Aerodinamica in Formula 1: come il flusso d’aria influenza la velocità e le prestazioni

La capacità di un’auto di manovrare in aria ha un impatto significativo sulla sua velocità e sulle sue prestazioni in Formula 1.

Quindi, è fondamentale progettare un’auto con la migliore aerodinamica possibile se si vogliono ottenere tempi sul giro competitivi.

L’aerodinamica ha un impatto significativo sulla stabilità complessiva dell’auto, sulla capacità in curva e sull’usura degli pneumatici, oltre alla velocità in rettilineo.

Trovando il giusto equilibrio tra l’efficienza aerodinamica e gli altri elementi prestazionali che contribuiscono al successo di una vettura di Formula 1, l’obiettivo finale è quello di massimizzare le prestazioni complessive.

Componenti aerodinamici di una vettura di Formula 1

Ecco una breve panoramica dei vari componenti aerodinamici che compongono una vettura di Formula 1:

Ala anteriore

Uno dei componenti più importanti di un’auto di F1 è l’ala anteriore.

Al fine di ridurre la scia (aria che si muove lentamente) e migliorare le prestazioni, svolge un ruolo significativo nella generazione di carico aerodinamico e nel dirigere il flusso d’aria intorno all’automobile, in particolare attorno ai pneumatici anteriori.

L’auto può viaggiare a velocità più elevate e con una migliore capacità in curva grazie ai vortici che creano le punte dei pezzi alari.

Ala posteriore

Insieme all’ala anteriore, l’ala posteriore bilancia l’aerodinamica della vettura producendo carico aerodinamico.

Per prestazioni ottimali, queste parti producono il massimo carico aerodinamico possibile in combinazione con il diffusore.

Il Drag Reduction System (DRS), anch’esso alloggiato nell’ala posteriore, può aumentare la velocità massima e ridurre la resistenza quando è attivato, offrendo ai conducenti una migliore possibilità di sorpassare i veicoli più lenti.

Sidepod

Per imballare l’auto il più strettamente possibile e alloggiare radiatori e collettori per ridurre la resistenza, sono necessari i sidepod.

La loro disposizione e disposizione aiutano anche a raffreddare il propulsore, prevenendo il surriscaldamento del motore dell’auto e di altre parti.

L’ala anteriore e i sidepod lavorano insieme per dirigere il flusso d’aria verso il diffusore, che produce la maggior parte del carico aerodinamico dell’auto.

Diffusore

La maggior parte del carico aerodinamico prodotto dalla parte inferiore del veicolo è prodotto dal diffusore, che si trova vicino alla parte posteriore della vettura.

Per produrre regioni di bassa pressione che producono deportanza, funziona accelerando il flusso d’aria sotto il veicolo.

L’efficace flusso d’aria è garantito da un diffusore ben progettato, che aumenta notevolmente anche le prestazioni del veicolo nel suo complesso.

Sospensione

Le sospensioni controllano come l’auto risponde alla strada e agli input del guidatore come collegamento tra l’auto e le sue ruote.

È essenziale per mantenere un’automobile equilibrata, assicurando stabilità e assicurando le massime prestazioni.

In genere, un’auto di Formula 1 contiene sei componenti strutturali per ruota, che aiutano a stabilizzare l’auto e ad assorbire gli urti della strada, creando l’ambiente ideale per il buon funzionamento dell’aerodinamica.

Pavimento

Per massimizzare il carico aerodinamico, i team si stanno ora concentrando sulla parte inferiore della vettura a seguito del regolamento di Formula 1 del 2022.

I requisiti rivisti ora consentono una maggiore variazione nella geometria del sottopavimento, offrendo ai progettisti maggiore libertà di variare la forma generale del pavimento e la transizione dal piano di riferimento.

Per regolare il flusso attraverso il “tunnel” che è stato costruito, è stato utilizzato come esempio il Red Bull RB18, con curvatura evidente su tutte le superfici e una finitura scolpita nella regione di transizione e nella parte a gradini della coda della barca.

I team si sono concentrati anche sul bordo del pavimento, investendo ingenti risorse nello sviluppo per tutto il 2022, nonostante le leggi limitino parzialmente le capacità dei progettisti in questo settore.

Per migliorare le prestazioni sia direttamente che indirettamente, i team hanno utilizzato ritagli e geometria del pavimento.

La soluzione a coda di barca a gradini e la soluzione “pattino da ghiaccio”, che stabilisce un limite fisico per l’area del pavimento man mano che l’altezza da terra diminuisce, fornendo anche supporto aerodinamico per le strutture di flusso rivali che si incanalano in quell’area, sono state adottate da altri team. Red Bull è stata particolarmente innovativa nel suo approccio al design.

L’impatto dei regolamenti aerodinamici sui progetti di Formula 1

Le regole che controllano l’aerodinamica in Formula 1 hanno subito varie revisioni nel corso degli anni.

L’obiettivo è mantenere il livello di competizione dello sport e incoraggiare corse più serrate, che miglioreranno lo spettacolo generale per gli spettatori.

I team sono costretti a modificare e rimodellare i propri veicoli man mano che i regolamenti cambiano per massimizzare le prestazioni aderendo alle nuove linee guida.

Metodi e componenti aerodinamici sono diventati più sofisticati come risultato di questo ciclo continuo di invenzione e adattamento.

La scienza dietro l’aerodinamica: fluidodinamica computazionale

I team di Formula 1 utilizzano spesso la fluidodinamica computazionale (CFD) per analizzare come si comporta il vento che circonda l’auto durante il processo di progettazione e sviluppo.

Un attento equilibrio deve essere raggiunto tra teoria, sperimentazione e pratica quando si crea un’auto di F1.

I team possono utilizzare le simulazioni CFD per capire meglio come cambierà l’aerodinamica dell’auto a seguito di diverse modifiche al design, che aumenteranno le prestazioni.

I team possono ottenere la combinazione ideale di velocità e stabilità applicando l’analisi CFD al design e perfezionando l’aerodinamica della vettura.

Aerodinamica attiva in Formula 1: DRS e F-duct

In Formula 1, l’aerodinamica attiva è un’idea relativamente nuova.

Il Drag Reduction System (DRS), che aggiunge un’ala posteriore mobile per facilitare i sorpassi, è un notevole esempio di aerodinamica attiva.

La tecnologia DRS dà all’auto un vantaggio nel raggiungere il veicolo di un concorrente riducendo la resistenza.

L’F-duct è un sistema che modifica il flusso d’aria attraverso un condotto regolabile per ridurre la resistenza sull’ala anteriore, migliorando ulteriormente l’efficienza aerodinamica della vettura, ed è un altro famoso esempio di aerodinamica attiva.

L’equilibrio tra aerodinamica e altri fattori prestazionali

Sebbene l’aerodinamica svolga un ruolo fondamentale nelle prestazioni della Formula 1, non è l’unico aspetto che influisce sul successo di un’auto.

Fattori come la potenza del motore, l’aderenza degli pneumatici, la distribuzione del peso e l’abilità del pilota sono tutti essenziali per raggiungere il perfetto equilibrio per prestazioni vincenti.

Inoltre, le sfide dei vari circuiti del calendario di Formula 1 richiedono configurazioni aerodinamiche diverse, il che significa che raggiungere il perfetto equilibrio è una lotta continua per tutta la stagione.

Il futuro dell’aerodinamica nelle corse di Formula 1

Il futuro dell’aerodinamica in Formula 1 è pieno di possibilità.

Man mano che le tecnologie avanzano e vengono introdotte nuove innovazioni, lo sport continuerà a spingere i confini delle prestazioni.

I recenti sviluppi includono l’introduzione dell’aerodinamica ad effetto suolo, un concetto che è stato utilizzato in passato e che potrebbe tornare nel regolamento del 2022, per migliorare ulteriormente la generazione di carico aerodinamico.

Inoltre, abbiamo potuto vedere l’implementazione di parti aerodinamiche che cambiano forma, che si adattano al volo alle mutevoli condizioni e richieste della pista.