L’AERODINAMICA DELLE FORMULA 1: Come regolare gli alettoni di una Formula 1

Abbiamo parlato spesso di deportanza e di superfici deportanti durante le varie analisi tecniche e durante le spiegazioni teoriche fino ad ora affrontate. Quello di cui non abbiamo ancora parlato, però, è come queste superfici deportanti possano funzionare. Quali sono i principi su cui si basa un alettone di formula 1 per poter generare il carico necessario durante le gare? Quali sono le variabili in gioco?

Per essere completi, è necessario discutere anche di questo aspetto, visto che assieme a molti altri fattori, è uno dei principali protagonisti nell’ambito della tecnica della formula 1. Sapere come è possibile ricavare la spinta verso il terreno per incrementare le prestazioni di formula 1 può aiutare di sicuro nel prevedere particolari soluzioni tecniche di circuito in circuito, o a comprendere il funzionamento di determinate innovazioni.

Per capire come viene regolata la fisica riguardante le superfici deportanti delle vetture è possibile partire da una semplice formula:

Sono visibili una serie di parametri che collaborano assieme per fornire il risultato L, che in inglese si legge LIFT e significa Spinta.

Il primo contributo è fornito dalla densità dell’aria che investe l’alettone:

Infatti, ogni superficie aerodinamica è investita da un flusso che, nel cercare di aggirarlo, modifica la proprio pressione in modo tale da poter generare una spinta ben precisa.

Come può variare RO?

Con la quota o con le condizioni atmosferiche:

se consideriamo un esempio per ciò che riguarda la quota, potremmo pensare che in montagna la pressione è minore e di conseguenza l’aria è meno “schiacciata”, ovvero meno densa.

Per capire come mai anche le condizioni meteo influiscono, basti pensare invece al vapore acqueo presente in atmosfera come ad un elemento che “ruba” spazio alle molecole di aria. Una classica situazione nella quale l’umidità cresce è rappresentata dai giorni di pioggia. Altre occasioni in cui si verifica la presenza di elevate quantità di vapore acque si verificano sui circuiti molto vicini al mare, come nel caso della tappa canadese di Montreal. Se gli alettoni di una vettura di F1 sono dimensionati per lavorare in modo ottimale in un flusso di aria e, per colpa dell’umidità, ci sono meno molecole di ossigeno n un metro cubo di spazio, allora meno particelle “buone” colpiranno l’alettone.

Il secondo importante fattore è determinato dalla velocità:

Un’ala che si sposta più rapidamente all’interno di un flusso ottiene risultati di spinta ben maggiori rispetto ad un’ala più lenta. Come è possibile notare, inoltre, l’esponente “2” indica che la crescita di spinta rispetto alla velocità è esponenziale. Effetto da non sottovalutare.

La caratteristica in comune tra le due variabili analizzate in precedenza è la seguente: entrambe sono imposte dall’esterno, ovvero,  entrambe dipendono da elementi che i tecnici di una scuderia non possono controllare o modificare. Infatti, se la giornata è piovosa, l’umidità cresce e la densità si modifica di conseguenza. In questo caso non vi è possibilità di decidere che il meteo possa cambiare con un clic per portare il sereno e una atmosfera secca e fresca. I tecnici non hanno questo potere. Lo stesso discorso vale per quanto riguarda la velocità dei flussi che investono gli alettoni: se un circuito si può affrontare con una velocità media di 200 kmh, non è possibile pensare di voler cambiare la situazione e innalzare la rapidità con cui si percorre un giro di pista. Neanche per questo frangente vale il clic con il telecomando magico, e il semplicissimo motivo è legato al fatto che raggiunto il limite su una determinata curva, l’auto non può affrontarla più veloce perché di fatto perderebbe aderenza e uscirebbe dalla pista.

Riassumendo, le variabili fino ad ora descritte sono esterne e non possono essere controllate dagli ingegneri che progettano le auto. Come è possibile allora replicare a livello tecnico, per poter adeguare un alettone ad una determinata condizione?

Con il seguente fattore: CL.

Il CL è il parametro che descrive la forma del profilo alare appartenente ad una superficie portante e può cambiare il suo valore in base a due importanti caratteristiche:

  • Incidenza alare.
  • Inarcamento alare.

Osservando il seguente schema, è possibile capire quali sono le differenze tra i due importanti parametri che regolano l’efficacia degli elementi deportanti su una vettura da corsa:

È così che si modificano le superfici deportanti di pista in pista, per poterle regolare al meglio per le condizioni previste per ogni tappa del campionato.

Immagini interessanti arrivano dalla scuderia austriaca RedBull: a Monaco Montecarlo è stato possibile osservare un alettone che è stato disegnato proprio nell’ottica di incrementarne l’inarcamento.

Se posto a confronto con l’ala usata a Barcellona, è possibile notare questo genere di modifica.

È inoltre abbastanza frequente la pratica di adattare l’incidenza delle ali frontali al diminuire del carico di benzina durante la corsa ed è una operazione che viene svolta durante le soste al box, in occasione del cambio gomme.

In conclusione, è ora più chiaro come funziona la fisica che regola la spinta derivante dagli alettoni ed è stato possibile analizzare ogni parametro fondamentale che contribuisce al risultato finale. Dopo una analisi di ciò che i tecnici non possono controllare è stato capito un modo che invece hanno di ribattere alle condizioni “esterne” che si presentano.

Applicheremo questi concetti spesso durante la stagione per poter capire come ogni scuderia prepara le auto ad ogni tappa del campionato.

Non mi resta quindi che salutarvi ed invitarvi al prossimo appuntamento assieme, per scoprire tutti i segreti della fisica delle formula 1!

A presto

Da Alberto Aimar

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