close
4 RuoteAnalisi Tecnica F1Formula 1Su pista

Analisi tecnica: perchè l’angolo rake è così importante nelle monoposto attuali?





Dall’introduzione delle Power Unit – nello specifico la generazione di monoposto post 2016 – ha attirato l’attenzione dei tecnici delle varie scuderie il fattore delle altezze da terra e, andando nello specifico, le differenze tra anteriore e posteriore. Vediamo perché.

Sin dal divieto sull’utilizzo delle minigonne per la creazione dell’effetto suolo, si è sempre cercato qualche espediente per trovare carico in maniera analoga ma cercando di restare nei binari regolamentari (l’80 percento del carico delle F1 moderne viene dall’insieme di fondo e diffusore). Ricorderete tutti il fondo Ferrari nel 2018, dichiarato illegale dalla FIA per via dell’elevata flessibilità nella parte antistante le ruote posteriori dipendentemente dalla velocità.

unnamed

L’effetto che si va a cercare è alla base della fisica: viene chiamato “effetto Venturi”, dal nome del fisico italiano Giovanni Battista Venturi, che tra la fine del ‘700 e i primi ‘800 rivoluzionò con le sue scoperte il mondo di cui faceva parte.

Schema esplicativo dell'effetto Venturi
Schema esplicativo dell’effetto Venturi

L’angolo di rake è dato dalla differenza di altezza tra anteriore e posteriore. Si dice angolo positivo quando il posteriore è più alto dell’anteriore, si dice negativo quando l’anteriore è più alto del posteriore. Le auto da corsa hanno sempre un angolo rake positivo eccetto rare eccezioni: come ad esempio la Mercedes CLR del 1998 che grazie al suo angolo neutro, prese il volo numerose volte durante la 24 Ore di Le Mans. Ricordate il povero malcapitato Mark Webber a bordo della sua CLR che vola alla fine del rettilineo dell’Hunaudières? Tra l’altro l’australiano fu uno dei primi – guarda caso – a essere partecipe dell’innovazione degli scarichi soffiati di Adrian Newey nel 2010, che ha portato poi alla ricerca che si fa oggi, appunto, sull’angolo rake.

L’angolo rake viene quindi utilizzato per portare una maggior quantità di aria al diffusore, ma funge anche da diffusore esso stesso con una sezione di passaggio più piccola all’ingresso dell’aria sotto al fondo e maggiorata man mano verso la coda della vettura. Il problema è che senza minigonne ai lati del fondo bisogna cercare qualche espediente per cercare di “sigillare” nel miglior modo possibile il flusso al di sotto di esso, altrimenti l’effetto sarebbe vano. Questo è uno degli scopi dei famosi tagli che vediamo ai lati delle monoposto – tra l’altro dalla prossima stagione saranno proibiti – appena davanti le ruote posteriori.

In tal modo si vanno quindi a creare delle minigonne fittizie fatte di flussi d’aria, che debbono essere il più possibile puliti. Per determinare il grado di “pulizia” del flusso si utilizza il numero di Reynolds, che consente di distinguere un moto laminare da un moto turbolento. Più il numero è vicino a 2000, più il flusso è di tipo laminare, cioè la condizione ideale per il funzionamento aerodinamico della monoposto. Come si può ben dedurre però, i valori sono parecchio lontani dall’ideale: bumps del tracciato, oscillazioni della vettura e fenomeni di questo genere sono inconvenienti che tutti i giorni gli ingegneri aerodinamici provano a sfidare.

Simulazione al CFD del fondo di una vettura di F1
Simulazione al CFD del fondo di una vettura di F1. Il colore tendente al rosso indica una pressione dell’aria alta, il blu una depressione.

In più, un posteriore più alto è un grosso aiuto per il funzionamento dell’ala posteriore: i flussi raccolti ad un’altezza maggiore sono meno disturbati e più puliti in quanto vengono meno intaccati dalla parte antistante della vettura, consentendo un funzionamento migliore dell’ala.

La Lotus 49, i primi alettoni visti in F1. L'alettone era alto apposta per cogliere unicamente aria pulita per generare carico.
La Lotus 49, i primi alettoni visti in F1. L’alettone era alto apposta per cogliere unicamente aria pulita per generare carico.

Il cambiamento è ovviamente minimo perché si parla di pochi cm, ma si sa: in uno sport in cui ogni millesimo di secondo fa la differenza, tutto diventa fondamentale.

Ritornando alla Formula Uno odierna, per questo tipo di assetto diventa cruciale il lavoro delle sospensioni. Questo è un particolare spesso trascurato da vari analisti della tecnica del settore ma è allo stesso tempo uno dei principali elementi che, in sinergia con l’aerodinamica, fanno veramente la differenza (nonché il principale punto di vantaggio di Mercedes rispetto ai rivali negli ultimi 3 anni). La sospensione posteriore deve lavorare con la giusta velocità di estensione e compressione in modo da non mandare in stallo il diffusore con movimenti troppo repentini nei trasferimenti di carico durante frenate, accelerazioni e passaggi sui cordoli e, in egual modo, deve garantire una quantità di grip meccanico idonea. Questo è tutt’oggi è uno dei principali problemi in Ferrari.

L'incidente in Vettel in russia, causato dal passaggio particolarmente aggressivo dell'asse posteriore sul cordolo, che hanno causato l'improvviso stallo del diffusore, facendo perdere il retrotreno al pilota.
L’incidente in Vettel in russia, causato dal passaggio particolarmente aggressivo dell’asse posteriore sul cordolo, che hanno causato l’improvviso stallo del diffusore, facendo perdere il retrotreno al pilota.

Ferrari che ha appunto provato varie angolazioni della vettura in più tracciati. La variazione principale la si è avuta tra le due gare di Silverstone, in cui si sono viste due configurazioni totalmente differenti che hanno funzionato in modo nettamente diverso dal punto di vista delle performances in pista.

Va infatti considerato che un elevato angolo di rake non porta necessariamente ad un guadagno se l’intero concept della vettura non è pensato per gestirlo: dinamicamente infatti, una maggiore altezza dell’asse posteriore, porta quest’ultimo ad una minore stabilità.

La Red Bull RB12 del 2016, con un angolo di Rake molto accentuato.
La Red Bull RB12 del 2016, con un angolo di Rake molto accentuato.

Mercedes è il team con meno angolo rake in griglia, pare non riescano a farlo funzionare a dovere, ma è comunque il team con più punti di carico disponibili sulle loro vetture. Red Bull e Renault sono invece i due team con il rake più accentuato. Sono filosofie diverse, ma che sviluppate a dovere possono portare a notevoli vantaggi.





Tags : Analisi Tecnicaassetto rakef1f1 2020ferrariformula 1mercedes
Christian Falavena

The author Christian Falavena

Classe '99, appassionato di tutto ciò che va forte e fa rumore, introdotto alla passione per le 4 ruote dal padre. Seguo il mondiale di Formula Uno dal 2007, leggo e scrivo di tecnica da qualche anno. Musicista a tempo perso e già perito meccatronico industriale, ora aspirante ingegnere meccanico presso l'Università degli Studi di Ferrara, in cui sono responsabile aerodinamica nel programma Formula Student.