Aerodinamica- la parte posteriore di una vettura di F1

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In previsione della prima gara del Campionato del mondo 2008 di Formula 1, i vari team hanno preparato una serie di novità aerodinamiche che possano servire a trovare un buon assetto della vettura su una pista tecnica e difficile come quella di Albert Park.

In questa pista sarebbero necessari elevati carichi aerodinamici ma la necessità di raggiungere elevate velocità di punta impedisce di spingere al limite l’aerodinamica in tal senso. Questo compromesso, unito al fatto che da questa stagione è stato bandito l’utilizzo del controllo di trazione, renderà le vetture meno stabili, soprattutto in curva dove i problemi maggiori saranno il sovrasterzo, la notevole perdita di grip e l’instabilità del retrotreno.
Esaminiamo più in dettaglio il retro della vettura.
Il retro della vettura di una Formula 1 sotto l’aspetto aerodinamico è caratterizzato dalla presenza di tre elementi importanti: l’alettone posteriore, il diffusore e la zona della coca-cola.
Il flusso di aria che raggiunge l’alettone posteriore arriva dalla parte anteriore della vettura alla stessa velocità della vettura. L’aria lambisce gli alettoni e viene allontanata verso l’alto quindi, poiché secondo la legge di Newton ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria, i profili alari sono spinti verso l’asfalto dall’aria. L’aria lambisce sia la parte inferiore che quella superiore dell’alettone ma i due flussi hanno velocità differenti, minore nella parte superiore e maggiore nella parte inferiore. Ciò causa una zona di bassa pressione nella parte inferiore del profilo, che tende al vuoto per velocità molto elevate. Questa bassa pressione provoca un vero e proprio risucchio dell’aria che passa nella sezione al di sotto dell’ala.
Circa un terzo della deportanza totale della vettura deriva dall’alettone posteriore, costituito da una o più ali a seconda della vettura e del tipo di pista. L’alettone posteriore assume però maggiore importanza se si va a considerare anche un altro componente, il diffusore. Questo componente funziona esattamente al contrario rispetto alle ali presenti negli alettoni in quanto, anziché allontanare l’aria, questo la aspira. Il diffusore ha una forma svasata, più larga all’estremità posteriore della vettura. Questa variazione di sezione provoca una minore pressione dove la sezione è maggiore e quindi un maggior risucchio dell’aria, con conseguente miglior allontanamento di essa. Il diffusore è posizionato sotto l’alettone posteriore ed è costituito da una serie di tunnel che controllano il flusso dell’aria e massimizzano il risucchio.
La progettazione del fondo e del diffusore è molto delicata in quanto questi due elementi hanno enorme influenza sul comportamento della vettura in curva. E’ importante infatti che la vettura non perda efficienza anche nei tratti in cui il flusso d’aria non è perfettamente parallelo all’asse della vettura ed a qualsiasi distanza dall’asfalto. Quando per qualsiasi motivo viene a mancare la depostanza che il diffusore genera, ad esempio quando la vettura affronta un cordolo e si solleva per qualche frazione di secondo dall’asfalto, il comportamento della vettura cambia notevolmente e questa perde immediatamente stabilità.
Nel retro inoltre è presente anche la cosiddetta “zona della coca-cola”, per la sua particolare forma che ricorda, appunto, la bottiglia della bibita, disegnata così per migliorare l’efficienza aerodinamica del retro vettura. Questa porzione della vettura è costruita in modo tale da essere più stretta possibile in quanto in questo modo è possibile diminuire la drag force e massimizzare la portata di aria che raggiunge l’alettone posteriore.
Rispetto alla vettura del 2007, il posteriore della vettura Vodafone McLaren Mercedes è visibilmente più basso, inoltre sono state ridotte le dimensioni delle appendici piatte orizzontali dietro alle bocche di refrigerazione poste sui fianchi della vettura e che vanno a parziale copertura delle ruote posteriori. Queste appendici erano già presenti nella scorsa stagione ed hanno lo scopo di creare una ulteriore deportanza, inducendo sulla superficie superiore della parte orizzontale un punto in cui si ha un ristagno dell’aria in prossimità delle ruote posteriori e creando così una zona ad elevata pressione. Dispositivi di questo tipo sono molto utili soprattutto per le gare disputate su circuiti ad elevato carico, come quella che si correrà durante questo weekend in Australia.
Anche la BMW ha migliorato l’efficienza di queste winglets poste davanti alle route, utilizzate già nella passata stagione, ed ha notevolmente rastremato la parte posteriore della vettura, modificando di conseguenza la conformazione del motore e lo scarico.
Per quanto riguarda la vettura di Maranello, la parte di telaio che provvede a coprire il motore è ancora più snella rispetto alla scorsa stagione e la parte posteriore del telaio va a parziale copertura della testa del motore. Questo serve per fornire un flusso d’aria più pulito ai profili alari che costituiscono l’alettone posteriore aumentando la loro efficienza.
La Ferrari ha introdotto inoltre un alettone posteriore in cui il profilo principale presenta due piccole concavità rivolte verso l’alto, mentre tutti i profili utilizzati nella passata stagione erano piatti. Un profilo di questo tipo ricorda molto la forma a cucchiaio che quasi tutte le scuderie hanno adottato per l’alettone anteriore, la cui finalità è quella di indirizzare l’aria ai successivi dispositivi, aerodinamici e non. La forma a cucchiaio sul profilo anteriore principale infatti generalmente indirizza l’aria verso il fondo, verso eventuali appendici laterali e verso le bocche di raffreddamento dei freni.
Una modifica del profilo principale dell’alettone posteriore era già stata introdotta dalla BMW Sauber nella stagione 2007 per la gara in Malesia. Qui venne infatti introdotto un profilo a concavità rivolta verso il basso ed estremità laterali ribassate. Questo profilo venne in seguito modificato per la gara in Canada, aumentando ulteriormente l’altezza della parte centrale ed in seguito modificato ancora per la gara in Brasile, dove venne usato un profilo con una doppia curva ed estremità stavolta rivolte verso l’alto. Queste soluzioni hanno effetto sulla downforce generata nella parte posteriore della vettura che aumenta senza però far crescere troppo la resistenza dell’aria. Probabilmente su questo si sono basati i tecnici Renault nella progettazione del tanto chiacchierato profilo a “W”. Un profilo di questo tipo, con estremità rivolte verso l’alto e parte centrale rialzata, se ben disegnato, potrebbe essere l’arma segreta per qualsiasi team per affrontare la gara di Melbourne. Infatti un alettone di questo tipo permette di massimizzare la deportanza minimizzando la drag force, il che significa che in una pista come quella di Melbourne, ad elevato carico aerodinamico ma anche con velocità di punta notevoli, sarebbe l’ideale compromesso. Nessuna novità aerodinamica, dunque, qualora ci venissimo a trovare di fronte ad un alettone con profilo a “W”, si tratterebbe solo di una modifica di un dispositivo già utilizzato proprio in piste miste, come Interlagos.

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