F1 | Vettura 2022: approfondimento tecnico

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Il concept della vettura 2022 è stato presentato ieri – 15/07/2021 – da FIA e Liberty Media con un evento streaming condotto a Silverstone: andiamo a scoprire le novità tecniche.

L’evento, andato ieri in onda in streaming sul canale Youtube della Formula 1, era stato fortemente pubblicizzato e aveva generato tanta attesa e aspettative importanti riguardo l’estetica, ma, soprattutto le novità tecniche che la vettura 2022 porterà in pista nella prossima stagione.

Effettivamente la monoposto ha destato parecchio scalpore; tuttavia, agli occhi attenti degli amanti della tecnica, le modifiche portate sul modello presentato ieri erano già state ampiamente previste e spiegate con cura dal nuovo regolamento tecnico; inoltre si era avuto modo di osservarle nei render che FIA e Liberty Media avevano divulgato nel 2019.

Come già largamente anticipato, il fine ultimo delle novità introdotte è quello di rendere le gare più avvincenti: si sta provando a rendere le vetture in grado di correre quanto più possibile nella scia delle auto che le precedono per favorire le lotte e i sorpassi; avere delle battaglie più ravvicinate senza andare a compromettere la performance delle monoposto in termini di degrado e usura degli pneumatici e di stabilità aerodinamica in scia.

Il processo di sviluppo del progetto ha visti impegnati la FIA e Liberty Media con il feedback di tutti i Team che, contemporaneamente, sviluppavano – e continuano a sviluppare – la loro vettura negli studi di progettazione, nei laboratori di simulazione CFD e in galleria del vento. La F1 ha dichiarato di aver effettuato 7500 simulazioni al CFD – generando circa 500 terabyte di dati – e aver utilizzato per 100 ore di attività – a vento in attivo o “wind on” – la galleria a Hinwill, sotto concessione di Sauber.

Dai risultati ottenuti si stima che le nuove monoposto avranno un sensibile miglioramento in termini di perdita di deportanza in scia: si passa dal 35% considerando una distanza di 20 metri dall’auto che precede, per le vetture di questa generazione, al solo 4% per le macchine 2022. Una stima simile è stata fatta anche per una distanza di 10 metri e i risultati sono positivi: una perdita che scende dal 47% al 18%.

Ma come si è giunti a questi notevoli risultati? Il team di tecnici condotto da Ross Brawn e Nicholas Tombazis ha pensato di costruire le nuove vetture sulla base di un concetto abbastanza semplice: generare più deportanza con il corpo vettura piuttosto che con le ali, le quali, nell’attuale configurazione, tendono sì ad innalzare notevolmente il carico aerodinamico, ma anche a sporcare – rendere catastrofico, in gerco – il flusso in uscita dalla parte posteriore della monoposto e, di conseguenza, generare turbolenze dannose per l’aerodinamica delle auto che seguono.

Per applicare questo concetto le modifiche principali introdotte sono essenzialmente due:

1) La semplificazione della conformazione delle ali, sia quella anteriore quanto la posteriore, che nelle vetture 2022 hanno profili molto più convenzionali: l’ala anteriore è molto piatta, con il muso integrato tra i flap – i profili saranno al massimo quattro – e tende a convogliare il flusso direttamente verso le bocche di ingresso del fondo e, in minor misura, spingerlo verso l’alto – concetto upwash – piuttosto che verso l’esterno degli pneumatici anteriori – concetto outwash. Inoltre la forma degli endplate – le paratie laterali presenti alle estermità – è molto smussata, meno penetrante nella corrente fluida che attraversa il profilo della vettura e sono stati eliminati i footplate, ovvero i gradini alla base degli endplate. L’ala posteriore è molto arrotondata nelle paratie laterali e nei profili principali trasversali, anch’essi appiattiti e ridotti in sezione; l’obiettivo principale è di spostare la corrente fluida verso l’esterno e meno in direzione verticale. Si nota anche un profilo alare al di sopra dell’estrattore, il quale ha lo scopo di abbassare la pressione in quella zona per aumentare l’efficienza aerodinamica del retrotreno. Resta, almeno inizialmente, il DRS.

2) L’applicazione del concetto di effetto Venturi il quale spiega come il flusso che passa attraverso un canale possa, al restringimento di sezione, aumentare di velocità ed abbassare la propria pressione e, viceversa, per allargamento di sezione, diminuire di velocità ed innalzare la propria pressione. Tramite l’utilizzo di canali Venturi nella parte inferiore della vettura il flusso viene convogliato dall’ala anteriore verso il fondo ed entra sotto il corpo attraverso canali; questi sono a tutti gli effetti un restringimento di sezione rispetto alla corrente fluida che attraversa la sezione intera della monoposto: ciò determina, dunque, una diminuizione di pressione al di sotto della vettura la quale genera deportanza. Per intenderci, il famoso effetto suolo che alla fine degli anni 70 veniva sfruttato in Formula 1 tramite l’utilizzo delle “minigonne”. Inoltre i canali Venturi terminano nella zona del diffusore il cui allargamento di sezione – rispetto ai canali del fondo – determina l’innalzamento della pressione della corrente in uscita e, quindi, lo sigilla da possibili infiltrazioni di verso contrario. Il diffusore è stato molto allargato in sezione e la rampa che si viene a formare termina molto più in alto – considerando il piano orizzontale, l’asfalto – rispetto a quella delle attuali vetture, tanto che anche il cambio è stato avanzato di posizione. Con la costruzione dei condotti Venturi vengono eliminati i bargeboard e i turning vanes – i convogliatori di flusso che attualmente sono posizionati dietro gli pneumatici anteriori e davanti le bocche di raffreddamento delle pance.

Altre modifiche molto importanti sono state introdotte e, senza ombra di dubbio, la rivoluzione degli pneumatici con il passaggio dai 13 ai 18 pollici è una delle più significative. La FIA e Pirelli hanno voluto questa modifica per molti motivi: in primis pneumatici con cerchi più ampi tendono a raffreddarsi più efficacemente, grazie alla ventilazione interna più corposa, prevenendo, così, il fenomeno del surriscaldamento. Ciò consente anche di “allargare” la finestra di temperatura di utilizzo degli pneumatici che saranno più facilmente gestibili in esercizio. Inoltre la spalla degli pneumatici sarà più bassa e rigida con una conseguente minore deformazione: anche questo aspetto è importante in termini aerodinamici perché le deformazioni degli pneumatici rispetto alla sezione frontale disturbano e sporcano il flusso pesantemente.

pirelli 18

Restando sugli pneumatici, una novità è la rintroduzione dei copricerchi, componenti utili alla gestione della corretta temperatura di esercizio e, nella fattispecie della rivoluzione tecnica, introdotti per scopi aerodinamici: il flusso d’aria che entra attraverso i condotti di raffreddamento dei freni, oltre a compiere il suo scopo principale, è anche un notevole generatore di deportanza attraverso il passaggio per canali ben progettati a tale scopo; tuttavia, in uscita dal cerchione, la scia risulta davvero vorticosa e difficilmente controllabile. Qui intervengono i copricerchi, i quali prevengono questo fenomeno abbassando, di contro, la deportanza assoluta della vettura.

Risaltano agli occhi le alette poste al di sopra degli pneumatici anteriori: queste hanno lo scopo di muovere la corrente fluida, sporcata dal rotolamento degli pneumatici, lontano dall’ala posteriore e il diffusore per non diminuirne l’efficacia aerodinamica. Con le attuali vetture, gli aerodinamici dei team risolvono questo problema grazie all’utilizzo controllato di particolari vortici – in particolare il vortice Y250 – generati dai flap dell’ala anteriore.

alette aerodinamiche anteriori

Sul fronte power unit non ci sono modifiche di architettura – layout – e così sarà fino al 2025, ma un’importante novità la troviamo sul tema carburanti: dal 2022, infatti, essi saranno composti al 10% da bio-componenti – contro l’attuale 5,75%. L’acronimo utilizzato per la nuova miscela sarà E10, dove la E sta per etanolo e il 10 si riferisce alla percentuale di quest’ultimo contenuta.

Venendo infine alla sicurezza, tutte le strutture di impatto – frontale, laterali e posteriore – sono state ulteriormente rinforzate e la quantità massima di energia potenzialmente assorbibile dal telaio è notevolmente aumentata, del 48% all’anteriore e del 15% al posteriore. In particolare, il muso è stato di molto allungato per aiutare a migliorare proprio questa funzione. Inoltre, grazie alla lezione avuta con il caso Grosjean, nel caso di incidenti di grossa portata, il distacco della power unit dallo chassis avverrà in modo da evitare l’eventuale esposizione del serbatoio all’esterno.

Tutte queste modifiche, maggiormente quelle relative alla sicurezza e all’introduzione dei nuovi pneumatici, hanno fatto sì che il peso minimo complessivo aumenti dagli attuali 752 kg a 790 kg. Le dimensioni restano pressoché simili con carreggiata – la larghezza – immutata a 2000 mm mentre il passo – distanza tra asse anteriore e posteriore – massimo viene fissato a 3600 mm; dalle prime immagini è difficile intuire se la lunghezza complessiva sia cambiata.

In conclusione, da un punto di vista tecnico ciò che sarà interessante scoprire è come gli ingegneri dei vari team interpreteranno il regolamento e le modifiche appena viste: bisogna sottolineare che questo è il primo, in assoluto, modello fisico di monoposto che la federazione propone in più di 70 anni di storia dello sport e ciò potrebbe confondere le idee degli appassionati ma non quelle degli ingegneri, si spera; inoltre, il margine di manovra della fantasia e del genio è sempre più limitato per via dei regolamenti sempre più stringenti e della larga diffusione di componenti standardizzati, ma nella storia le sorprese sono sempre dietro l’angolo. Il giudizio è assolutamente sospeso fino al momento in cui vedremo, finalmente, le vetture scaricare il loro potenziale in pista.

Immagini: Twitter Formula 1

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Danilo Lunetta
Ingegnere dell'Autoveicolo, classe 1995, torinese con radici nissene. La tecnica e le corse sono la mia adrenalina, la Formula 1 e la sua storia il mio pane quotidiano. Sono anche un grande appassionato di calcio e basket NBA. Analisi e dati sono veramente utili anche se, a volte, un certo Team Principal ci fa dubitare.

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