Formula 1, Ingegneria e analisi tecniche: la realtà è molto distante dai pensieri del pubblico

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa | Le domande dei lettori

Titolo o argomento: La progettazione delle vetture

Rispondendo a: Alessandro

Alessandro scrive: Ciao, vorrei chiederti un parere. Come valuti per quanto possibile “senza avere dati in mano” la povera prestazione della Ferrari? Da appassionato, noto una sospensione che se paragonata a quella Mercedes sembra di 30 anni di differenza. Possibile che una squadra come Ferrari progetti una macchina che secondo loro presenta problemi all’avantreno a causa della sola aerodinamica? A me pare troppo riduttivo, ma soprattutto se fosse aereodinamica, non credo sarebbe così difficile porre rimedio. Secondo me la meccanica della Ferrari è la maggiore responsabile del semi-fallimento del progetto 2019. Hanno un problema di sovrasterzo, caricano davanti, ma la coperta è corta e perdono il retrotreno. Tutto ciò, ripeto da ignorante, a me sembra dovuto ad un pacchetto aero-meccanico cannato. Grazie per un parere da esperto. Se un giorno rinascessi, sarò un ingegnere.
Ciao

Buongiorno Alessandro,
ti ringrazio per la considerevole fiducia, tuttavia ben poco posso dire in merito alle vetture di Formula 1 della Ferrari o di altri marchi (e quando lo faccio solitamente mi chiedono di scrivere articoli tecnici per riviste che mi limitano molto nel fornire un quadro complessivo che illustri in modo esaustivo gli aspetti tecnici e tecnologici nonché, cosa fondamentale, le tecnologie del futuro, eccezion fatta, va riconosciuto, per piacevoli esperienze condotte con riviste specializzate quali ad esempio Newton e AutoTecnica che mi hanno dato fiducia e mi hanno lasciato ampi spazi per fornire una visione completa d’insieme degli argomenti trattati).

Posso dire ben poco perché, come è naturale che sia, i progetti non vengono resi noti*, così come i relativi valori di interesse. Senza dati alla mano si tratta solo di un gran chiacchierare, quello che solitamente riempie giornali sportivi e forum vari. La realtà è che la Ferrari l’auto (quasi) perfetta la sa fare così come la sanno fare tutti gli altri, quello che crea i problemi sono solitamente il regolamento ed i piloti di cui si dispone. Il regolamento viene appositamente modificato, anche con interventi importanti, ogni tot anni al fine di rimuovere i privilegi alle squadre che meglio si son trovate con quello precedente. I cambiamenti di regolamento, oltre che per la sicurezza, servono sostanzialmente a questo. La Ferrari, nei primi del 2000, ha realizzato vetture che sono decisamente più performanti delle attuali nonostante siano passati quasi 20 anni. Il regolamento di quel tempo gli calzava alla perfezione. La Ferrari sa benissimo cosa sia il sottosterzo, il sovrasterzo e l’intera dinamica del veicolo. Lo sa talmente bene da annoiarsi quasi. Quello che la Ferrari, come tutti gli altri, deve fare ogni volta è: trovare il modo di adattare le sue conoscenze tecniche alle restrizioni del regolamento. Da qui emergono le difficoltà. Gli anni di Schumacher presentavano la giusta quadra: i tecnici giusti, la vettura giusta, il regolamento giusto, il pilota giusto e la direzione giusta. Tanti fattori di grande importanza hanno confluito in un punto ben preciso del tessuto tecnico interno all’insieme matematico denominato “Vittoria”.

*Io stesso non fornisco più da qualche anno info di carattere progettuale perché ci sono state aziende che non riuscivano a risolvere problemi tecnici con i loro prototipi e mi hanno contattato fingendosi semplici lettori per avere soluzioni gratuitamente (siamo in Italia).

Per quanto riguarda gli Ingegneri… ci tengo a sottolineare come essi rappresentino in realtà una variante dell’ignoranza qualora le loro conoscenze generali non siano fortemente forgiate da applicazioni pratiche e numerosi esercizi di esperienza. In sostanza un Ingegnere non sa affatto cosa occorre ad una vettura sottosterzante per non esserlo e non sa affatto districarsi in questo mondo, proprio perché fortemente ignorante. Gli Ingegneri di successo che vedi nel Motorsport non hanno seguito solo un percorso di studi che possiamo definire “ordinario”, ma hanno iniziato le loro carriere (spesso da studenti) in team minori, sovente di proprietà del padre, dello zio, dell’industriale locale che ama i motori… conoscendo così i problemi e le difficoltà che caratterizzano questo mondo. Lo studio in Ingegneria ha dato loro una visione analitica e matematica dei problemi che loro hanno appreso in via del tutto pratica nelle loro esperienze ad esempio estive.
L’Ingegneria è quella sublime specialità che ha profonde origini radicate nell’analisi matematica, l’Ingegneria nel Motorsport ha origini nella pratica di chi, anche da sé, ha costruito dapprima un piccolo kart, poi qualcosa di più, ancora di più, sempre di più… costantemente nel tempo martellando giorno dopo giorno. Puoi tranquillamente divertirti a testare gli effetti del sotto/sovrasterzo costruendo ad esempio un telaio a traliccio e spostando le più importanti masse in gioco lungo gli assi del veicolo.

Ringraziandoti ancora per la domanda e la fiducia riposta in me, ci tengo a precisare che non sono ancora laureato proprio perché ho prediletto che un’enorme mole di pratica accompagnasse i miei studi teorici (sono un ricercatore in campo tecnico e tecnologico avanzato). Se desideri capir meglio prova a costruire anche una semplice scatola magari in legno, incontrerai una quantità tale di problematiche e di lacune che ti formeranno come raramente un ingegnere viene formato ma, d’altra parte, senza la parte teorica, sarà difficile avere una visione d’insieme che è particolarmente affascinante (su quest’ultima parte proprio non ho un esempio semplice per stimolare la curiosità verso questa sublime scienza).

Cordialmente, Raffaele Berardi.

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Dietro le limitazioni evolutive della F1: dai diffusori della Brawn GP agli scarichi soffiati della Red Bull Racing

Rubrica: Curiosità della tecnica da corsa

Titolo o argomento: Questione di soffi
Segue dagli articoli:
Dietro le limitazioni evolutive della F1
Dietro le limitazioni evolutive della F1: le Mercedes W196 a ruote coperte integralmente carenate
Dietro le limitazioni evolutive della F1: la Lotus ad effetto suolo ed il ventilatore della Brabham

Il diffusore della Brawn GP.

Fu oggetto di molteplici controversie nella stagione 2009, esso presentava alla base dell’estrattore una sagomatura centrale che nascondeva due aperture simmetriche. Tali aperture avevano il compito di ridurre i disturbi legati al salto di pressione che si verifica a valle delle ruote motrici. I flussi d’aria, che avvolgevano la zona laterale bassa ed inferiore delle pance della monoposto, trovavano così uno sfogo attraverso il quale, per l’effetto d’aspirazione dell’estrattore, raggiungevano il fondo della vettura migliorando la fluidodinamica dell’ala posteriore, offrendo una minore resistenza all’avanzamento, una maggiore stabilità e permettendo così alla vettura di raggiungere velocità più elevate in curva. Il progetto sfruttava una falla presente nel regolamento del 2009.

Le connessioni tecniche “motore-aerodinamica”: gli scarichi soffiati.

Vi è poi un curioso caso in cui l’interazione tra la gestione del motore e l’aerodinamica può generare particolari effetti che migliorano la stabilità del veicolo, stiamo parlando degli “scarichi soffiati”. L’idea ebbe origine nel 1983 (anno di introduzione del “fondo piatto”) in seguito al divieto di realizzare vetture con struttura ad ala rovesciata e minigonne: i tubi di scarico terminavano il loro percorso nei profili estrattori. Lo scopo era quello di far soffiare i gas di scarico lungo una superficie deportante al fine di garantire una maggiore stabilità del veicolo e quindi una maggiore velocità di percorrenza delle curve. I gas di scarico di una Formula Uno, infatti, alla sorprendente velocità di 400 km/h (dato stimato), cedono energia cinetica al flusso d’aria che percorre il fondo della vettura in direzione diffusori. Agli esordi, però, il carico aerodinamico aggiuntivo che si veniva a generare, era oltremodo discontinuo e gli effetti erano positivi solo quando il motore si trovava in prossimità delle condizioni di pieno carico. L’ingresso curva risultava penalizzato non essendovi alcuna azione sull’acceleratore ed i piloti trovavano questa soluzione alquanto disorientante. L’idea comunque non fu abbandonata e, negli anni a seguire, andò incontro ad ulteriori sviluppi. In particolar modo, nelle ultime due stagioni, la Red Bull, tramite opportune post combustioni che hanno luogo all’interno dei collettori di scarico, è riuscita a generare un flusso di gas di scarico verso i diffusori anche in fase di rilascio limitando la differenza di carico aerodinamico tra le situazioni di accelerazione e di decelerazione. Un’abile mossa, che sfruttata in qualifica, ha permesso al giovane plurititolato Sebastian Vettel di partire quasi costantemente in pole position. L’idea è stata ripresa anche dai team avversari ma con scarsi risultati; non è poi così azzardato ipotizzare che l’intero progetto di Adrian Newey sia stato ideato in funzione di questa soluzione tecnica. Nonostante la soluzione non comporti particolari rischi per la sicurezza (la vettura, così modellata, non può essere definita una “costruzione pericolosa”) la FIA ha preferito bandirla dal regolamento. Viene da sé il pensiero che, privare una squadra, relativamente giovane ed assetata di vittorie come la Red Bull, di un suo strumento vincente, possa essere una astuzia per mescolare le carte in tavola offrendo un campionato più curioso. Il business non ha sentimenti e non prova affetto per chi realizza soluzioni che premiano a lungo una sola squadra causando eccessive difficoltà per i rivali. La superiorità della Red Bull, nelle stagioni 2010-’11, è stata tale da portare gli appassionati a dare per scontata la vittoria anche nel mondiale 2012 ma, in Formula Uno si sa, nulla deve esser dato per scontato.

Scarichi soffiati Red Bull Racing

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