AERODINAMICA: EQUILIBRIO TRA CURVE E RETTILINEI

Quanto è importante bilanciare il carico aerodinamico con la resistenza aerodinamica?

La scelta non è mai semplice e, come può sembrare ovvio, i due aspetti giocano ruoli differenti a seconda del punto della pista.

La deportanza è fondamentale in curva, ma è sempre più importante di una buona penetrazione aerodinamica sui rettilinei?

I grafici che seguono, potrebbero indicare una realtà differente.

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I dati mostrati sotto rappresentano i risultati dei calcoli derivanti dal coefficiente di deportanza e di resistenza aerodinamica tipici di un’auto da formula. Ovviamente, c’è da dirlo, lo studio può ben applicarsi anche ad altri tipi di auto da formula.

nel precedente grafico, le barre azzure sono la deportanza; quelle arancioni,grigie e gialle la totalità dell’impulso “resistenza” sui rettilinei.

CURVE LENTE E AERODINAMICA

Notiamo quanto la deportanza, anche con coefficiente di deportanza elevato, abbiamo scelto un valore medio di 1,75, sia estremamente bassa. Ciò significa che l’auto, nonostante ali decisamente grandi, non riesce a generare carico aerodinamico.

Questo perché la legge che definisce la spinta al suolo prevede la velocità al quadrato, ovvero contata due volte.

Vediamo dal grafico che segue quanto, ad ogni incremento della velocità (asse orizzontale), il risultato (asse verticale) cresce più di quanto fatto per le velocità minori.

La linea assume andamento curvo, esponenziale, ovvero acquista sempre più forza ogni qual volta la velocità aumenti.

Alle alte andature, visto che la formula della deportanza prevede la velocità al quadrato, questo fenomeno determina altissimi carichi deportanti.

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Quando siamo su curve molto lente, non c’è verso di sfruttare l’aria per creare il carico.

PRIMO RISULTATO.

Anche se sembra contro intuitivo, quando il circuito è caratterizzato da molte curve lente e alcuni rettilinei, non è sempre detto che sia necessario privilegiare i cambi di direzione. Vediamo come la resistenza aerodinamica aumenta vertiginosamente per i rettilinei.

Tutta energia sprecata, se alla fine non si converte in deportanza.

Per fare un esempio, se Montecarlo avesse un rettilineo appena più lungo di quelli attualmente presenti, potrebbe non essere più possibile assumere alto carico per le sue curve strette e lente. Potrebbe risultare sconveniente sul tempo totale.

CURVE MEDIE E AERODINAMICA

Il discorso cambia immediatamente per le curve a velocità media. Come detto, l’aumento di andatura durante i cambi di direzione cresce e cosi anche la deportanza; con andamento esponenziale.

È molto maggiore l’aumento di carico aerodinamico dell’incremento di resistenza sui rettilinei.

Quando ci sono curve a velocità media e rettilinei lunghi, l’equilibrio tra i due tratti è assicurato e avvantaggiare i cambi di direzione non penalizza, in via teorica, il tempo totale sul giro.

CURVE VELOCI E AERODINAMICA

Qua succede l’incredibile: la deportanza cresce in modo visibile mentre l’impulso della resistenza totale lungo i rettilinei, specialmente per quelli lunghi (1000m) addirittura scende.

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Questo perché, uscendo veloci dalle curve, si percorre il rettilineo in tempi più brevi. Quindi, la somma di tutta la resistenza che l’auto subisce diminuisce.

Ora, addirittura, proprio quando si potrebbe sfruttare al massimo l’alettone, è assai preferibile fare il contrario:

Visto che la tendenza della resistenza è a diminuire, si cerca di farla scendere il più possibile. Per ciò che riguarda il carico in curva, visto l’andamento esponenziale della velocità, non è necessario mantenere profili troppo aggressivi sul flusso. l’andatura sostenuta equilibra la riduzione di dimensioni dell’ala.

In questo modo, le curve sono percorse con spinte al suolo adeguate e i rettilinei sono percorsi con estrema velocità.

Un circuito di questo tipo è Silverstone, con curve molto veloci, che non viene percorso con alettoni dalle incidenze massime.

CONCLUSIONI

La natura contro intuitiva del flusso d’aria ci ha mostrato che in meno casi del previsto la preferenza incondizionata per l’alto carico è sempre giusta. Soprattutto, ci ha mostrato come spesso, nel momento in cui ne vorremmo di più, le curve lente, non è ammessa se non entro un certo limite. Questo per non penalizzare le velocità sui rettilinei, che si impiega più tempo a percorrere.

Viceversa, quando avremmo tutta la velocità per poter sfruttare il flusso, non serve eccedere, per avvantaggiare ancor di più le velocità sui tratti dritti.

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È sempre necessario vedere la auto da formula attraverso questo punto di vista: attraverso il bilancio continuo tra deportanza e velocità massima sul dritto. Tra potere del flusso e potere dei cavalli motore.

A presto, con nuovi spunti di tecnica.

Dall’ing. Alberto Aimar

A proposito dell'autore

Laureato in ingegneria magistrale aerospaziale, opero nel campo dell'ingegneria per l'automobilismo da tempo, sono giornalista sportivo da 3 anni, e sono appassionato di tecnica e aerodinamica! contattami per qualsiasi richiesta o parere per condividere assieme il nostro interesse verso le competizioni motoristiche!

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