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L’aerodinamica e la sua influenza sulle prestazioni delle vetture

Alettoni, flussi d’aria, estrattori, paratie: è la fluidodinamica la scienza da studiare per progettare una moderna Formula 1

L’aerodinamica, ovvero la scienza determinante per le prestazioni delle moderne macchine da corsa

Si è già parlato, in vari tempi e modi, dell’aerodinamica e di come condiziona le prestazioni, e la forma, delle moderne vetture della massima formula. Dai diffusori ai bargebords passando per gli alettoni ormai la progettazione di una macchina non può prescindere dall’utilizzo dei dispositivi aerodinamici. Anzi, è proprio lo sfruttamento dei flussi d’aria che investono la vettura il principio di base che determina il lay out completo di una monoposto.

Vale forse la pena però alzare un po’ lo sguardo e capire meglio come si è arrivati a questa moderna Formula 1, in cui, con effetti per certi versi nefasti, le prestazioni del “pacchetto” dipendono in massima parte proprio dall’aerodinamica.

DALLA RIDUZIONE DELLA “RESISTENZA ALL’AVANZAMENTO” ALLA “DEPORTANZA”

Per i primi vent’anni di gran premi gli studi aerodinamici sono stati volti solo a minimizzare la resistenza all’avanzamento. Ovvero a dare alla carrozzeria una forma tale che la penetrazione nell’aria fosse più agevole possibile. Alla fine degli anni ’60, importati da altre categorie, cominciarono invece a comparire i primi dispositivi che sfruttavano l’aria per generare “deportanza”, ovvero una forza verticale che schiacciasse la vettura al suolo.

Aerodinamica prestazioni
Credits: Wikipedia Creative Commons licensed

Ispirati dagli aerei gli ingegneri iniziarono a introdurre, all’anteriore e al posteriore, delle vere e proprie ali rovesciate, che aumentassero il carico verticale e conseguentemente il grip delle gomme. Fu, quello, un periodo in cui cambiarono radicalmente le forme delle monoposto. Infatti più o meno risale agli stessi anni la moda tuttora seguita di posizionare ai lati dell’abitacolo i radiatori dell’acqua, nelle cosiddette pance laterali. Da allora alettoni e pance laterali non hanno più smesso di caratterizzare l’aerodinamica delle auto da corsa e guarda caso sono cresciute enormemente le prestazioni.

IL FUNZIONAMENTO DELL’ALA SU UNA MACCHINA DI FORMULA 1: UN CONCETTO TUTTO SOMMATO SEMPLICE

Sul funzionamento di un’ala non c’è molto da dire, almeno rispetto a quanto già è noto dagli studi di tipo aeronautico. Un profilo opportunamente sagomato, investito da una corrente d’aria, genera infatti una forza di resistenza al moto ma anche una forza perpendicolare. Se il profilo è tale che questa forza va verso l’alto abbiamo di fronte un’ala d’aereo. Se il profilo viene rovesciato la forza sarà diretta verso il basso, ed ecco che siamo al cospetto di un alettone da corsa.

Aerodinamica prestazioni
Credits: foto originale scattata da @GiorgioPiola

Il resto è accademia: l’ala può essere anteriore o posteriore, e quindi dare carico sulle ruote anteriori o sull’asse posteriore. Oppure può essere posizionata più in alto o più in basso, più a sbalzo o più vicino al corpo vettura. Tutti dettagli (si fa per dire) che variano l’equilibrio globale della vettura e il bilanciamento, ma l’alettone sempre quello fa: generare forza verticale.

All’inizio ne generava poca, tanto che non era raro vedere continuare a girare in tempi competitivi anche piloti che l’ala l’avevano distrutta in un contatto. Celebre il caso di Villeneuve in Canada nell’81, che si fece tutta l’ultima parte della gara con l’alettone anteriore prima piegato, poi del tutto mancante. Sulla pioggia, per di più.

Ma col passare degli anni la forza generata dalle ali crebbe enormemente, e a fine anni ’80 una macchina senza ali non riusciva nemmeno a curvare, soprattutto alle alte velocità. Come si notò tristemente negli incidenti ad Imola di Berger nell’89 e di Ratzenberger nel ’94.

LE WING CAR: L’APPLICAZIONE ESTREMA DEL CONCETTO DI ALA SU UNA VETTURA DA CORSA

Prima di parlare dell’aerodinamica moderna è obbligatorio aprire una parentesi su uno dei periodi più affascinanti della storia della Formula 1. Quello, a cavallo tra anni ’70 e ’80, in cui si corse con le cosiddette wing car. Con le “macchine ala”, concetto nato dalla mente geniale di Colin Chapman ma a cui ormai erano vicini un po’ tutti i progettisti, si applicava la teoria (e la pratica) aerodinamica dell’ala all’intero corpo vettura.

Aerodinamica prestazioni
Credits: wikipedia Lotus 79 Creative Commons licensed

Tutta la carrozzeria della monoposto era concepita per funzionare da alettone, sfruttando la differenza di pressione e velocità tra il flusso che passava sopra la macchina e quello che passava sotto, lambendo un fondo opportunamente sagomato.

Le macchine ala consentirono carichi verticali spaventosi e prestazioni in curva mai viste prima. Purtroppo presentavano grossi problemi di stabilità aerodinamica, e quindi furono abolite alla fine dell’82 sull’onda emotiva degli incidenti mortali di Villeneuve e Paletti e di quello gravissimo di Pironi. Personalmente ritengo le wing car dell’epoca le macchine esteticamente più affascinanti che si siano mai viste correre nei gran premi.

LE ULTIME EVOLUZIONI: AERODINAMICA “FANTASIOSA” ED EFFETTI SEMPRE PIU’ COMPLICATI. MA PRESTAZIONI INARRESTABILI

Certo, rispetto alle prime applicazioni ne è passata di acqua sotto i ponti…o di aria sotto le ali! Proprio a causa dell’incremento esponenziale delle prestazioni in campo aerodinamico i progettisti hanno dovuto sottostare a vincoli sempre più stringenti. Eppure paradossalmente l’aerodinamica ha assunto un’importanza sempre maggiore, e ad oggi è l’aspetto più influente sulla prestazioni globale di una vettura. Persino più della potenza del motore.

Le ali fanno sempre il loro dovere di schiacciare la vettura al suolo, ma presentano forme sempre più complesse. Lo scopo è massimizzare l’efficienza (cioè avere massimo carico con la minima resistenza) ma anche generare flussi che aiutino a creare carico anche sul resto del corpo vettura.

Aerodinamica Prestazioni
Credits: AMGMercedes F1

Dispiace dirlo, ma ormai le Formula 1 sono oggetti in cui prevale una tecnologia di natura aeronautica, non più elettromeccanica. E presentano parti che forse compariranno sugli aerei del futuro, non certo sulle auto che ci aspettano in concessionaria. Il risultato sono sorpassi sempre più difficili, auto dalle forme complicate e piuttosto brutte, prestazioni in costante crescita.

Ricordo un incontro di qualche anno fa con Enrique Scalabroni e Giacomo Caliri, due progettisti di Formula 1 invitati dal Ferrari Club di Abano Terme ad una manifestazione promozionale. Parlando dell’attuale situazione tecnica della massima formula il tecnico argentino dichiarò con un velo di nostalgia: “L’alettone anteriore: ormai la progettazione di una macchina parte tutta da lì“.

 

David Bianucci

Mi chiamo David Bianucci, nato a Prato ma trasferito per amore e lavoro sui colli Euganei in provincia di Padova. Sono uno sportivo a livelli di fanatismo, ho praticato la pallanuoto per vent'anni e ora faccio i campionati di nuoto Master. Ma le sensazioni più forti me le ha sempre regalate la Formula 1, sin da quando a nove anni ho visto il Gran Premio di San Marino del 1981. Sono seguite sveglie notturne per vedere i gran premi asiatici, autentiche fortune spese in riviste specializzate, giornate tra le frasche del Mugello per guardare girare di nascosto Michael Schumacher. Essere diventato nel frattempo Ingegnere Meccanico non ha migliorato la cosa... Scrivo perchè non posso fare niente per evitarlo.

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