Porsche 919 Hybrid 2017 – Analisi

Squadra che vince non si cambia. Eppure, dopo aver dominato il World Endurance Championship e aver trionfato nella maratona francese negli ultimi due anni, Porsche ha dichiarato che almeno il 60-70% della 919 Hybrid 2017 è stato riprogettato.

Gli sforzi del costruttore tedesco saranno sufficienti per la conquista della terza 24 ore consecutiva?

Andiamo ad analizzare il prototipo che il Porsche Team schiererà a Le Mans con i due equipaggi Jani – Lotterer – Tandy (#1) e Bernard – Bamber – Hartley (#2).

 

Porsche 919 Hybrid

Classe: LMP1-H

Monoscocca: Struttura composita in fibra di carbonio con alluminio disposto a nido d’ape

Carrozzeria: Fibra di carbonio, parabrezza in policarbonato

Potenza Totale: 1000 cv (736 kW)

Motore Endotermico: 2 litri, V4 turbo, 16 valvole e distribuzione con doppio albero a camme in testa, angolo tra le bancate 90°, iniezione diretta, carter secco, 500 cv (368 kW).

Sistema Ibrido:  KERS con motore / generatore ibrido sull’asse anteriore ed ERS per il recupero dell’energia dai gas di scarico, batteria agli ioni di litio A123Systems raffreddata a liquido, 500 cv (368 kW) tutti sull’asse anteriore

Trasmissione: Cambio sequenziale a 7 rapporti da competizione attuato idraulicamente,  frizione multidisco, differenziale autobloccante meccanico, controllo di trazione ASR

Capacità Serbatoio: 62.3 litri

Sospensioni: Indipendenti anteriori e posteriori, geometria pushrod con ammortizzatori regolabili

Freni: Pinze monoblocco in lega leggera, dischi in carbonio ventilati, distribuzione della frenata controllabile dall’abitacolo

Cerchi: BBS forgiati in magnesio

Pneumatici: Michelin Radial 310/710-18 anteriori e posteriori

Peso Minimo: 875 kg

Dimensioni: Lunghezza 4650 mm, larghezza 1900 mm, altezza 1050 mm

Osservando i risultati del WEC si direbbe che quest’anno Porsche non ha certo avuto il miglior avvio di stagione possibile. Ma indagando un attimo non è difficile comprendere perchè a Stoccarda siano tanto fiduciosi alla vigilia della 24 ore francese. Le 919 Hybrid 2017 infatti sono finite sul podio sia a Silverstone che a Spa con il pacchetto a basso carico aerodinamico, mentre le TS050 degli avversari potevano fare affidamento su tutta la downforce extra generata dal kit ad alto carico.

Infatti, dei due soli pacchetti consentiti quest’anno, a Stoccarda hanno deciso di concentrarsi su quello a basso carico in prospettiva di Le Mans (unico circuito in cui lo userà anche Toyota), portando poi in pista quello ad alto carico sono nella seconda parte della stagione.

Sempre sul lato aerodinamico il regolamento quest’anno prevede anche uno splitter anteriore più alto di 15 mm e un diffusore posteriore molto ridotto in dimensioni. Con un calo della downforce previsto del 30% quindi ci si aspettavano prototipi più lenti di almeno un paio di secondi sul Circuit de la Sarthe, ma al contrario si sono rivelati i più veloci di sempre. A differenza dei giapponesi, che hanno completamente stravolto il percorso dell’aria sulla vettura, i tedeschi hanno mantenuto la soluzione dello scorso anno sviluppandola. Sono partiti infatti dal kit ad alto carico del 2016 per ottenere quello a basso carico 2017, cercando ad ogni costo di recuperare la downforce sottratta dal regolamento, prestando però attenzione a non aumentare la resistenza all’avanzamento in modo consistente.

Il lavoro si è concentrato sulla parte anteriore della carrozzeria, in quanto zona di primo contatto con l’aria e che quindi influenza di più il comportamento della vettura e l’efficienza aerodinamica. In particolare il nuovo disegno dei passaruota, oltre ad inglobare i nuovi specchietti retrovisori, migliora notevolmente il flusso diretto al posteriore. In questa zona è presente anche un condotto inedito, voluto dalla federazione, che collegando parafango e abitacolo dovrebbe rendere più difficile per l’aria sollevare la vettura, scongiurando il decollo in caso di incidente. L’intero impianto di raffreddamento poi è stato completamente riprogettato in funzione dell’aerodinamica. Ora richiede molta meno aria rispetto al passato e riesce anche a farla scorrere più efficentemente tra gli scambiatori. Da notare anche il diametro del condotto d’aspirazione che porta aria al motore, decisamente più piccolo rispetto a quello degli avversari per limitare la resistenza all’avanzamento della vettura.

Senza dubbio Porsche ha accumulato una notevole esperienza con il setup del kit a basso carico, utilizzandolo in due gare oltre che nelle varie sessioni di test. Ma i risultati ottenuti sono ancora più sorprendenti se si pensa che quest’anno è stato ridotto anche il tempo consentito di sviluppo in galleria del vento, passando dalle 1200 ore a stagione del 2016 a sole 800 ore. Un taglio non di poco conto se si considera che in media ogni sessione fornisca un guadagno stimato di quasi 0.25 secondi sui tempi sul giro del disegno iniziale. Sulle simulazioni CFD invece non è ancora stata applicata alcuna limitazione.

La monoscocca è uno dei pochi elementi a rimanere perfettamente invariato. E nonostante quella attuale sia stata sviluppata nel lontano 2015, a Stoccarda hanno accettato la proposta di Toyota di mantenere quelle attuali fino al prossimo cambio di regolamento, con l’obiettivo di contenere i costi.

Il motore mantiene lo stesso layout dello scorso anno: 2 litri, 4 cilindri disposti a V, ma con notevoli migliorie in termini di performance ed efficienza. Il rapporto di compressione infatti è aumentato notevolmente ed è stato ridotto l’attrito tra le componenti perfezionando il sistema di lubrificazione. L’intera fase di combustione e quella di scarico poi sono state riviste, per permettere di sfruttare la tanto chiaccherata ‘Jet Ignition’. Anche gli iniettori sono nuovi, ma la miscela aria-benzina rimane magra dal 2014. Ovviamente si è lavorato tanto sull’affidabilità, rinforzando i componenti che avevano mostrato essere più deboli e sottoposti a maggior stress.

Una delle differenze principali con i rivali di Toyota sta sicuramente nel sistema ibrido. Il costruttore giapponese infatti si affida ad un sistema piuttosto tradizionale, con motori / generatori su entrambi gli assi che ricaricano la batteria in fase di frenata e forniscono potenza quando richiesta. E all’anteriore anche la 919 Hybrid utilizza un simile sistema di recupero dell’energia cinetica. Al posteriore invece non è presente alcun sistema ibrido, in quanto l’energia viene invece recuperata dai gas di scarico con un dispositivo simile ad una turbina che va a ricaricare la batteria in fase di accelerazione. E a Stoccarda sono tutti molto fieri di come questo dispositivo sia stato completamente progettato e costruito ‘in casa’, senza affidarsi a fornitori esterni. Il KERS anteriore fornisce il 60% dell’energia recuperata, mentre il restante 40% è generato dai gas di scarico.

Anche se l’assenza di un motore / generatore sull’asse posteriore permette di risparmiare peso, con ogni probabilità però il costruttore tedesco comincerà a recuperare energia cinetica anche da lì, appena il regolamento permetterà l’utilizzo di tre ERS (Energy Recovery System) invece dei due attualmente consentiti. Per il momento però la 919 Hybrid rimane nella classe da 8 Mj, il che significa che sui 13.6 Km di Le Mans per regolamento potrà sfruttare ad ogni giro un massimo di 2.22 Kilowattora. Si tratta di un’enorme quantità di energia elettrica da immagazzinare e sprigionare ad ogni tornata, che spiega la scelta di Porsche di un sistema con voltaggio così elevato (800 V, per dare un riferimento la corrente che usate a casa vostra è a 220 V). Tutti gli elementi del sistema ibrido sono quindi stati sostituiti con nuovi componenti capaci di lavorare a tale voltaggio. La batteria invece è stata sviluppata da A123Systems e presenta centinaia di celle agli ioni di litio delle dimensioni di un evidenziatore, tutte raffreddate a liquido. Ed è impressionante la velocità con cui queste celle acquisiscono e rilasciano la carica: se per esempio la batteria del vostro smartphone avesse la stessa densità di potenza di quella della 919, si caricherebbe completamente in molto meno di un secondo e potrebbe rilasciare tutta l’energia elettrica immagazzinata nel medesimo tempo.

Gli ingegneri di Stoccarda hanno optato per la sovralimentazione a turbo singolo a causa della presenza del sistema di recupero dell’energia dai gas di scarico. Mitigando poi con il sistema ibrido l’inevitabile turbo lag legato al grande diametro della turbina, oltre che attraverso una girante del compressore molto leggera. Questo turbo è posto tra le due bancate di cilindri, posizione tipicamente scelta da Audi, ma a differenza di quest’ultima i condotti di scarico passano a lato del motore invece che al centro.

E’ stato fatto un grande lavoro per migliorare il bilanciamento della vettura, soprattutto in vista del cambio di regolamento sulle gomme. Con soli 4 set di pneumatici a disposizione per qualifiche e gara è obbligatorio fare almeno stint doppi, con la vettura che di conseguenza cambia molto il proprio comportamento giro dopo giro. La soluzione a basso carico unita ad una migliore distribuzione dei pesi hanno sicuramente giocato a favore di Porsche, che ha dimostrato di essere particolarmente gentile con le coperture Michelin.

Certamente a Stoccarda si sono dati da fare, ma è difficile dire se il lavoro fatto sarà sufficente per regalare a Porsche lo storico 19esimo trionfo nella 24 ore francese.

Riuscirà a prevalere sulle TS050 Hybrid?