
  • Il trasferimento di carico

Del grip ne abbiamo parlato già in abbondanza nei precedenti articoli, per cui ora ci focalizzeremo sul trasferimento di carico.

In fase di frenata, sappiamo bene come la monoposto sia sottoposta ad un trasferimento di carico longitudinale, nella fattispecie dal posteriore all’anteriore.

La QUANTITA’ del trasferimento di carico dipende da quattro fattori fondamentali:

  • Dal passo
  • Dall’altezza del baricentro
  • Dalla quantità di decelerazione
  • Dalla massa

E, considerati gli pneumatici ad altissima performance ed il downforce generato, le cose non si fanno semplici!

Se, infatti, ad una velocità di 320 km/h, una F1 è in grado di generare carico pari a quattro volte il suo peso, a 60 km\h ne genera appena tra il 10% ed il 15%.

Per cui, se utilizziamo la formula che viene utilizzata dagli ingegneri in F1 per determinare il carico verticale sugli pneumatici, considerando il peso della vettura (circa 800 KG), la quantità di decelerazione (5G) ed il trasferimento di carico, si otterrà una ripartizione di carico del 60% all’anteriore e del 40% al posteriore.

Fin qui nulla di strano.

Ma se utilizziamo la stessa formula per calcolare la ripartizione del carico tra i 320 km\h di prima e gli 80 km\h alla massima quantità di decelerazione (come può avvenire ad esempio in curva 1 in Bahrain), otterremmo qualcosa di simile:

Tra i 320 km/h e gli 80 km/h ci sono ben 4 punti percentuale di Brake Balance!

Questo fa capire quanto anche solo la variazione di un unico punto percentuale faccia la differenza.

E se le vetture da F1 avessero il brake balance fisso, in pratica, avrebbero la corretta ripartizione della potenza frenante ad una sola ed unica velocità…

Ed è proprio per questo che è il parametro del ripartitore di frenata è fondamentale!

Il brake balance su F1 23 è molto più semplificato rispetto alla F1 reale.

Lì, piloti ed ingegneri hanno a disposizione (per regolamento) fino a 5 diverse brake maps, ovvero le “mappe” del freno, così come esistono le power unit maps, quelle relative alla mappatura della power unit.

Normalmente ha tre caratteristiche:

  • Il picco di pressione utilizzato per massimizzare la frenata in linea retta alle alte velocità.
  • Il punto di migrazione, ovvero determina a quale pressione del freno ed a quale velocità la potenza frenante venga migrata al posteriore
  • Il livello di migrazione al posteriore, ovvero di quanto si sposti al posteriore la migrazione del brake balance quando il pilota inizia a sollevare il piede dal freno.

Già, perché a rendere tutto ancora più bello e complesso, quest’anno, proprio come nella F1 reale, è implementato e simulato il famoso brake migration!

Se avete provato a lasciare a 50% il brake balance appena avete fatto i primi giri su F1 23, sapete bene di cosa parlo!

Il brake migration, infatti, non è altro che una ripartizione dinamica della potenza frenante.

In pratica, dato che quando iniziamo a rilasciare il freno (per iniziare la fase di trail braking) non abbiamo più bisogno di tanta forza frenante all’anteriore, l’elettronica della monoposto provvede a “migrare” o spostare (da qui il termine migration) la potenza frenante al posteriore, favorendo così una extra rotazione ed evitando al contempo che l’asse anteriore possa bloccarsi in frenata!

E se nella realtà i piloti, su ordine degli ingegneri, possono cambiare anche le mappe del freno dal volante, noi possiamo SOLO cambiare il valore del brake balance utilizzando i manettini e dei pulsanti, cosa che peraltro fanno anche loro.

Per concludere il nostro approfondimento sul brake bias, facciamo un piccolo passo indietro.

Ricordi lo schema del sistema frenante?

Abbiamo visto come nello schema la pompa del freno anteriore sia collegata alle pinze dei freni, per cui la potenza frenante viene dettata dalla forza che ci mette il pilota nel premere sul pedale del freno.

Ma quella posteriore non è collegata ai freni posteriori, bensì ad un sensore.

Ma perché?

Dal 2014, con l’introduzione delle power unit, ha fatto il suo debutto anche l’MGU-K ovvero il Motor Generator Unit Kinetic, che recupera l’energia in frenata per metterla a disposizione della power unit quando necessario (noi possiamo utilizzarla tramite l’ERS in F1 23).

Per poter combinare i freni posteriori con l’MGU-K ed il freno motore, le vetture di F1 sono dotate di un sistema denominato Brake by Wire, che sta a significare che i freni posteriori sono controllati indipendentemente da quelli anteriori, tramite l’utilizzo dell’elettronica.

Nella fattispecie il sensore di cui abbiamo parlato prima è collegato ad un secondo sensore "distanza" e ad una pompa del freno, che controlla i freni posteriori.

Ma come funziona?

  • Quando si preme il freno, il pilota “specifica” di quanta forza frenante ha bisogno per l’asse anteriore.
  • Poi, in relazione a quella che è la mappa del freno scelta in quel momento, il sistema calcola quale sia il target per l’asse posteriore.
  • Il computer di bordo deve decidere come splittare questa forza frenante. Di solito viene data priorità al recupero di energia da parte dell’MGU-K cosi da massimizzare questa importantissima fase. Poi, per evitare sprechi di carburante quando il pilota non sta usando l’acceleratore, calcola l’esatta potenza frenante del motore e, solo alla fine, il sensore remoto della pompa del freno riceve il segnale dal computer per applicare la corretta forza frenante richiesta dal posteriore.
  • Bene Top Driver, siamo giunti alla conclusione di quest'articolo in cui ti abbiamo mostrato un approfondimento sul Brake Balance su F1.

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    In questa live troverai anche delle risposte ad alcune domande molto importanti che possono interessare la tua esperienza di guida su F1 23: dalle Tecniche di Guida al Setup, passando per le strategie.

    Per guardare questa live Q&A, clicca il pulsante in basso!

    Un saluto e nel dubbio tieni giù!

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