I problemi aerodinamici Ferrari: tutto è nato a partire dal 2009.

Federico Basile analizza per F1Analisitecnica le problematiche riscontrate dalla Ferrari a partire dal cambio regolamentare della stagione 2009.
La rivoluzione regolamentare del 2009 in Formula 1 è stata considerata una delle più grandi della storia.
Come tutti vi ricorderete, il cambiamento fu sull'aerodinamica, sulle gomme, (con il ritorno alle gomme slick) e l'introduzione del KERS.
Le novità principali sull'aerodinamica si possono riassumere in tre blocchi principali:
·   ala anteriore e zona riguardante il muso rivoluzionata, in dimensioni e altezza da terra;  ·   zona centrale della monoposto caratterizzata dalla scomparsa di quasi tutte le appendici aerodinamiche e sfoghi d'aria sulla carrozzeria con l'imposizione di un raggio minimo per tutte le superfici di almeno 90 mm (tranne delle zone particolari come le uscite per gli scarichi); ·   ala posteriore caratterizzata da un ala più stretta e alta e un diffusore molto semplificato e uniforme come dimensioni in tutta la larghezza.
Oltre a questi cambiamenti vanno annoverati quelli relativi al regolamento sportivo, principalmente nella scomparsa dei test durante la stagione.
Come tutti sappiamo, questo stravolgimento delle regole portò allora anche ad uno stravolgimento dei valori in campo: il lampo della Brawn Gp che riuscì a vincere il campionato e a dominare l'inizio di stagione; l'ascesa (non senza intoppi) da parte della Red Bull Racing complessivamente la miglior vettura del 2009, le grandissime difficoltà di Renault, Ferrari e soprattutto McLaren.
La Ferrari in particolare sembra non essersi più ripresa da quell'anno fino ad oggi. Per svariati motivi riguardanti l'aerodinamica in maniera particolare, ma anche meccanica e oggi anche motore.
Il cambiamento più grande nel regolamento 2009 a mio parere, è da ricercarsi nelle dimensioni dell'ala anteriore.
I cambiamenti regolamentari nelle altre zone della vettura non hanno sicuramente avuto l'impatto che ha avuto il cambio della parte anteriore delle vetture.
L'ala anteriore è la prima componente (insieme al muso) che è investita dal flusso d'aria quando la vettura è in moto, per cui è la componete che “comanda” la forma di tutte le le altre superfici.
Il cambiamento regolamentare del 2009 per quanto riguarda l'ala anteriore consisteva nell'estensione dell'ala fino a 900 mm dal piano di mezzeria (vale a dire la larghezza massima delle vetture), la semplificazione drastica della zona centrale fino a 250 mm dalla mezzeria, con un solo profilo alare consentito di forma simmetrica (descritto accuratamente dalle appendici al regolamento tecnico) e montato con un'incidenza di 4° positiva vale a dire come un'ala di un aeroplano!
La zona esterna dell'ala rimaneva l'unica “libera” da vincoli regolamentari di forma, se si escludono i 60 mm più esterni dove andava posizionata la paratia anteriore dell'ala. L'ala inoltre complessivamente veniva abbassata rispetto all'anno precedente, fino a 75 mm dal piano di riferimento.
La modifica dell'ala anteriore e in particolare con le forme che si sono viste, ha imposto una rivoluzione silenziosa, ma molto importante. Il flusso d'aria è passato da essere indirizzato dall' interno alle ruote anteriori, all' esterno.
Questo comporta il fatto che “l'ingombro complessivo” frontale delle monoposto è aumentato notevolmente, imponendo un adeguamento delle gallerie del vento e dei metodi di correzione nei dati ricavati dalla galleria del vento.
In galleria del vento le prove vanno effettuate con dei precisi criteri per ogni tipologia di oggetto o corpo: una vettura di Formula 1 è un oggetto molto complesso dal punto di vista aerodinamico, con le ruote scoperte che creano grossi vortici e zone “separate” (in due parole...zone in cui il flusso non lambisce e segue “linearmente” un contorno solido), con le ali che creano grossi vortici alle loro estremità, e con una miriade di dispositivi piccoli o grandi che creano vortici concentrati, allo scopo di creare zone più o meno ampie con basse pressioni; oppure per non parlare di flussi caldi espulsi da freni scarichi e sfoghi d'aria calda.
In particolare la larghezza e l'altezza di una galleria del vento va scelta in base alla dimensione e la tipologia del modello che si intende provare, così anche due oggetti dalle stesse dimensioni possono richiedere dimensioni e procedure di elaborazioni dei dati diverse.
Una possibile causa delle difficoltà della Ferrari potrebbe essere stata questa, cioè l'imposizione di un' ala molto più larga potrebbe aver stravolto le matrici di correzione dei dati in galleria del vento, anche perchè come detto in precedenza, l'ala anteriore essendo la prima componente incontrata dal flusso d'aria è responsabile di tutte le caratteristiche aerodinamiche dell'auto, per cui quando si hanno problemi con quella componente oppure se quella componente crea dei problemi in galleria del vento può facilmente creare dei problemi di correlazione all'intera vettura.
La soluzione a questo problema non è immediata, perchè sarebbe necessario costruire un nuovo tunnel del vento, oppure correggere i dati in maniera migliore; quest'ultima strada però richiede sia la possibilità di fare prove comparative, sia la possibilità di testare la vettura in pista, per raccogliere dati “reali” da confrontare con quelli ricavati in galleria del vento.
L'abolizione dei test privati ha notevolmente rallentato questo processo con tutta probabilità. In più nel corso degli ultimi anni si è anche limitato fortemente l'uso delle gallerie del vento stesse, demandando gran parte della ricerca e lo sviluppo della vettura sulla CFD.
Ricordiamo quello che successe con la McLaren proprio quell'anno...non capirono che la soluzione ottimale per l'ala anteriore era quella di usare paratie rivolte verso l'esterno...per cui le orientarono all'interno...ed ebbero notevoli problemi dovuti a questa soluzione. Per di più si parlò allora per la McLaren, di problemi di correlazione in galleria del vento. Magicamente dopo il Gp di Germania, quando fecero debuttare una nuova ala anteriore con paratie rivolte verso l'esterno la McLaren cominciò ad andare molto meglio con Hamilton che fu spesso in lizza per la vittoria in diverse gare, vincendone anche due, quella dell' Ungheria e di Singapore.
Un altro problema problema che può essere connesso all'introduzione allora di nuovi regolamenti è l'ala posteriore rialzata (da 800 a 950 mm da RP), anche questo richiede una nuova ricalibrazione aerodinamica della galleria del vento proprio perché il flusso viene deviato più in alto e anche in maggior volume rispetto al 2008 poiché la “luce” libera per i profili alari è passata da 200 mm a 220mm (oggi, nel 2014 si è tornati a 200mm).
Tutte queste differenze connesse probabilmente alla mancanza di test e forse a qualche sottovalutazione di qualche problema, hanno portato ai risultati che si sono visti non eccelsi nel corso degli ultimi 4 anni.
di Federico Basile

Presentazione di Federico Basile

Sono un giovane laureando in ingegneria aerospaziale e ho seguito corsi e indirizzi di aerodinamica all'università.
Sono molto appassionato di F1 che seguo da quando avevo circa 5 anni, e ho sempre cercato di arrivarci scegliendo il percorso di studi più adatto.
Da quando avevo 15 anni mi sono sempre interessato ad usare le mie conoscenze per capire e comprendere il funzionamento di una macchina di Formula 1.
Ho sviluppato da qualche anno un programma realizzato in codice Matlab, per analizzare e simulare le prestazioni di una macchina di F1 con buoni risultati.
Recentemente utilizzando un noto software commerciale per le simulazioni CFD con cui ho provato dei modellini di F1 per capire meglio e direttamente il comportamento di una vettura di F1.