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Vogliamo questa volta parlare di Ferrari, e dei suoi tanto discussi mozzi forati alle prese anteriori.

Come mai, molte volte, vengono testati in prova per poi non venire applicati in gara, nonostante i vantaggi chiaramente visibili in Cina? È proprio questa la domanda a cui ho voluto provare a dare risposta basandomi sulle mie conoscenze.

Iniziamo con l’identificare i quattro circuiti su cui baseremo le nostre ipotesi: Spagna, Cina, Austria e Canada.
GP CINA
Brake_Brembo_china_2014

Partendo dal principio troviamo il gran premio di Shanghai: una pista caratterizzata da un rettifilo veramente lungo e da una serie di rettilinei minori alternati a tratti misti con curve a media velocità.

Proprio per questo tratto curvilineo la percorrenza sul giro, non risulta essere cosi elevata, e le velocità medie si aggirano sui 210kmh. Ricordiamoci questo dato.

GP SPAGNA


Passando al gran premio da Spagna, l’unico circuito tra quelli sopra citati che potrebbe avere qualcosa a che fare con quello cinese, notiamo tratti curvilinei con velocità di percorrenza più elevata,e tratti rettilinei che in percentuale ricoprono una parte minore della lunghezza totale rispetto alla pista di Shanghai. Proprio per il fatto che le curve sono più veloci, troviamo un equilibrio tra la minore lunghezza dei rettilinei e calcoliamo la velocità media, 210kmh.

Discorso diverso per Austria e Canada:

circuiti tra di loro molto simili per la presenza e la lunghezza di rettilinei, oltre che alla presenza di curve a bassissima velocità, ma che differiscono completamente dai primi due analizzati.

Voglio che notiate la velocità media che è leggermente più elevata, ma che si aggira attorno al 212kmh molto simile ai primi due analizzati.

Per quanto riguarda l’Austria siamo attorno ai 220kmh.

A parte l’ultimo circuito citato, notiamo una netta somiglianza tra le piste precedenti con velocità analoghe, con circa 210kmh di media oraria.

Ma come viene ricreato questo dato? In Cina, viene creato grazie ad un settore di curve medio veloci, rispetto a Barcellona, dove il rettilineo è si più corto, ma abbiamo tratti misti nettamente più rapidi.

Come si spiega la somiglianza di percorrenza media con il Canada? Bene, se avete capito il gioco, si tratta di capire che ci sono curve ancora più lente della Cina, ma con rettilinei lunghi e più frequenti.
In sostanza abbiamo quindi tre tipi di circuiti, tre famiglie:

curve lente,ma molti rettilinei
curve medio veloci,ma meno rettilinei
curve veloci, ma la percentuale più bassa di rettilinei.

Ora cerchiamo di fare il passo successivo e di stabilire una regola generale per prevedere in linea di massima se il mozzo forato potrebbe essere usato o meno.

Le versioni di mozzi forati visti in Spagna e Cina, nel primo caso chiusi da una cover conica, nel secondo aperti. In Austria sono stati provati quelli aperti ( Vedi foto Cina) solo il Venerdi’, in qualifica sono tornati quelli visti in Spagna

In sostanza questa tecnologia è stata applicata nella seconda famiglia, dove le curve sono a percorrenza media e i rettilinei invece sono ancora abbastanza veloci, ma non i più veloci della serie presente nel calendario.
In realtà il tratto misto presente a Shanghai potrebbe essere la chiave attraverso il quale poter leggere il tutto: come avevamo detto per la situazione spagnola, le curve erano percorse ad una tale velocità, che il flusso poteva perfino essere troppo allargato e deviato, senza più portare un netto miglioramento all’efficienza aerodinamica, che prevede sempre una riduzione di resistenza o un aumento della deportanza, o entrambi gli effetti.

Era nel tratto misto che la Ferrari guadagnava di più in Cina e non sul rettilineo. Dico ciò proprio per quanto appena detto: in tale zona la velocità nelle curve non era cosi elevata da ampliare troppo il flusso, che veniva si deviato per non sbattere sulle pance (riduzione di resistenza), ma riusciva ancora a “centrare” il posteriore della vettura per aumentare la stabilità del flusso al retro treno.

Ciò non poteva avvenire in Spagna perché le curve superavano la velocità “di soglia” oltre alla quale il flusso risultava poi troppo deviato, portando effetti negativi

Come mai dico che il dispositivo non dava il vantaggio vero e proprio sul rettilineo?
Bè: chiaramente se cosi fosse, almeno in Canada lo avremmo visto applicare, e poi perché ho cercato di capire come funziona questo elemento.
schema mozzi forati percorso
Clicca sotto per ingrandire

Se analizzassimo le linee di flusso all’interno della presa d’aria, notiamo un cambio di direzione palese. Ciò costa energia, perché?

La presa d’aria, che di fatto devia il flusso prendendolo frontalmente e facendolo uscire lateralmente, ha il compito in pratica di ridurre tutta la velocità della air speed in, prima posta posta orizzontalmente.

È un po’ come quando cerchiamo di afferrare con le mani un pallone che ci viene lanciato contro. Al momento di riceverlo, o applichiamo una forza, che è pari all’inerzia dello stesso (per frenarlo si intende) oppure lui non arresta il suo moto: non annulla la sua velocità.

A differenza del pallone, però, questa aria che vede annullare la sua velocità in senso orizzontale, a costo di energia cinetica della vettura, vede poi un accelerazione verso il lato, per uscire dal cerchione, ma con una forza che non ostruisce il moto della vettura.

Quindi è chiaro: il flusso per essere deviato assorbe potenza.

Ora, immaginiamo che questo flusso diventi mano a mano più intenso, e che dentro la presa entrino particelle con velocità maggiori: la velocità sale, la forza per arrestarle pure: è una logica conseguenza. Del resto se quel pallone lo lanciano ad alta velocità, faticherete di più a farlo fermare.

Allora è chiaro: più la vettura è lanciata, più aumenta la sua velocità, più sarà frenata dal sistema.

Il grafico più semplice per cercare di descrivere senza troppi errori il fenomeno è il seguente.
schema mozzi forati 2

La resistenza sale con il salire della velocità.(in rettilineo quindi sarà molto elevata, e più è lungo il rettilineo, più persisterà tale condizione ad alta resistenza, oltre a verificarsi un mancato raggiungimento di velocità maggiori).

 

In sostanza cerchiamo di ampliare ancora di più questo grafico appena illustrato, e proviamo a inserire una linea, molto molto semplificata, che illustri quanto aumenta il guadagno e l’efficienza all’aumentare della velocità della vettura.

Vedete di seguito.
schema mozzi forati 3

Le curve che abbiamo voluto inserire si incrociano e l’immagine ci suggerisce un discorso del genere:

esiste una zona 1, dove effettivamente si ha un buon guadagno a scapito di un aumento accettabile di resistenza. Questo è il caso della Cina che vede rettilinei brevi tra una curva e l’altra; tratti curvilinei a media percorrenza per altro.

Nonostante il lungo rettilineo, dove si potrebbe verificare la condizione 2, a Shanghai la vettura rimane nella zona favorevole per più tempo, tanto da poter favorire il cronometro sul tempo al giro.

Discorso differente poteva essere Barcellona: le curve con più velocità portano una maggiore criticità ed un avvicinamento alla zona 2, con possibile superamento del “confine”, mentre nel rettilineo viene sorpassato con facilità. Questa pista potrebbe essere poco favorevole a questa soluzione per questi motivi.

In fine abbiamo i circuiti di Austria e Canada portano una maggiore permanenza nella zona 2, critica, dati gli elevati rettilinei e il tanto tempo ad essi dedicato durante un giro. A peggiorare le cose sono le curve lente, dove notiamo che diminuisce la resistenza, ma in sostanza diminuisce anche il vantaggio di questo strumento, cosi da preferire non averlo montato in auto.

Queste poche pagine, possono in parte aiutarmi e aiutarvi a capire come mai una soluzione vincente come quella usata in territorio cinese, possa in realtà variare le sue caratteristiche a seconda della pista su cui si trova, e spero possa fare un po’ di luce sul perché spesso viene provata e scartata. Chiaramente voglio sempre ricordare il fatto che mi devo basare su ciò che vedo in tv, sulle foto, e sulle mie conoscenze; non sono munito di numeri e dati ufficiali, cosi da poter comporre solo supposizioni. Se queste venissero poi confermate, come per esempio l’analisi del monkey sit della Mercedes in occasione dell’appuntamento austriaco, da parte di giornalisti “ufficiali”, sarò più che contento e invogliato in nuove sfide! Nell’attesa spero comunque di aver stuzzicato la vostra curiosità. A presto.

NB: in realtà riguardo il campo in cui mi adopero maggiormente, l’aeronautica, ma poco tempo fa ho scritto un articolo sugli inversori di spinta, che potrebbero richiamare il concetto di deviazione dei flussi e di energia assorbita, cosi da aiutarvi a comprendere ancor di più l’argomento trattato qui.

http://aimaralberto.wix.com/aerospace-world#!inversori-di-spinta-principio-di-funzio/c14e7

AIMAR ALBERTO

Sito :   AIMARALBERTO.WIX.COM/AEROSPACE-WORLD

 

 

 

 

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