Aerodinamica deportante: curve da paura
Questo articolo vuole andare a fare po’ di chiarezza: ho letto spesso, in questa stagione di Formula Uno 2019, commentare le velocità punta della Ferrari come risultato di un motore superiore a quelli della concorrenza. Questo fattore però non è frutto del solo propulsore. Al contrario può essere indice di un’aerodinamica non ottimale. L’articolo cercherà di spiegare concetti tecnici con uno spirito divulgativo, diretto proprio alle masse che ogni giorno commentano sui social.
Cos’è l’aerodinamica deportante? Come funziona esattamente? E perché la velocità di punta serve a poco?
Le ali dei suddetti bolidi sfruttano lo stesso principio su cui si basano le ali degli aerei: ma mentre per gli aerei le ali vengono utilizzate per “sollevare” il veicolo, in Formula Uno sono utilizzate per “schiacciare” la vettura all’asfalto, consentendo di raggiungere velocità in curva altrimenti impossibili con la sola aderenza meccanica. Per questo spesso si dice che le monoposto della massima categoria possono essere viste come degli aerei “rovesciati”. Procediamo con ordine.
Come fanno gli aerei a volare?
Detto in soldoni, le ali hanno un profilo tale che nel flusso d’aria che le avvolge si genera una differenza di pressione tra le zone al di sopra e le zone al di sotto di esse: sopra le ali la pressione sarà minore, mentre al di sotto sarà maggiore, sostenendo l’aereo. Se le ali vengono utilizzate “al rovescio”, il mezzo sarà spinto verso il basso. Ed è esattamente quello che accade alle monoposto con aerodinamica deportante. Le ali, però, generano anche resistenza aerodinamica (drag, per gli anglofoni), insieme al corpo vettura e, soprattutto, alle ruote scoperte, portando il Cx (coefficiente di resistenza aerodinamica) di una moderna Formula Uno ad essere peggiore di quello di un’utilitaria (circa 0,7-1,1 contro circa 0,3).
Ma come? -direbbe il vecchio col cappello- Una Formula Uno ha un coefficiente di penetrazione aerodinamica peggiore di quella della mia Fiat Panda? Con tutto quello che spendono in ricerca e sviluppo? Rincaro la dose: persino molti camion fanno di meglio in quanto a resistenza aerodinamica.
Ma perché le Formula Uno non son così efficaci a “bucare” l’aria non essendo i siluri che molti immaginano?
Semplicemente perché non conviene. Non conviene perché ciò che conta per essere veloci non è la velocità di punta, bensì la velocità media sul giro. E per tenere una velocità media elevata per tutto il giro, non serve a niente andar forte solo in rettilineo. Bisogna essere rapidi in ingresso curva, in percorrenza di curva, in uscita di curva…e per far ciò serve tanta downforce, anche a costo di sacrificare le massime velocità in rettilineo. Per questa semplice ragione i progettisti sacrificano volutamente la penetrazione aerodinamica in favore della spinta verticale. Si pensi che l’aerodinamica deportante consente alle monoposto della massima categoria automobilistica di raggiungere valori di accelerazione laterale maggiori di 5.5g, mentre una normale vettura di serie, quand’anche sportiva, arriva a poco più di 1g. Con simili spinte laterali, la testa del pilota, casco compreso, pesa circa 35 kg (normalmente 7 kg). Quindi, al contrario di quello che molti erroneamente pensano, per guidare le attuali monoposto servono allenamenti specifici.
Il carico aerodinamico, però, non viene ottenuto solo attraverso le ali. Se quest’ultime generano resistenza all’avanzamento, più vantaggiosa invece è la downforce che si ottiene con l’effetto suolo grazie al fondo delle vetture e al diffusore: l’aria che passa sotto al di sotto della vettura, dovendo “scorrere” in uno spazio più stretto rispetto al flusso passante sopra la monoposto, va più veloce (si pensi ad un fiume quando gli argini si restringono: la velocità del fluido, in questo caso l’acqua, aumenta). La differenza di velocità tra il flusso inferiore e quello superiore crea una depressione che “risucchia” la vettura verso il basso. In questo caso non si genera la stessa resistenza nociva come fanno le ali.
La downforce che una Formula Uno produce, tra ali e fondo, può raggiungere attualmente valori superiori ai 2800 kg: è per questo che da una certa velocità in poi (dipendente dalla configurazione aerodinamica) tali vetture sarebbero in grado di viaggiare sottosopra “incollate” ad un ipotetico soffitto. La forza invisibile che le schiaccia, infatti, può superare di gran lunga la loro forza peso.
Simpatico, vero? Ma se avete una Formula Uno a casa, fermi lì, non fatelo: i loro motori non sono progettati per lavorare sottosopra…
Autore: Mauro Mondiello – @mauro_mondiello
Foto: F1
