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L'Aerodinamica delle Formula 1 2001

di Paolo Barberi

Oggigiorno in formula uno si investono decine di miliardi di lire nella ricerca e sullo sviluppo aerodinamico delle monoposto.
Un motore con una ventina di cavalli con una fase e di progettazione e sviluppo costa un centinaio di miliardi da al massimo un beneficio sul giro di un paio di decimi; invece spendendo lo stesso budget in sviluppi e ricerche aerodinamiche è possibile trarre vantaggi di oltre mezzo secondo.
Per questo motivo in questi ultimi anni la maggior parte degli investimenti sono stati dirottati nello sviluppo di sofisticatissimi "wind tunnel" sempre più all'avanguardia e sofisticatissimi.
Lo studio di una monoposto dal punto di vista aerodinamico si divide in 5 parti fondamentali, ora analizzeremo l'influenza dell'ala anteriore, e dell'ala posteriore e del corpo vettura su ciascuna di queste cinque parti:

 

ALA ANTERIORE

ALA POSTERIORE

CORPO VETTURA

 Carico Anteriore

58%

4%

38%

 Carico Posteriore

5%

43%

52%

 Resistenza

4%

35%

61%

 Efficienza Aerod.

20%

30%

50%

 Raffreddamento

13%

2%

85%

 Sensibilità al suolo

60%

5%

35%

Si può notare come l'ala anteriore e posteriore la facciano in un certo senso da "padrone" nello studio aerodinamico di una monoposto, basti pensare gli vari step di alettoni che si susseguono in una stagione.
Da queste considerazione la federazione ha pensato bene di introdurre una serie di limitazioni a carattere aerodinamico che sono principalmente:
L'ala anteriore dovrà essere posizionata più in alto di 50mm rispetto al piano di riscontro, tale provvedimento renderà la vettura più difficile e nervosa, facendole perdere l'efficienza complessiva.
L'ala anteriore tanto più è vicina al suolo, con le sue paratie verticali, tanto più sigilla l'aria in una specie di canale e quindi crea una specie di effetto venturi, che va a vantaggio dell'efficienza aerodinamica delle vettura. Aumentando l'altezza minima l'avantreno perde efficienza, però così facendo le monoposto diventano meno sensibili alle scie a tutto vantaggio dei sorpassi.
Invece all'ala posteriore, sono state imposte delle altre restrizioni: l'alettone potrà utilizzare ali della larghezza e della corda di quelle della stagione 2000, ma solo tra l'altezza massima consentita, 800mm ed i 600mm dal piano di riscontro. In poche parole si potranno sistemare al massimo tre profili alari in un'area alta al massimo di 20 cm. Un ulteriore ala potrà venir sistemata in basso ad una distanza non inferiore ai 30cm dal piano di riscontro, e non superiore ai 37,5cm (figura 1). Queste restrizioni hanno provocato una notevole perdita di carico aerodinamico e quindi frenate anticipate e possibilità di sorpassi. E' inutile dire che queste limitazioni hanno costretto gli ingegneri a riprogettare musetti ed alettoni, per ritrovare parte del carico perduto, così gli ingegneri hanno progettato arditissimi musetti con una forma "a cucchiaio" (Figura 2).
La somiglianza viene dalla sagomatura dell'ala inferiore ricurva per far passare più aria sotto il muso della vettura.
Questo curioso profilo fu inventato nel lontano 1995 dalla Minardi sfruttando una lacuna regolamentare che permetteva di abbassare il profilo nella parte centrale. In questo modo si aveva maggiore effetto suolo ma anche più sensibilità al beccheggio ("pitch sensitivity"), questa soluzione fu abbandonato per una certa difficoltà a metterla appunto e poi perché essendo gli alettoni molto vicini al suolo non ne valeva la pena. Questa soluzione è stata ripresa perché i tecnici hanno scoperto un buco nelle limitazioni aerodinamiche del 2001.
Esiste infatti una fascia centrale larga 50cm proprio sotto il muso, in cui non vige l'obbligo l di rialzare eventuali alettoni di 10cm rispetto al piano di riferimento. Era illogico pensare che i vari progettisti non approfittassero di questo buco regolamentare e non piazzassero un alettone lungo solo 50cm, a filo del terreno, la dove si genera la massima deportanza. Le strade e gli escamotage dei progettisti sono state molteplici, di norma si sono viste soluzioni ardittissime tipo quella della Benetton e soluzioni meno spinte ma più raffinate frutto di un maggiore budget, o di maggiori risorse umane.
E' inutile dire che le soluzioni più raffinate sono state presentate dal team Ferrari e dal team Mclaren, le due soluzioni di concezione opposte hanno visto una Ferrari con una lunga tradizione di vetture a muso alto ( la F2001 è la prima F1 progettata da Byrne con un muso basso!!), presentarsi con una f1 con muso a formichiere, ed invece la mclaren che dal muso basso dello scorso anno con un muso alto. Lo scopo principale del muso alto della ferrari dello scorso anno, era quello di liberare quanto più possibile il flusso d'aria diretto sotto la scocca, ma con i nuovi regolamenti molti parametri cambiano e quindi la necessità di percorrere altre strade.
La soluzione muso alto e basso, spesso si equivalgono, però spesso i vantaggi dell'una o dell'altra sono legati alla maggiore libertà nello sviluppo, ad esempio un muso "tutto alto" presenta un enorme vantaggio nella libertà di intervento, e negli step di sviluppo aerodinamico, cosa che un muso basso non permette!!. ma entriamo ora più nel particolare!!

 FERRARI F2001

La Ferrari non ha cercato, come la altre squadre (gli scalini Jordan, o il tubo venturi Benetton, o il profilo tondeggiante Jaguar) di sfruttare tutta l'area consentita dal 
regolamento( ma comunque la vettura è più veloce delle altre!! E di quella dell'annoscorso!!). Il motivo sta nel fatto che la Ferrari ha potuto utilizzare a tempo pieno la nuova galleria 
del vento con una grande quantità di tecnici divisi su più turni. La soluzione "muso a cucchiaio" o "a gradino" è la soluzione più empirica, più facile da escogitare per chi non può permettersi tanti tecnici a rotazione e tante preziose ore in galleria del vento, perché presenta degli inconvenienti, come quella di dover mantenere all'alettone una altezza dal suolo più costante possibile! onde evitare di avere una monoposto difficile da guidare in frenata o in accelerazione quando "picchia" o "cabra".

 MCLAREN MP4/16

Il concetto ispiratore della MP4-16 è, come per tutte ,l'adattamento delle nuove regole, ma interpretato con una certa classe, a Newey non serviva di cercare 
l'aderenza all'anteriore con artifici goffi, come alettoni a cucchiaio, infatti si è ispirato al concetto della Ferrari del 2000: incanalare il flusso d'aria sotto il "muso alto" con ampi schermi laterali.Ovvero si è scelto 
di ottenere la massima efficienza dal corpo vettura, e di non avere i problemi di un cucchiaio che da deportanza, ma rende la monoposto molto sensibile alle variazione d'altezza che èdifficile da mettere appunto su certe piste; il concetto della mclaren è quello: di estremizzare l'alettone anteriore, ma assicurare un comportamento più costante e controllabile 

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 Figura 1: tre profili alari in un'area alta al massimo di 20 cm.(Disegno di Giorgio Piola)

 Figura 2: Alettone a cucchiaio della Benetton B201 (Disegno di Giorgio Piola)

 Figura 3: La Jordan EJ11

 

 Figura 4: La Sauber C20

 

 Figura 5: La Banetton B201

 

 Figura 6: La Jaguar R2

 

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