Aerodinamica

Dettaglio dell'ala anteriore di una monoposto di F1 che mostra le superfici aerodinamiche multi-elemento

Ogni superficie su un moderno F1 La vettura è il risultato di una scelta aerodinamica ponderata, dalle paratie laterali dell'ala anteriore fino all'uscita dello scarico.

L'aerodinamica è la disciplina prestazionale più importante in assoluto nella F1 moderna. La differenza tra la parte anteriore e quella posteriore della griglia di partenza si misura ormai in pochi punti di deportanza, e ogni elemento della carrozzeria della vettura è progettato per aiutare il flusso d'aria a svolgere un lavoro più utile. Da Graham Hillle prime ali incerte a Monaco Dal 1968 ai pavimenti ad effetto suolo reintrodotti nel 2022, F1 La progettazione aerodinamica è stata una delle principali sfide di questo sport.

Che cosa significa aerodinamica in F1?

In F1, l'aerodinamica è lo studio e la gestione di come l'aria scorre intorno e sotto la vettura, con due obiettivi contrastanti: generare downforce per spingere gli pneumatici nella strada e aumentare la velocità in curva e minimizzare trascinare così l'auto può accelerare e raggiungere una velocità massima competitiva. Gli ingegneri trascorrono un'intera stagione a perfezionare il rapporto tra i due, perché un'auto che produce più deportanza a parità di resistenza aerodinamica è più veloce ovunque.

Le due forze che definiscono F1 aerodinamica

downforce

La deportanza è una forza aerodinamica verso il basso generata quando l'auto muove l'aria su superfici sagomate, in particolare l'ala anteriore, l'ala posteriore e il fondo. Moderna F1 Le auto possono generare una deportanza pari a diverse volte il proprio peso ad alta velocità. Questo carico verticale extra consente un'aderenza laterale enorme, motivo per cui una vettura di F1 può affrontare le curve a velocità che farebbero sbandare un'auto stradale.

Trascinare

La resistenza aerodinamica è la resistenza che l'auto incontra mentre si fa strada nell'aria. Aumenta con il quadrato della velocità, motivo per cui le prestazioni in rettilineo sono sproporzionatamente sensibili al valore di resistenza aerodinamica di un'auto. Ogni elemento alare, ogni condotto e ogni rigonfiamento su un'auto F1 L'auto è un compromesso: genera una certa deportanza o un flusso di raffreddamento utile, pur contribuendo a una certa resistenza aerodinamica inevitabile.

Una breve storia di F1 aerodinamica

1968: le prime ali

L'aerodinamica come un problema serio F1 La disciplina iniziò a Monaco nel maggio del 1968, quando Graham HillLa Lotus 49B di [nome del produttore] montava un modesto alettone anteriore e un piccolo spoiler posteriore. Presto apparvero alettoni regolabili, montati direttamente sulle sospensioni per il massimo effetto. Una serie di cedimenti strutturali costrinse [nome del produttore] FIA Per potersi muovere rapidamente, nel 1969 le ali dovevano essere integrate nella carrozzeria e rimanere fisse.

Dal 1977 al 1982: l'era dell'effetto suolo

Nel 1977, la Lotus 78 di Colin Chapman introdusse una nuova idea: scolpire la parte inferiore delle fiancate in profili aerodinamici invertiti per accelerare il flusso d'aria sotto la vettura, creando una zona di bassa pressione che "risucchiava" l'intero telaio contro la strada. La sua erede, la Lotus 79, dominò il 1978. I team rivali la seguirono con fondi sempre più estremi, fino a quando i carichi in curva superarono la capacità di tenuta di strada dei corpi umani e della tecnologia dei telai degli anni '1970, e la FIA vietò le carenature laterali e impose i fondi piatti per il 1983.

Dal 1983 al 2021: aerodinamica guidata dalle ali

Per quasi quattro decenni F1 Le vetture generavano la maggior parte della loro deportanza da una complessa gerarchia di elementi della carrozzeria superiore, alette anteriori a cascata, deflettori laterali, alette direzionali e gruppi alari posteriori. Questa filosofia produceva vetture dalle linee scolpite con grande maestria, ma generava anche il problema principale di questo sport: la scia turbolenta della vettura che precedeva distruggeva l'aerodinamica di quella che la seguiva, rendendo estremamente difficile il sorpasso ravvicinato e compromettendo le possibilità di accelerazione.

2022: il ritorno dell'effetto suolo

Il regolamento tecnico del 2022 ha reintrodotto l'effetto suolo secondo le norme FIA. I fondi sono stati rimodellati come tunnel Venturi, l'ala anteriore è stata semplificata e i deflettori laterali sono stati vietati. Circa il 60% di una moderna F1 La deportanza della vettura ora proviene dal fondo anziché dalle ali, e la scia che lascia dietro di sé è progettata per essere molto più pulita per la vettura che segue. Il porpoising, un rimbalzo aerodinamico ad alta velocità, è emerso come la sfida tecnica determinante della prima stagione con le nuove regole e ha imposto modifiche all'altezza da terra a tutti i piloti.

I principali componenti aerodinamici di un moderno F1 auto

  • Ala anteriore: determina l'equilibrio dell'auto e la struttura del flusso da cui dipende tutto ciò che si trova a valle;
  • Tunnel di Venturi e tunnel a pavimento: la principale fonte di deportanza dal 2022, che genera aderenza con una penalità minima in termini di resistenza aerodinamica;
  • Diffuser: la rampa sul retro del pavimento che espande il flusso d'aria riportandolo alla pressione ambiente e moltiplica l'efficienza del pavimento;
  • Ala posteriore: aggiunge deportanza e, fino al 2025, ha ospitato il DRS attuatore;
  • Fiancate e prese d'aria: instradare l'aria di raffreddamento mentre si guida il flusso esterno verso il diffuser;
  • Ala a trave: un elemento dell'ala posteriore inferiore che collega l'ala posteriore e diffuser flussi.

Perché l'aerodinamica decide il campionato

Poiché pneumatici, motori e rapporti del cambio sono standardizzati più che mai, l'aerodinamica è dove i team hanno la massima libertà e quindi il massimo delle prestazioni da sbloccare. Un solo decimo di efficienza della deportanza su un giro può fare la differenza tra pole e P5. Il tempo in galleria del vento è limitato per ogni team dal Regolamento sui test aerodinamici e le simulazioni CFD sono soggette a vincoli di budget, il che costringe gli ingegneri a stabilire priorità in modo spietato. I team che riempiono il loro programma di test con gli esperimenti di maggior valore ottengono costantemente le migliori prestazioni nel corso di una stagione.

Ultime notizie sull'aerodinamica

Domande frequenti su F1 aerodinamica

Quando è entrata in gioco l'aerodinamica in F1?

Lo sviluppo aerodinamico formale iniziò a Monaco nel maggio 1968, quando Graham HillLa Lotus 49B di [nome del costruttore] montava una piccola ala anteriore e uno spoiler posteriore. Seguirono le alette regolabili montate sulle sospensioni, ma furono vietate nel 1969 dopo diversi cedimenti strutturali.

Che cos'è l'effetto suolo in F1?

L'effetto suolo è la deportanza generata dalla conformazione del sottoscocca della vettura, che assume la forma di un profilo alare invertito, accelerando il flusso d'aria sotto il telaio e creando una zona di bassa pressione che "risucchia" la vettura verso l'asfalto. La Lotus ne fu pioniera nel 1977 e i regolamenti del 2022 ne hanno reintrodotto l'utilizzo.

Dove si concentra la maggior parte della deportanza su un moderno F1 Da dove viene l'auto?

Dal 2022 in poi F1 Nelle vetture, circa il 60% della deportanza proviene dal fondo e dai relativi condotti Venturi, piuttosto che dalle ali anteriori e posteriori. Prima del 2022, le ali e la parte superiore della carrozzeria erano la fonte dominante.

Cos'è l'aria sporca in F1?

L'aria sporca è la scia turbolenta lasciata da un'auto che precede. Essa disturba le superfici aerodinamiche di qualsiasi auto che la segua da vicino, riducendone la deportanza e rendendo difficile il sorpasso ravvicinato. Il regolamento del 2022 è stato concepito specificamente per creare una scia più pulita e migliorare i sorpassi.

Che cos'è il delfino?

Il fenomeno del porpoising è un'oscillazione verticale ad alta velocità di una vettura a effetto suolo, causata dal blocco della deportanza dovuto all'eccessivo avvicinamento del fondo all'asfalto, al suo successivo rilascio e al conseguente rimbalzo della vettura. Ha caratterizzato la stagione 2022, costringendo i team ad aumentare l'altezza da terra e a irrigidire il fondo per controllarne l'effetto.

Come viene regolato lo sviluppo aerodinamico?

La FIA limita sia il tempo trascorso in galleria del vento che le simulazioni CFD attraverso il Regolamento sui test aerodinamici, che è legato alla posizione in classifica in modo che i team meglio posizionati abbiano meno tempo a disposizione per i test. Anche i costi sono vincolati dal Regolamento finanziario.

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