Al suo terzo, e ultimo, tentativo dato che la casa dei quattro anelli ha già comunicato lo stop al programma Dakar per concentrarsi su quello Formula 1 che la vedrà in pista nel 2026, Audi ha portato a termine con successo la sfida lanciata alla madre di tutte le gare off-road, vincendo per prima la massacrante gara arabica con un prototipo elettrico con range extender: RS Q e-tron, che i tecnici di Ingolstadt non esitano a definire la vettura da competizione Audi più evoluta e complessa di sempre.
Così la casa dei quattro anelli rinverdisce il proprio claim “Vorsprung dur Technic” (All’avanguardia della tecnica). Come fa da quarant’anni, sviluppando soluzioni all’avanguardia nelle competizioni per destinarle alla produzione di serie: dalla trazione integrale quattro, mattatrice nei rally sin dall’introduzione negli Anni ’80, alle tecnologie TFSI, Diesel e ibrida, portate per la prima volta alla vittoria della 24 Ore di Le Mans.
Programma al top
Come consuetudine il reparto Audi Sport non ha lasciato nulla al caso, sia sotto il profilo tecnico che umano, schierando oltre ad un veicolo all’avanguardia una formazione di tre equipaggi top: il plurivincitore sia con le due che con le quattro ruote del raid Stephane Peterhansel, non per nulla denominato “Monsieur Dakar”, “El Matador” Carlos Sainz, che con questa ha fatto poker di vittorie alla Dakar sempre con un marchio diverso (2010 su Volswagen, 2018 su Peugeot, 2020 su Mini), e Mattias Ekstrom, campione mondiale WRX, affiancati rispettivamente da Edouard Boulanger, Lucas Cruz e Emil Bergqvist. Ma come avevano imparato a proprie spese nelle due precedenti edizioni tecnici e piloti, non si può pensare di puntare al successo in una gara estrema come la Dakar senza poter contare, oltre che su una buona dose di fortuna ovviamente, su un mezzo perfetto in tutto e per tutto.
Evoluzione continua
Quindi non solo performance, ma affidabilità e sicurezza. A partire dal telaio e relative strutture di protezione, proseguendo con la trasmissione full electric, batterie ad alto voltaggio e sistema range extender. Un insieme di tecnologie che per offrire la massima performance e funzionare correttamente in un ambiente “difficile” come il deserto, con polvere in quantità ed escursioni termiche che vanno dai pochi gradi della sera ai quasi 40 in pieno giorno, hanno richiesto un intenso sviluppo, che non si è mai fermato in questi tre anni.
Fino all’evoluzione 2024, sulla quale si è intervenuti soprattutto per rendere la vettura più sicura, più affidabile, più confortevole e più leggera, riducendo al contempo i tempi tecnici di ripristino. “Le performance di Audi RS Q e-tron erano state ampiamente dimostrate dalle sei vittorie di tappa e dai 22 podi di giornata conquistati alla Dakar dal 2022 ad oggi - afferma Rolf Michl, Responsabile delle attività sportive internazionali del Brand -. Ora si trattava di mostrare altrettanta costanza, così da lottare per le posizioni di vertice. Quindi abbiamo analizzato le precedenti edizioni della Dakar, identificando i punti deboli della vettura e stabilendo le priorità per un ulteriore sviluppo”. Leonardo Pascali, Direttore Tecnico del progetto, dall'inizio dell'estate si è concentrato con il proprio team su cinque aspetti chiave.
Scocca “composita”
Ma partiamo dall’inizio. Sin dal concepimento del progetto Dakar, il team di ingegneri Audi si è concentrato nel garantire la massima sicurezza degli equipaggi e l’integrità del prototipo Audi RS Q e-tron in qualsiasi condizione. Il tutto grazie alla combinazione di acciai altoresistenziali di derivazione aerospaziale, alluminio, Kevlar e materiali in fibre composite. La cellula abitacolo e la struttura portante di Audi RS Q e-tron sono costituite da un telaio a traliccio in tubi che, per regolamento, deve essere in metallo.
Audi ha optato per l’acciaio altoresistenziale formato a caldo, di derivazione aerospaziale, “legato” con elementi al cromo, molibdeno e vanadio (CrMoV). Il telaio tubolare così ottenuto, conforme alle geometrie stabilite per regolamento, soddisfa le prove statiche di compressione e impatto per la categoria T1. La struttura del telaio attinge a tecnologie e soluzioni affinate da Audi Sport in decenni di competizioni in molteplici discipline: dal tubolare DTM, adottato dal 2004 al 2011, al frame in lamiera d'acciaio per il rallycross (dal 2017 al 2018) sino alle monoscocche in CFRP per i prototipi LMP (dal 1999 al 2016), passando per le più recenti vetture del DTM (dal 2012 al 2020) e le monoposto di Formula E (dal 2017 al 2021).
Carrozzeria light
Oltre che per il telaio, Audi ha attinto a piene mani dal proprio know-how nel Motorsport anche per la realizzazione della carrozzeria che, in funzione dei componenti, è in CFRP, Kevlar o un mix dei due materiali, in alcuni casi con struttura alveolare.
Il parabrezza, di derivazione Audi A4, è in vetro laminato con uno speciale trattamento antigraffio, mentre i finestrini laterali sono in policarbonato, a vantaggio della leggerezza, oltre a garantire un’ampia visuale. Gli accoppiamenti tra le superfici vetrate e i pannelli carrozzeria sono “sigillati” mediante uno strato di materiale espanso per il contenimento della polvere.
Sicurezza a bordo
La sicurezza degli equipaggi è assicurata mediante pannelli in CFRP, carbonio misto a poliuretano termoplastico, inseriti negli interstizi del telaio e integrati in molteplici punti dallo Zylon: un polimero termoindurente che impedisce la penetrazione di oggetti appuntiti e taglienti e, al tempo stesso, scherma pilota e navigatore dal sistema ad alta tensione. Inoltre, i sedili di Audi RS Q e-tron sono realizzati in CFRP e si ispirano alle sedute utilizzate nel DTM e nell’endurance. L’unica differenza è costituita dalla sezione a deformazione controllata nella zona delle spalle, imposta dal regolamento.
La struttura a guscio è identica per tutti i piloti, mentre sono totalmente su misura le imbottiture in spugna ad alta densità ed i cuscini pneumatici.
Massima protezione
Il sistema ad alta tensione richiede un elevato livello di protezione. La batteria ad alto voltaggio, collocata centralmente, è incapsulata in un case in CFRP e Zylon. Il sottoscocca, che nei rally raid è sottoposto a shock straordinari, è schermato mediante una struttura complessa: alla piastra esterna in alluminio si accompagna uno strato di schiuma espansa ad alto assorbimento e, a ulteriore difesa dell’accumulatore e del serbatoio della benzina, una struttura a sandwich in CFRP. Quest’ultima da un lato è chiamata a dissipare l’energia da contatto propagatasi attraverso la piastra e la schiuma, dall’altro, superata una soglia critica, è progettata per deformarsi in modo controllato per proteggere l’accumulatore.
L’intero “gruppo piastra”, dello spessore di 54 mm, è rapidamente sostituibile durante le assistenze a fine tappa. La tripla protezione del sottoscocca è un retaggio dell’esperienza nel mondiale WEC e conferma di come la Dakar costituisca la sintesi dei due mondi che rappresentano i pilastri della storia sportiva Audi: l’endurance e i rally.
Azione combinata
Ma veniamo al cuore, anzi ai cuori, che garantiscono la mobilità al prototipo Audi. Abbiamo parlato al plurale perché il complesso sistema è composto da motori elettrici, batteria ad alta tensione e dal, cosiddetto, Range extender. La RS Q e-tron è spinta da due moto generatori (MGU), uno per asse, derivati da quelli della Formula E, i quali sviluppano una potenza complessiva di 288 kW. Le due MGU vengono alimentate da una potente batteria, a celle tonde, ad alto voltaggio da 52 kWh. Performance e affidabilità richieste sulle lunghe distanze del raid hanno indotto i tecnici a optare per la batteria a celle tonde, che durante i test ha confermato la propria peculiarità non evidenziando alcuna differenza tra un accumulatore nuovo e un pacco batterie usato. Sommando il peso del sistema di gestione termica la mole complessiva è di 370 kg. I tecnici dei quattro anelli hanno ammesso che attualmente è ancora molto difficile sviluppare un veicolo completamente elettrico per una gara impegnativa come la Dakar, per distanze e agenti atmosferici; perciò, hanno scelto di ricorrere al supporto di un motore termico ma solo in funzione di range extender. Il quattro cilindri 2.0 TFSI di derivazione DTM da 300 CV, infatti, serve solo in alcuni momenti della gara per permettere alla RS Q e-tron di superare le dune più ardue, fornendo maggior potenza alla batteria.
Il motore TFSI, che si avvale di un serbatoio di carburante di 295 lt, è collegato a un altro motore elettrico che trasforma il moto rotatorio dell’albero in energia disponibile per la batteria ad alto voltaggio che a sua volta alimenta le due MGU sui due assi. Il tutto viene gestito da un sistema di algoritmi che mantengono, allo stesso tempo, lo stato di carica della batteria all’interno di determinati parametri e un equilibrio energetico nel lungo periodo. Dato che la coppia tra i due assi viene ripartita da una centralina, la RS Q e-tron non necessita di un differenziale meccanico centrale, mentre sugli assi anteriore e posteriore sono montati due differenziali a slittamento limitato. La trasmissione è formata da due cambi, uno per asse, a singola velocità con rapporto di trasmissione 20:1. Infine, per massimizzare l’efficienza di Audi RS Q e-tron, anche nel deserto la Casa dei quattro anelli si affida a una soluzione tecnica ampiamente collaudata a bordo dei propri prototipi endurance e delle monoposto di Formula E: il recupero dell’energia in frenata. Le MGU in corrispondenza di ciascun assale, deputate alla trazione, convertono il moto rotatorio delle ruote in energia. Una soluzione resa possibile dal sistema di frenata elettroidraulico che abbina l’azione decelerante dei motori elettrici con la frenata idraulica tradizionale. In aggiunta, la terza MGU agisce quale generatore per contribuire alla ricarica della batteria ad alto voltaggio, specie in frenata. Il tutto per prestazioni da vera supercar, perché nonostante un peso di due tonnellate e dimensioni maxi (4,5 mt di lunghezza, 2,3 mt di larghezza e poco meno di 2 mt di altezza) il prototipo Audi vanta uno scatto 0-100 km/h in soli 4,5 secondi, mentre la velocità massima è limitata dal regolamento a 170 km/h.
Gestione termica del deserto
Per far funzionare correttamente tutta questa tecnologia ed i vari dispositivi in un ambiente “difficile” come il deserto saudita, dove si sfiorano anche i 50 gradi, occorre mantenere le temperature di esercizio entro determinati range. Allo scopo la RS Q e-tron è dotata di ben sei circuiti di raffreddamento, a bassa, media e alta temperatura. Anche in questo caso si è rivelata determinante l’esperienza maturata da Audi nelle gare endurance con la R18 e-tron quattro ibrida e con la Formula E. Per gestire la temperatura dalla batteria ad alto voltaggio, il “cuore” del veicolo, i tecnici dei quattro anelli si sono affidati al refrigerante non conduttivo Novec, altresì noto come “acqua senz’acqua” o “acqua secca”, il cui radiatore è collocato sotto al cofano anteriore. Altrettanto cruciale la gestione termica dei tre powertrain derivati dalla Formula E. Le tre MGU sono collegate mediante un circuito a bassa temperatura, forte di un radiatore specifico posizionato anch’esso sotto al cofano anteriore. I circuiti a bassa temperatura costituiscono una sfida ingegneristica particolarmente delicata. Mentre i sistemi ad alta temperatura beneficiano di un rilevante effetto raffreddamento anche con 40 gradi, tale da scongiurare l’ebollizione, le soluzioni a bassa temperatura, che mirano a garantire l’afflusso di liquido non oltre i 60 gradi, godono di un apporto ambientale limitato.
In prossimità del radiatore anteriore sinistro, dedicato alla gestione termica delle tre MGU, è collocato il circuito di raffreddamento dell’olio dello sterzo, sottoposto a un notevole stress nella guida off road. Il medesimo circuito serve i martinetti per il sollevamento della vettura in caso di foratura. Parallelamente, la presa d’aria anteriore destra ospita il condensatore del climatizzatore. Il quattro cilindri TFSI, che funge da range extender collocato trasversalmente alle spalle dell’abitacolo è servito da uno specifico circuito di raffreddamento nonché da uno scambiatore di calore per il lubrificante. La sovralimentazione mediante turbocompressore a gas di scarico si avvale di un intercooler dedicato. Entrambi i radiatori, affiancati in corrispondenza dell’assale posteriore, sono alimentati attraverso le prese d’aria al tetto.
Evoluzione 2024
Anche nell’ultima evoluzione della RS Q e-tron un piccolo incremento di potenza c’è stato, arrivando nella versione pronta gara a 286 kW (389 CV), ma come anticipato il team capitanato dall’ingegner Pascali si è principalmente concentrato su altri cinque punti. A partire dalla sicurezza dei piloti, prendendo spunto dagli incidenti subiti da Peterhansel e Sainz nel 2023. “Il nostro obiettivo era quello di ridurre l’accelerazione verticale in fase di atterraggio dai grandi salti”, afferma Leonardo Pascali. Intervenendo sulle molle, sugli ammortizzatori e sul sottoscocca, gli ingegneri hanno distribuito meglio i carichi. Un secondo fattore di rilievo è rappresentato dall’imbottitura dei sedili. Il team di sviluppo si è concentrato in particolare sulla rigidità dei materiali e sulle geometrie delle sedute, tenendo conto di come la temperatura dell'abitacolo possa influenzare il comportamento delle schiume.
Non meno rilevante, infine, la protezione degli equipaggi in caso di brusco atterraggio frontale del veicolo, come accaduto a Sainz nella scorsa edizione, con conseguente ribaltamento. Il crash box in CFRP (poliuretano termoplastico misto a fibra di carbonio) collocato all'estremità anteriore del telaio è ora più pronunciato, a vantaggio di un superiore assorbimento pur senza compromettere l’angolo di attacco, determinante nei rally raid.
Al tempo stesso si è lavorato per aumentare la leggerezza e avvicinare il peso minimo regolamentare di 2.100 kg. Per questo sono stati alleggeriti alcuni componenti della carrozzeria, in primis il voluminoso cofano posteriore, e le pinze freno.
Non solo, in una competizione così massacrante il comfort dell’equipaggio è fondamentale. Allo scopo i tecnici hanno ottimizzato l’isolamento acustico e l'impermeabilizzazione dell'abitacolo. Parallelamente, il cofano modificato scherma meglio da fango e acqua, consentendo al parabrezza di rimanere pulito.
In tema affidabilità si è intervenuti adottando cerchi più robusti, così come gli pneumatici, e nuovi elementi di fissaggio ai montanti che lasciando uno spazio superiore garantiscono che sassi e detriti possano essere “espulsi” facilmente evitando potenziali danni come in passato.
Infine, il team di sviluppo Audi Sport ha affinato l’assistenza durante la competizione, semplificando molteplici procedure e componenti così da rendere più rapide le riparazioni. E’ stata adottata viteria ottimizzata, nuovi utensili specifici, sistemi di rifornimento più efficienti e inedite soluzioni di fissaggio della carrozzeria, prediligendo il ricorso ai bulloni piuttosto che agli incollaggi.
Banco di prova estremo
Interventi che, evidentemente, sono serviti per resistere alle sollecitazioni estreme cui è stata sottoposta Audi RS Q e-tron: ad esempio, l'atterraggio più violento in seguito a un salto, avvenuto nel corso della terza tappa, ha generato un’accelerazione negativa di 16g. Per fare un paragone, un aereo di linea sottopone i passeggeri ad accelerazioni non superiori a 1,5g, mentre gli astronauti arrivano a 4g in fase di decollo.
Nonostante i carichi elevati, ampia parte dei componenti della vettura non ha subito alcun intervento di ripristino o manutenzione. Le due MGU (Motor Generator Unit), che si occupano della trazione, la batteria ad alto voltaggio, il serbatoio per il carburante del range extender, fino ai montanti delle sospensioni, sottoposti a shock estremi, hanno resistito per l’intero percorso. Ma un po’ tutti gli elementi sono stati messi sotto stress estremo. Durante la quarta tappa, il roadbook fornito dall'organizzazione riportava la nota “pista molto veloce” nel passaggio dal 66.mo al 95.mo chilometro: in quel tratto del percorso, gli ingegneri Audi hanno rilevato come l’Audi RS Q e-tron di Carlos Sainz abbia mantenuto la velocità massima consentita, pari a 170 km/h, per ben 260 secondi consecutivi (pari a 4 minuti e 20 secondi). Un record per una competizione off-road, ma un primato anche per la pista, dato che eguagliarlo richiederebbe un rettilineo di oltre 12 chilometri.
Andamento diametralmente opposto per la sesta tappa, attraverso l’Empty Quarter, il più grande deserto di sabbia al mondo. In 400 chilometri di dune, Carlos Sainz e Lucas Cruz hanno fatto registrare una velocità media inferiore ai 50 km/h. Un’andatura apparentemente “tranquilla” che, sul campo, si è però trasformata in uno straordinario stress test per la trazione elettrica, la trasmissione e il sistema di raffreddamento.
I numeri della vittoria
Audi RS Q e-tron si è confermata una vettura straordinariamente efficiente: il sistema di recupero ha coperto in media il 14% del fabbisogno energetico quotidiano e, al tempo stesso, ha favorito il contenimento dell’usura dei freni al punto che il team ha sostituito solo una volta i dischi anteriori. Durante l’intera Dakar, Carlos Sainz e Lucas Cruz hanno utilizzato 54 pneumatici, cui si aggiunge una gomma ceduta dai compagni di squadra Mattias Ekström/Emil Bergkvist nel corso della decima tappa, a fronte di 11 forature e due cerchi danneggiati.
Un risultato che testimonia un invidiabile equilibrio telaistico. L’esemplare vincente di Audi RS Q e-tron, condotto dall’equipaggio spagnolo Carlos Sainz-Lucas Cruz, è basato sul telaio numero 110, completato da Audi Sport il 6 luglio 2023. Prima di prendere parte alla Dakar questo prototipo ha affrontato oltre 5.880 km attraverso le sessioni di sviluppo di Saragozza, Château de Lastours e in Marocco, oltre a due gare test: la Baja España Aragón e il Rallye del Marocco. Successivamente è partito per la Dakar 2024, dove ha percorso altri 8.054 km. Ciò significa che il telaio 110, ad oggi, ha all’attivo 13.934 km.
Insieme per la vittoria
La plancia di Audi RS Q e-tron evoca la cabina di pilotaggio di un aereo, con pannelli di controllo e display a tutta larghezza: 7 schermi consentono di monitorare le funzioni vettura, la navigazione e le richieste di soccorso. Tradizionalmente nei rally raid vigeva una netta divisione tra i compiti del pilota e del navigatore: il primo guidava, il secondo navigava. Oggi i ruoli sono decisamente meno rigidi e le peculiarità di Audi RS Q e-tron contribuiscono a redistribuire le funzioni all’interno dell’abitacolo.
Il classico roadbook cartaceo è divenuto digitale, mentre il regolamento limita le possibilità del copilota di attingere a tecnologie esterne. La gestione del pannello interruttori in funzione delle indicazioni del pilota è demandata al navigatore che, oltre alla definizione della rotta, viene così investito di una ulteriore attività cruciale per il buon esito della competizione.
