Durante le ultime settimane la storica scuderia Ferrari ha modificato il fondo della propria vettura. Correzioni ad hoc per cercare di modificare la struttura dei flussi che scorrono attorno alla vettura. Nella parte superiore abbiamo analizzato il “rigonfiamento” che pretende dar vita a una leggera depressione deputata al miglioramento dell’apporto del flusso al pavimento della vettura.
Per quanto riguarda l’imboccatura del fondo, zona anteriore, a Miami è stato presentato un reshaping del leading edge. In questo caso i tecnici della rossa hanno deciso di cambiare le forme per cambiare la distribuzione del carico lungo l’asse perpendicolare alla mezzaria. Provvedimento in grado di generare più spinta verticale nella zona interna. L’effetto outwash è superiore visto l’andamento naturale del flussi verso una zona di bassa pressione.
Approfittando di Monaco e delle sue gru, tramite scatti mirati sulle vetture di F1, possiamo realizzare un confronti relativo alla filosofia aerodinamica utilizzata da Red Bull, Mercedes e Ferrari. Non risulta mai semplice prendere in esame questa importantissima componente dell’auto, ancor di più con le ving car di nuova generazione.
Attraverso le seguenti immagini possiamo distinguere con facilità le quattro fence verticali permesse dal regolamento tecnico vigente. Le due più esterne hanno il compito di estrarre lateralmente il fluido, generare downforce e, al contempo dar vita a un forte effetto outwash che consente di gestire a dovere le turbolenze della gomma anteriore.
Per quanto concerne il bordo esterno del fondo Ferrari ne abbiamo ampiamente parlato tramite uno scritto dedicato. Di fatto l’obiettivo degli ingegnerei della rossa risulta il medesimo di Red Bull, ovvero ottenere carico frontale attraverso l’estrazione laterale del flusso, cercando nel mentre di sigillare il fondo.
La coppia di fence più interne, invece, viene utilizzata per generare gran parte della struttura vorticosa che, di fatto, incrementa la depressione esistente. Ecco perchè le fence verticali presentano una curvatura a raggio costante sulla SF-23, mentre quelle di Red Bull sono modellate per aumentare la differenza di pressione lungo il profilo e generare un vortice più corposo.
I due vortici che si staccano dalle appendici in questione, si devono pertanto “sommare” nella loro progressività verso la zona centrale della vettura, in modo da aumentare la propria energia. La porzione iniziale della chiglia, in tal senso, aiuta a energizzare questi vortici.
Se confrontiamo quanto visto sulla Ferrari con la filosofia Red Bull, troviamo subito una differenza netta. La chiglia della SF-23 è meno elaborata, specialmente nella sua porzione finale. In quella iniziale, invece, notiamo che il profilo è composti da tre raggi di curvatura differenti.
Tale prerogativa conferisce alla specifica determinati delta di pressione con i quali, di conseguenza, è possibile generare delle strutture vorticose che si vanno a sommare ai vortici principali di cui abbiamo parlato in precedenza.
Per quanto riguarda la zona finale della chiglia la Red Bull continua a far scuola. I bolidi austriaci sono dotati di due incavi che, sebbene producono un parziale upwash, nel complesso generano nuovamente dei picchi depressivi dai quali si staccano altre strutture. Sotto questo aspetto Mercedes ha letteralmente copiato le soluzioni Red Bull, mentre sulla rossa questo tipo di soluzioni non sembrano esser presenti.
Altra peculiarità della squadra di Milton Keynes si annota attraverso il vero e proprio tunnel che “alloggia” i vortici generati verso il posteriore. Una conformazione arcuata che riguarda il fondo in quasi tutta la sua lunghezza, decisamente più marcato rispetto a quello della SF-23. Per quanto riguarda la W14, questo concetto viene in parte ripreso cercando, anche qui, di copiare la filosofia Red Bull.
Tutti gli aspetti esaminati risultano davvero fondamentali per capire i diversi livelli di generazione di carico aerodinamico. Questo perchè i vortici in questione raggiungono il diffusore, dove verranno “aerodinamicamente trattati” nel tentativo di produrre la maggior espansione possibile al diffusore.
La posizione nel tempo di questi vortici è importantissima, così come la direzione che prendono è determinata dal gradiente di pressione che incontrano man mano che percorrono il fondo stesso la cui conformazione, pertanto, è volta a produrre il percorso che il vortice deve seguire. Notiamo infatti che la monoposto che attualmente comanda la classifica dei costruttori, come detto poco fa, presenta una chiglia altamente lavorata proprio al fine di curare, ancora una volta, il tragitto dei vortici verso il diffusore.
Tornando alla rossa notiamo una fence verticale nella porzione di fondo davanti alle ruote posteriori. Un’appendice che in Red Bull utilizzano dallo scorso anno, ricavata facendosi largo tra vari volumi regolamentari. Anche in Ferrari è quindi stato adottato questo profilo che si incarica di generare una struttura vorticosa che percorrerà tutto il diffusore.
A diverse altezze da terra è fondamentale che queste strutture di fluido non vengano a rompersi dissipando energia. Tutto il complesso di “mouse hole“, utilizzato anche in Ferrari, è utile a fornire aria pulita al diffusore per non far perdere velocità ai vortici. Un sistema semplice, ma efficace, che utilizzano anche in Mercedes.
Infine analizziamo la parte terminale del fondo, ovvero la transizione al diffusore. Qui il flusso deve subire un’espansione per generare la corretta spinta verticale verso il terreno. Ogni singolo centimetro cubo in questa zona dev’essere sfruttato per tale scopo. Sulla vettura campione del mondo i due canali venturi principali hanno un certo angolo.
La porzione finale della chiglia diventa poi una seconda rampa, più centrale, con un angolo di incidenza maggiore. In tal modo si riesce a incrementare il volume con cui il fluido si espande producendo più carico. Possiamo inoltre notare come lo scavo di cui abbiamo parlato in precedenza continua anche lungo l’estrattore.
In sestensi possiamo dire che Mercedes sta poco a poco seguendo gli insegnamenti Red Bull, anche perchè la conformazione del pavimento sembra esser abbastanza differente rispetto allo scorso anno, soprattutto per quanto riguarda la transizione tra fondo e diffusore.
Il fondo Ferrari risulta il più semplice tra i tre e in molti casi non copia il team campione. In ultima istanza dobbiamo ricordare che generare un buon carico significa, altresì, ottimizzare l’interazione tra l’accoppiata beam wing/ala posteriore, producendo pressioni a terra che aiutano l’estrazione ma complicano la gestione generale dei flussi. Questo spiega alla perfezione la facilità con la quale si può incappare in un fondo poco sensibile alle altezze da terra.
Appena si abbassa la vettura si rischia di “rompere” le strutture vorticose che lo attraversano, perdendo di fatto del carico locale. La forza della Red Bull pare risiedere nell’ottima e dettagliata posizione delle strutture che provengono dall’anteriore. Questa conoscenza passa anche tramite un buono sviluppo dei software, in modo da avere ben chiaro ciò che accade quando i filetti fluidi imboccano i canali Venturi.
Autori, immagini, grafici: Alessandro Arcari – @berrageiz – Niccoló Arnerich – @niccoloarnerich