Aerodinamica e i principi di funzionamento delle vetture da Formula 1

F1 Ferrari SF15-T
F1 Ferrari SF15-T

L’aerodinamica negli ultimi 10 anni ha giocato un ruolo sempre maggiore nel mondo della Formula 1. Ha permesso infatti di raggiungere velocità più elevate in rettilineo e in curva migliorando le prestazioni globali delle vetture. Ma come fa una vettura da 702 kg (peso minimo regolamentare per il 2015) a raggiungere velocità di oltre 300 km/h mantenendo allo stesso tempo stabilità e manovrabilità?

La forza generata dalla differenza di pressione che viene a crearsi attorno alla vettura quando questa si muove nell’aria può essere scomposta fondamentalmente in due componenti: resistenza (spinta generata nella direzione del vento) e deportanza (spinta verso il basso). Gli elementi principali utili per garantire la necessaria spinta verso il basso e l’equilibrio laterale sono gli alettoni anteriore e posteriore, il fondo della vettura e le alette laterali vicino alle prese dell’aria. La forma di questi elementi, immobili a differenza di quelli di un aereo, deve soddisfare i requisiti al variare della velocità.

L’aderenza tra la ruota e l’asfalto dipende dal tipo di asfalto e dal tipo di gomma. La forza con cui le ruote premono contro l’asfalto andrà a determinare se ci si trova in una condizione di slittamento (scivolamento) o aderenza. In altre parole vi è una condizione di ottimo che il peso apparente (peso struttura vettura e deportanza) deve soddisfare. Nel caso in cui è inferiore all’ottimo si avrà la condizione di slittamento con perdita di manovrabilità e danneggiamento molto repentino delle gomme. Per valori maggiori rispetto alla condizione di ottimo l’aderenza sarà eccessiva e il motore faticherà di più in fase di accelerazione dovendo vincere una resistenza maggiore.

Nel rettilineo si deve ridurre la resistenza all’avanzamento attraverso l’utilizzo di componenti con superfici affusolate. Nell’accelerazione e nella frenata è però necessario garantire la giusta aderenza attraverso un carico maggiore.
Nella fase di massima velocità è utile ridurre il carico aerodinamico per diminuire la resistenza dell’aria, con l’effetto collaterale di una minor aderenza all’asfalto per via della riduzione della deportanza. L’oggetto che rende possibile questo passaggio è il DRS, l’aletta mobile posteriore.
Capita qualche volta di vedere vetture impegnate nella frenata con DRS ancora aperto, quindi con carico basso. In questa condizione la vettura perde aderenza e finisce in genere fuori pista.

Quando la vettura è impegnata nella percorrenza di una curva si possono verificare diverse situazioni anomale quali sottosterzo e sovrasterzo.
Per sottosterzo si intende la condizione in cui la traiettoria reale della vettura si allarga rispetto alla traiettoria ideale. Questo fenomeno è dovuto allo slittamento delle gomme anteriori. Può indicare la necessità di aumentate il carico sulle superfici deportanti anteriori. Per ovviare al problema è in genere necessario ridurre la velocità.
Per sovrasterzo si intende la condizione in cui la traiettoria reale è più stretta rispetto alla traiettoria ideale. Il fenomeno è dovuto allo slittamento della ruote posteriori. È quindi necessario aumentare il carico sulle superfici deportanti posteriori. Per gestire il problema in genere si deve controsterzare facendo girare le ruote anteriori nella direzione opposta a quella di percorrenza della curva accelerando leggermente.

Un altro effetto strettamente correlato ad aspetti aerodinamici è la scia che permette alla vettura che sta dietro di essere in qualche modo risucchiata in avanti dalla vettura precede. Questo avviene solo per distanze ravvicinate, quando la vettura che sta dietro entra nella zona di depressione creata dalla vettura davanti.


Fonte foto: Scuderia Ferrari

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