Il grande cambio epocale del corpo normativo di F1 compie un anno. A distanza di 12 mesi la curva di apprendimento resta piuttosto ampia. La paura di osservare vetture alquanto simili, per fortuna, è stata fugata sin dalle prime presentazioni delle vetture 2022. Al contrario di quanto di potesse pesare, infatti, malgrado le restrizioni relative a diverse parti delle monoposto, le wing car di nuova generazione hanno stupito.
Diverse, le filosofie seguite in fase di disegno hanno dimostrato pregi e difetti nell’arco dello scorso mondiale. Ferrari ha puntato forte sulla generazione del carico aerodinamico unitamente alla trazione. Red Bull, al contrario, ha preferito esaltare il coefficiente di penetrazione aerodinamica proponendo un’auto a bassissimo drag. Mercedes, infine, ha scelto una strada molto rischiosa abbracciando l’impostazione “zero pod”, approccio sulla carta strepitoso ma poco funzionale in pista per via del porpoising.
Terminato l’unveiling delle auto di F1 2023, prendendo in esame le nuove soluzioni delle varie scuderie, abbiamo un’idea della strada intrapresa dagli ingegneri. Questo percorso ci svela le caratteristiche maturate grazie al know how racimolato durante la passata stagione. Lo scritto di oggi cercherà di esaminare i dettagli tecnici cruciali dell’imminente mondiale. Lo scopo è semplice: valutare la completezza gestionale dei flussi e le loro criticità.
F1: l’aerodinamica della stagione 2023
La zona frontale di una monoposto di F1 ha sempre recitato un ruolo cruciale per impostazione e andamento del fluido che scorre verso il retrotreno. Controllando le monoposto che si apprestano a scendere in pista per la nuova campagna, abbiamo notato come le diverse ali frontali presentino molte tendenze comuni. La prima sfida riguarda la capacità di generare l’effetto suolo sull’avantreno e, al contempo, garantire la corretta alimentazione del fondo.
Come abbiamo analizzato in questi giorni le strade sono due: ancorare il muso al main plain collocato in una posizione più elevata per garantire un passaggio maggiore del flusso. Oppure, staccare il muso dal profilo principale e fissarlo solidamente ai tre flap aggiuntivi. In quest’ultimo caso, in genere, la parte centrale del main plain viene abbassata e avvicinata al suolo. Mentre il flusso verrà poi gestito dalla zona iniziale del fondo.
F1 2023: gestione del “tyre contact patch”
L’ala anteriore è fondamentale per riuscire a generare un corretto outwash, sul quale le squadre danno più o meno importanza a seconda della filosofia progettuale. Ormai da anni l’area esterna dell’ala viene adibita a questo scopo, riducendo la corda del terzo e quarto ipersostentatore aggiuntivo e abbassando la loro incidenza. In questo modo, il vortice dominante che si staccherà in quella zona sarà quello del secondo flap aggiunto.
Sin dallo scorso mondiale Mercedes adotta una particolare soluzione, dove l’end-plate è forato nella sua porzione più bassa lasciando intravedere i flap. Il vortice che si stacca dall’ala è molto utile a posizionare il cosiddetto “tyre contact patch“ esterno alla gomma.
Stiamo parlando di quel vortice che si genera nella parte bassa dello pneumatico che dev’essere “smaltito” per evitare che si vada a incuneare nel fondo. Staccandosi dall’end-plate, inoltre, cerca di ridurre l’entità del vortice negativo imponendo una contro rotazione. Sulla carta, parliamo di due forze contrapposte che ruotando nella direzione contraria si annullano.
In questa zona di una F1, per di più, si generano molte turbolenze dovute al rotolamento della gomma. I vortici generati alla base dello pneumatico sono poveri di energia e gran parte della zona iniziale del fondo serve proprio ad allontanare questo flusso. Sia il vortice esterno che quello interno devono essere attentamente controllati.
Il monitoraggio di questo vortice sarà di fondamentale importanza sulle vetture 2023. La scelta di molte squadre nell’adottare un “long wheel base” è proprio legato a questo fattore, in quanto si guadagna qualche centimetro utile per gestire al meglio la situazione. Il turning vane più esterno alla base delle pance ha poi il compito di spingere il vortice verso l’esterno, in modo che non influisca sul flusso a valle.
Risulta molto importante avere il controllo dinamico di questa massa, perché quando il pilota sterza il vortice si sposta e, in automatico, la possibilità che si infili nel fondo aumentano a livello esponenziale.
Tale scenario ha contribuito non poco al sottosterzo cronico delle vetture 2022. La motivazione è presto spiegata: quando il vortice viene risucchiato dal fondo riduce il carico generato e il centro di pressione migra verso il posteriore, contesto che induce ad un comportamento sottosterzante dell’auto.
Con molta probabilità il sottosterzo farà presenza anche nel 2023, visto le tante restrizioni a livello di sviluppo in questa zona dell’auto. In tal senso non abbiamo osservato soluzioni particolari. Tutte le squadre, infatti, hanno realizzato scelte conservative in merito ai turning vane con uno sviluppo accorto della componente.
F1 2023: l’importanza della beam wing
Un altro tema che dovrà necessariamente essere “attenzionato” con molta cura riguarda l’importanza nell’alimentare la beam wing. Perché farlo? Facendo lavorare al meglio questa componente si darà vita ad una pressione minore a livello del suolo, proprio nella zona del diffusore. Provvedimento che facilita l’estrazione dei flussi incrementando il carico.
Per questa semplice ragione, l’aerodinamica osservata sulle vetture 2023 tende a trasportare il flusso sino a lambire la beam wing. Mercedes e Alpine, ad esempio, hanno ricavato una specie di canale che trasporta in maniera diretta il flusso proprio in quella zona.
In generale molte vetture hanno un cofano motore che nella parte finale tende a curvare verso il basso. L’obbiettivo mira a far sfogare l’aria calda sull’intradosso della beam wing. Elemento che ricordiamo essere composto da un doppio profilo sovrapposto, che possiamo definire come una vera e propria seconda ala anteriore.
Autori: Niccoló Arnerich – @niccoloarnerich – Alessandro Arcari – @berrageiz
