EDITORIALE: in Ferrari continua l'avvicinamento a Mercedes

5 Ottobre 2015

Ormai credo ci siano pochi dubbi sul fatto che la Ferrari in versione 2015 si stia avvicinando alle prestazioni della Mercedes. Ad inizio anno in molti erano scettici sulle reali potenzialità della SF15-T e anche dopo le prime gare molto positive, i più critici andavano affermavano che i miglioramenti rispetto al 2014 erano di poco conto e soprattutto che la Mercedes stava di nuovo prendendo il largo. Di questo argomento avevamo già discusso durante l’estate mettendo in risalto i grossi passi avanti fatti dalla Ferrari in versione 2015 (QUI l’articolo), e si analizzano nel complesso più gare si può ben capire che ciò sopra detto non è per niente vero.

Questi progressi non si sono mai arrestati ed anzi, sono continuati grazie all’ottimo lavoro fatto soprattutto per quanto riguarda il reparto Power Unit (con l’ulteriore sviluppo introdotto a Monza) ma anche grazie a degli sviluppi aerodinamici introdotti dopo la pausa estiva e che sembrano essersi adattati ottimamente alla SF15-T. Proprio l’evoluzione della Power Unit, introdotta nel GP di casa a Monza è stata uno degli elementi fondamentali che hanno permesso al team italiano di avvicinarsi ulteriormente alle prestazioni della W06 Hybrid nonostante Mercedes, proprio nel GP italiano, abbia introdotto una nuova specifica di PU utilizzando tutti i 7 gettoni che aveva ancora a disposizione.

Dopo la pausa estiva, nel Gran Premio di SPA, abbiamo registrato il punto più basso in termini di prestazioni della SF15-T in questa seconda fase di campionato. Le ragione di questa mancanza di prestazione hanno però una ragione tecnica, in quanto, su entrambe le SF15-T nel fine settimana belga è stata utilizzata la specifica di Power Unit numero 3 che aveva alle spalle un chilometraggio elevato tanto che, Raikkonen, durante le qualifiche ha accusato una rottura degli ingranaggi della pompa dell’olio causando una perdita di pressione che ha costretto il finlandese ad utilizzare, in gara, addirittura la specifica di Power Unit numero 2.

Anche la gara di Suzuka non è da considerarsi come un passo indietro per la Ferrari per i motivi che andremo a spiegare successivamente.

Tabelle con i chilometri percorsi dalle 4 Power Unit utilizzate dalla Ferrari

Sul tracciato di Spa, un circuito da basso carico aerodinamico sono state utilizzate i compound soft e medie, e analizzando i dati delle qualifiche si può con certezza dire che è stata una delle qualifiche peggiori corse dalla SF15-T: il distacco chilometrico accusato dalla Mercedes di Hamilton è stato pari a 0,232 millesimi. Solo nella gara inaugurale di Melbourne si era riscontrato un distacco chilometrico superiore a quello accusato sul tracciato belga.

Sul circuito brianzolo di Monza, sempre da basso carico e sempre con le gomme soft e medie, soprattutto grazie allo sviluppo alla Power Unit di “soli” 3 gettoni utile a migliorare la combustione interna, il distacco chilometrico si è notevolmente ridotto passando a soli 0,040 per Raikkonen e 0,050 per Vettel. Questo distacco così contenuto non è imputabile solo a miglioramenti fatti dal team di Maranello ma anche grazie ai problemi accusati dalla Mercedes sulla Power Unit di Rosberg che ha costretto gli anglo-tedeschi a girare, durante le qualifiche, con una mappatura molto conservativa.

A Singapore abbiamo assistito alla miglior prestazione della rossa che è stata competitiva sia in qualifica, ottenendo la pole position con Vettel e la terza posizione con Raikkonen, che in gara con il pilota tedesco dominatore della gara e il finlandese sul gradino più basso del podio. Pole Position sull’asciutto che mancava a Maranello da ben 5 anni quando, Fernando Alonso, ottenne la prima posizione proprio sul tracciato di Singapore. Sul tracciato cittadino di Singapore tutti aspettavano una Ferrari piuttosto competitiva in quanto le caratteristiche della pista si adattavano particolarmente bene alla vettura italiana, considerando anche il fatto che per quel GP la Pirelli portava le mescole Super Soft e Soft, in generale i due miglior compound per la vettura italiana.

C’è poi da considerare che a Singapore sono state portate delle piccole novità che però sembrano aver dato un buon contributo nell’evoluzione della SF15-T. Infatti, come più spesso sottolineato da tutto il Team di F1ANALISITECNICA, a Singapore sono state introdotte delle modifiche al fondo necessarie a portare avanti quel lavoro “certosino” sul posteriore della vettura italiana, utile ad utilizzare un assetto rake leggermente più spinto (non ancora ai livelli di RedBull). Nella nuova versione di fondo sono state incise ben 9 “fessure” in prossimità delle ruote posteriori. Questa particolare soluzione è utilizzata come un divisore di flusso in modo da permettere un maggior afflusso d’aria nella zona superiore del diffusore ed aumentare così il carico generato. In pratica si va ad aumentare la vorticità, per creare una sorta di minigonna “pneumatica”: tra diffusore e pneumatico, con la chiara conseguenza di avere una differenza di pressione tra parte superiore e inferiore del diffusore maggiore, aumentando cosi il carico aerodinamico.

Per essere più incisivi nello spiegare da dove può essere derivato il miglioramento prestazionale della SF-15T dopo l’introduzione del nuovo fondo è bene capire che cosa significa il termine “Rake”; tale termine, introdotto solo negli ultimi anni di F1, è stato utilizzato per definire la posizione del corpo vettura rispetto al suolo.

Ma come funziona realmente questa particolare configurazione?

Innanzitutto va detto che per definizione, ogni vettura di Formula 1, e in generale ogni vettura da competizione che voglia sfruttare al meglio l’aerodinamica, ha bisogno di avere una certa angolazione rispetto al suolo, questo per aumentare l’incidenza di tutte le superfici alari e per riuscire ad ottenere un effetto maggiore di accelerazione del flusso nella parte inferiore dell’auto.

All’imbocco del diffusore di una vettura da F1 la situazione è quella di una superficie convessa con flusso subsonico, per cui il flusso aumenta la sua velocità a causa della curvatura favorevole della superficie. In generale poi più la curvatura della superficie è elevata (quindi raggio di curvatura piccolo) maggiore e più violento sarà l’incremento di velocità, cosa apparentemente positiva ma fino ad un certo punto, poiché minore è il raggio di curvatura, maggiore è il rischio del fenomeno del “distacco della vena fluida” o separazione del flusso dalla superficie del corpo, che porta la formazione di vortici nocivi e la perdita quasi totale delle forze aerodinamiche agenti fino a quel momento sul corpo.

Il fondo di una vettura da Formula 1 perciò funziona in questo modo: il flusso d’aria viene accelerato nella parte inferiore all’imbocco della pancia, a causa della forma curva di questa e viene mantenuto ad alta velocità lungo tutto il fondo della vettura. In seguito, il flusso d’aria incontra il diffusore, in particolare la forte curvatura di quest’ultimo nella parte iniziale provoca un forte incremento di velocità e cioè una forte riduzione di pressione.

E ovviamente la forma del diffusore è adatta a mantenere il flusso attaccato il più possibile alla superficie del diffusore stesso, fino alla fine della sua lunghezza, dove si trova una zona ulteriormente incurvata verso l’alto e dove si trova (superiormente) spesso anche un nolder, sostituito negli ultimi anni da un vero e proprio mini profilo alare, che presenta una piccola soffiatura col fondo stesso utile sia di aumentare ulteriormente la velocità del flusso, sia di aiutare il flusso a mantenersi ben aderente alla superficie.

Il “rake” viene quindi utilizzato per utilizzare anche una forma più estrema nell’ingresso del fondo: in particolare quello che succede è che l’inclinazione del fondo rispetto al suolo provoca una maggiore curvatura delle traiettorie che percorrono le particelle d’aria e quindi una maggiore velocità delle stesse. L’importante incremento di velocità si ha quindi all’ingresso della pancia e all’ingresso dello splitter (o T-tray), punto in cui vi è quindi il maggiore incremento di velocità. Questo incremento di velocità si ripercuote poi, come detto, sull’intero fondo della vettura provocando una maggiore deportanza.

Durante il percorso che il flusso percorre lungo la pancia (a causa dell’assenza di una forza “propulsiva” come una zona di forte pressione a monte) inevitabilmente il flusso perde velocità a causa delle forze di attrito che intercorrono tra la superficie e il fluido stesso: questo rallentamento del flusso è tanto maggiore e violento tanto più il fondo è inclinato rispetto al suolo.

La conseguenza è che tanto più il fondo è inclinato tanto più il flusso d’aria risulterà rallentato all’ingresso del diffusore e quindi quest’ultimo tanto meno efficiente sarà.

Per migliorare l’efficienza della parte terminale del diffusore, una zona molto critica per il buon funzionamento del posteriore della vettura atto a generare anche carico aerodinamico, negli anni scorsi si utilizzavano gli scarichi che soffiavano nelle zone vicino alle ruote posteriori con lo scopo di isolare il diffusore.

La gara chiave che ha messo in mostra i progressi della Ferrari SF15-T è stata quella che si è disputata sul tracciato di Suzuka, nonostante alcuni abbiano indicato le performance offerte in questo fine settimana come un passo indietro della Rossa rispetto alla gare precedenti. Il tracciato di Suzuka fa parte di quella categoria di tracciati che la Ferrari ha sofferto di più in questa stagione. Basta confrontare le prestazioni tra i GP di Barcellona e quello di Silverstone per rendersene conto.

Che cosa hanno questi tracciati da essere così indigesti per la SF15-T?

Essendoci pochissime frenate impegnative, il recupero di energia sfruttando MGU-K è molto limitato; viene sfruttato quindi maggiormente l’altro motore elettrico, MGU-H, per recuperare energia da immagazzinare nelle batterie o da cedere direttamente al K.

Ecco alcuni dati di quanto appena enunciato tratti da simulazione Wintax di Magneti Marelli.

Barcellona: Su questo circuito è possibile recuperare 1.354 kJ in frenata con la MGU-K e 2100 KJ con la MGU-H per un totale di 3.454 KJ per giro:

Silverstone: Su questo tracciato è possibile recuperare 1.202 kJ in frenata e 2.663 kJ con la MGUH per un totale di 3.865 kJ per giro.

Suzuka: Su questo tracciato è possibile recuperare 1.487 kJ in frenata con la MGU-K e 2.529 kJ con la MGU-H per un totale di 4.016 kJ al giro.

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	MGU-K [kJ]	MGU-H [kJ]	TOT [kJ]
BARCELLONA	1354	2100	3454
SILVERSTONE	1202	2663	3865
SUZUKA	1487	2529	4016

Questi circuiti hanno un’altra caratteristica in comune che ha messo in difficoltà la vettura di Maranello in questa stagione: le gomme Pirelli a mescola media e hard. Con questi compound la SF15-T ha sempre sofferto in quanto non è mai riuscita a sfruttarli portandoli nel giusto range di funzionamento.

Dai grafici seguenti è possibile riscontrare il miglioramento compiuto dalla SF15-T sia su questi tipi di circuito e sia con la mescola hard e medie; il distacco chilometrico dalla Mercedes W06 è passato da 0,167 secondi di Barcellona e 0,192s di Silverstone ai 0,114s di Suzuka.

Questo sta a significare che le modifiche alla Power Unit portate in pista a Monza e le piccole novità aerodinamiche portate a Singapore hanno reso la Ferrari una vettura più duttile, che continua, seppur lentamente, a diminuire il gap che la separa dai dominatori di queste ultime due stagioni. Miglioramenti che non si arresteranno nei prossimi mesi poiché, tutti gli sviluppi che saranno introdotti sulla SF15-T da qui a fine stagione potranno essere utilizzati come base di sviluppo per la macchina 2016. Un auto che almeno secondo gli obiettivi della Ferrari dovrà iniziare a impensierire seriamente ad ogni weekend, la vettura tedesca che nel 2014 e nel 2015 ha dominato troppo facilmente la stagione di F1.