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Il rebus degli scarichi

scarichiF1

È il leitmotiv che tormenta l’attualità tecnica della F1: la posizione degli scarichi. La Red Bull ha rispolverato gli scarichi bassi che “soffiano” sull’estrattore. Ora, quasi tutti i costruttori copiano tale soluzione. Come e perché si è evoluta la posizione degli scarichi in F1. Una storia che ripercorriamo attraverso alcune, significative foto di Paolo Pellegrini.

Gli scarichi bassi della Red Bull RB6 sono diventati un caso, anzi, il caso della F1 2010. Ormai, l’F-duct (a ragione) non fa quasi più notizia. Come noto, la soluzione della RB6 sta facendo scuola: Ferrari, Renault ed altri team hanno già presentato scarichi in configurazione Red Bull. Nello specifico, i terminali di scarico sono collocati nella zona inferiore della rastremazione a “Coca Cola”, cioè nella parte posteriore e terminale delle fiancate. E, più esattamente, i terminali di scarico si trovano in corrispondenza degli attacchi dei triangoli inferiori delle sospensioni posteriori, accuratamente “tagliati” a fetta di salame così da assecondare l’andamento delle fiancate. Gli scarichi, pertanto, “soffiano” direttamente sul bordo d’entrata dell’estrattore. Questo sistema, infatti, consente di “soffiare” aria calda nei canali esterni dell’estrattore stesso. L’intento, ovvio, di Newey è enfatizzare l’effetto suolo, velocizzando le lamine d’aria che scorrono al retrotreno (incremento della depressione), facendo lavorare al meglio il complesso estrattore ed ottenendo il massimo rendimento e la massima efficienza ai fini della deportanza dalla combinazione del flusso d’aria passante sotto la vettura e quello “soffiato” dagli scarichi, dai quali (è bene ricordarlo) fuoriesce aria caldissima ad elevatissime pressioni e velocità in grado di produrre anche una certa spinta propulsiva.

Oggi più che in passato, pertanto, in virtù di regolamenti tecnici assai restrittivi e vincolanti, i tecnici ed i progettisti sono costretti a lavorare di cesello, a concentrarsi su ogni minimo dettaglio e particolare. Peraltro, anche sul posizionamento degli scarichi i legislatori hanno saputo stringere le maglie: scarichi debitamemente carenati, integrati nelle fiancate, privi di carenature ed elementi stessi degli scarichi che sporgano dalla carrozzeria.

Lavoro sui dettagli che, a detta di tecnici e piloti, molto spesso sortisce solo un effetto placebo e nessun vantaggio reale e tangibile in pista. Troppo spesso, oggi, vengono definiti con eccessiva disinvoltura “novità” quelli che un tempo costituivano i logici quanto costanti affinamenti ed adattamenti tecnici ai vari tracciati. La Red Bull RB6 è, senza dubbio, una vettura nata sana nel suo insieme, peraltro non stravolgendo la monoposto 2009. Di certo, non sappiamo quanto la soluzione degli scarichi influisca positivamente sulle prestazioni eccezionali di Vettel e Webber. Placebo, reale vantaggio o “depistaggio” tecnico? Be’, solo Newey può dircelo, anche se i dubbi persistono…

Analizziamo ora, attraverso una rapida carrellata delle diverse epoche della Formula 1, come si è evoluto il posizionamento degli scarichi. Essi, come abbiamo già avuto modo di capire riportando il caso della RB6, giocano un ruolo fondamentale nell’economia generale di una vettura da competizione. Tecnici altamente specializzati studiano tali componenti che, oltre ad appagare vista e udito, si rivelano importanti anche ai fini di un corretto funzionamento del motore e ai fini di una buona aerodinamica. Il disegno dei collettori, il loro andamento, le loro curve ed il numero finale dei terminali sono da sempre oggetto di studi e progetti assai impegnativi.

Agli albori della Formula 1, gli scarichi svolgevano esclusivamente il loro ruolo primario, ossia espellere i gas di scarico, appunto. La valenza aerodinamica era secondaria, ossia gli scarichi dovevano ingombrare il meno possibile. Essi, generalmente, venivano fatti scorrere lungo il corpo vettura, quindi fatti terminare sopra o sotto le ruote posteriori, in posizione interna. Non mancavano, però, le eccezioni. La Ferrari 500 F2 era dotata di scarichi cortissimi, in pratica dei “cornetti” che fuoriuscivano appena dal cofano motore. La Mercedes W196, invece, presentava quattro scarichi laterali (2 per lato) in corrispondenza dell’abitacolo, impostazione seguita anche dalla Ferrari D50 e D50 801, contraddistinte da otto accattivanti terminali laterali (4 per lato). Nella foto 1 si apprezza il posizionamento alto degli scarichi sovrapposti di una Maserati 4CLT.

Foto 1 - Maserati 4CLT, foto: Paolo Pellegrini

Foto 1 - Maserati 4CLT, foto: Paolo Pellegrini

Per gran parte degli Anni 60 e 70, gli scarichi continuano ad eseguire il proprio compito primario ed imprescindibile. Le vetture F1 presentavano scarichi bassi, alti centrali o alti laterali, con poche eccezioni; fra tutte, ricordiamo le “canne d’organo” della BRM, poi rimpiazzate da più convenzionali scarichi bassi. Nella foto 2 è ritratta la Ferrari 312 del 1968 condotta in un test privato da Chris Amon, caratterizzata (come volevano i canoni del tempo) da scarichi alti, aggrovigliati e verniciati di bianco. Gli scarichi bianchi, per ragioni termiche, accompagnano la F1 dagli Anni 60 inoltrati sino agli Anni 70: la Ferrari, in particolare, usa scarichi bianchi sino alla fine degli Anni 70.

Foto 2, Ferrari 312 - foto: Paolo Pellegrini

Foto 2, Ferrari 312 - foto: Paolo Pellegrini

Negli Anni 60 e gran parte dei 70 agli scarichi non era attribuita una spiccata valenza aerodinamica: motori e scarichi scoperti sono all’ordine del giorno. Nella foto 3 è ritratta la Theodore TR01 del 1978, ed è apprezzabile la più diffusa collocazione degli scarichi negli Anni 70, prima dell’avvento delle wing-car: terminali bassi (anche dall’andamento a “tromboncino”) collocati tra il gruppo molla-ammortizzatore coassiale, i semiassi ed i bracci di sospensione.

Foto 3, Theodore TR01 - foto: Paolo Pellegrini

Foto 3, Theodore TR01 - foto: Paolo Pellegrini

L’avvento delle wing-car, dell’effetto suolo e studi aerodinamici più mirati contribuiscono a rivedere il ruolo degli scarichi. In questo periodo, gli scarichi (coperti ed integrati nella carrozzeria o scoperti) sono posizionati alti, così da lasciar liberi i Venturi. La foto 4 ritrae la Lotus 91-10 Cosworth del 1982 portata in gara da Elio De Angelis, la quale incarna al meglio il concetto di wing-car all’inglese: scarichi alti e centrali (2 terminali), perfettamente integrati nella carrozzeria e che soffiavano in corrispondenza dell’attacco dell’ala posteriore. Una configurazione, questa, molto diffusa tra i costruttori dell’epoca; essa prevedeva scarichi tutti raccolti all’interno della carrozzeria e coricati sopra i Venturi. Questi ultimi, così, erano liberi. Non mancavano, però, eccezioni, quali gli scarichi laterali (i quali sbucavano dalle pance) della Copersucar F6 e gli scarichi alti a mezzaluna e tagliati a fetta di salame della Arrows A2 (vettura priva di ali), entrambe monoposto ad effetto suolo estreme ed assai ricercate apparse nel 1979.

Foto 4, Lotus 91-10 - foto: Paolo Pellegrini

Foto 4, Lotus 91-10 - foto: Paolo Pellegrini

Dopo il bando delle wing-car, periodo in cui gli scarichi ritornano ad essere svincolati da prioritarie funzioni aerodinamiche, negli Anni 80 e primi 90 prende piede la configurazione degli scarichi “annegati” nell’estrattore: la funzione aerodinamica dei gas di scarico diviene palese. La foto 5, che ritrae la Ligier JS33B-Cosworth del 1990 che fu di Nicola Larini, permette di cogliere tale soluzione tecnica: gli scarichi confluivano nella parte superiore dell’ampio estrattore, per poi espellere i gas direttamente all’interno dell’estrattore stesso. Ciò consentiva di velocizzare il flusso d’aria, così da aumentare la depressione, quindi l’effetto suolo. Si dice che l’inconveniente di tale scelta fosse la incostanza del carico aerodinamico prodotto, il quale mutava repentinamente al variare delle pressioni e delle velocità dei gas di scarico, ad esempio in accelerazione o in rilascio. Vero è, però, che le dinamiche dei gas di scarico non sono mutate da allora! Ebbene, se il carico non era uniforme allora, perché dovrebbe esserlo oggi con la soluzione Red Bull…?

Foto 5, Ligier JS33B-Cosworth - foto: Paolo Pellegrini

Foto 5, Ligier JS33B-Cosworth - foto: Paolo Pellegrini

Sebbene la scelta di annegare gli scarichi (tagliandoli a fetta di salame) all’interno dell’estrattore fosse l’opzione più diffusa, negli Anni 80 e 90 è possibile apprezzare altre soluzioni. La più consueta era quella di far passare gli scarichi sopra l’estrattore, facendoli “soffiare” all’uscita dell’estrattore stesso. Tale soluzione, ad esempio, è apprezzabile sulle Ferrari 643 e F92A (in questo ultimo caso, gli scarichi passano sopra entrambi gli estrattori).

Alla fine degli Anni 90 e nei primi Anni 2000, la funzione aerodinamica degli scarichi si evolve. I nuovi regolamenti in tema di fondo piatto scalinato ed estrattori nonchè nuovi e sempre più maniacali studi aerodinamici non consentono più la collocazione bassa degli scarichi, così si opta per scarichi alti. La foto 6 consente di apprezzare la disposizione dei terminali di scarico sulla Ferrari F2001: terminali alti e molto arretrati collocati sopra le fiancate, accuratamente tagliati a fetta di salame e circondati da materiale refrattario.

Foto 6 - Ferrari F2001, foto: Paolo Pellegrini

Foto 6 - Ferrari F2001, foto: Paolo Pellegrini

Già nel 2004, le F1 presentavano scarichi ancora più alti, per i quali si rendeva necessaria una vistosa carenatura a pinna o a sogliola. La foto 7 mostra i siffatti terminali di scarico della Ferrari F2004. Essi, collocati all’interno delle appendici poste davanti le ruote posteriori, soffiavano in corrispondenza della base dell’alettone.

Foto 7 - Ferrari F2004, foto: Paolo Pellegrini

Foto 7 - Ferrari F2004, foto: Paolo Pellegrini

Questa soluzione è ancora visibile sulla BMW F1.06 condotta dall’allora tester Vettel (foto 8): scarichi alti privi di carenatura, materiale refrattario a rivestire la zona investita dai gas, flusso d’aria diretto nell’area dell’alettone.

Foto 8 - BMW F1.06, foto: Paolo Pellegrini

Foto 8 - BMW F1.06, foto: Paolo Pellegrini

Alla fine di questa lunga trattazione, cerchiamo di tirare le somme. La F1 odierna è una formula in cui l’aerodinamica la fa da padrone, in quanto sono venuti a mancare altri aspetti tecnici (ad iniziare da quello motoristico) che, al contrario, debbono giocare lo stesso, centrale ruolo della aerodinamica. In questo senso, anche i gas di scarico vengono coinvolti. Abbiamo visto come un tempo gli scarichi ricoprissero una funzione aerodinamica secondaria, se non trascurabile. Quindi, con l’evoluzione tecnologica, anche questi elementi della vettura iniziano a ricoprire ruoli vitali: collettori e terminali, se ben realizzati, possono contribuire ad un corretto funzionamento del motore, ad un adeguato smaltimento termico, ad una corretta ripartizione dei pesi, ad una efficiente aerodinamica.

Una vettura da competizione è la sintesi perfetta di diverse alchimie tecniche, un concentrato di mille compromessi in cui ogni componente ha voce in capitolo. Nella storia del motorismo, tuttavia, ancora nessuna vettura ha vinto o perso grazie o per colpa degli scarichi. Onestamente, riteniamo che persino la Red Bull RB6 non costituisca un’eccezione…

Scritto da: Paolo Pellegrini
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4 Commenti

  1. Secondo il mio modesto punto di vista lo scarico tipo Red Bull RB6 oltre a creare un incremento della depressione all’estrattore alle basse velocità,alle alte velocità migliora il carico per effetto della minore densità dell’aria calda che esce dagli scarichi sotto l’alettone posteriore (la velocità della vettura aumenta ma non quella dei gas di scarico dato che quella dei gas è data dal numero dei giri motore).
    Gli scarichi bassi quindi generano un secondo effetto alle alte velocità,attirare aria fredda verso l’ala posteriore aumentandone l’effetto.

    Spero di essermi spiegato e di non aver scritto una banalità e se ho fatto un pò di confusione perdonatemi.

  2. .. bravo ma l’effetto venturi degli scarichi è di gran lunga maggiore rispetto a quanto detto e quindi ciò che dici può essere trascurabile.

    L’effetto principale che gli scarichi bassi apportano è che, soffiando almeno in parte SOTTO lo scivolo posteriore, fanno in modo di aumentare e di molto l’effetto suolo della vettura.
    Inoltre c’è lo spostamento verso il basso di una certa quantità di peso, allontanando al contempo una fonte di turbolenza dagli elementi orizzontali dell’alettone (maggior efficienza di forma dell’ala stessa..).

    Ricordate che in Mclaren Adriano aveva portato gli scarichi in un bellussimo “quasi” due in uno proprio sotto il canale centrale dell’allora “mostruoso” estrattore di Hakkinen e Coultard? Ricordate le velocità record delle Mc in rettilineo (a Monza, in test, ad Hakkinen esplose un motore alla staccata alla folle velocità di 367 km/h), Adriano era il loro progettista… un caso?

    Ed era forse un caso la velocità della Leyton House di Capelli in quel di Castellet dove rischiò di vincere? Adriano il progettista …

    E delle Fantastiche Williams pre e (purtroppo) post Senna? Adriano, il progettista…

    Tutto questo per esprimere l’ammirazione che i colleghi hanno di Adriano…

    • La tua ammirazione per “Adriano”posso capirla ed in parte condividerla ma non è di questo che dobbiamo parlare qui ora.
      Come avrai letto nell’articolo sopra,gli scarichi sono stati posizionati in passato in varie maniere ma la Red Bull RB6 sembra aver trovato un sistema capace di sfruttare al meglio l’energia che fuoriesce dagli scarichi.
      Max dice :”L’effetto principale che gli scarichi bassi apportano è che, soffiando almeno in parte SOTTO lo scivolo posteriore, fanno in modo di aumentare e di molto l’effetto suolo della vettura.” perche?
      Parli anche dello “spostamento verso il basso di una certa quantità di peso”. 50-60g,questo è veramente ininfluente.
      Con molta probabilità ti sfugge quanta energia termica e a quale velocità fuoriesce dagli scarichi.

      Il rebus degli scarichi (post di Redazione CircusF1) ci dovrebbe far riflettere quanto effettivamente lo scarico e tutta la parte posteriore della RB6 sia raffinato.

      Come appasionato questo argomento proposto dalla Redazione CircusF1 lo ritengo interessantissimo ma non “attacca”.

  3. TOP_SECRET!!!

    Un tecnico di spicco di un team che ambirebbe lottare per il successo il prossimo anno stà pensando a:

    1) soffiaggio degli scarichi attraverso la fesura “di stallo” dell’ F-duct!

    2)soffiaggio “laminare” degli scarichi portati ben sotto il telaio (all’altezza delle natiche del pilota, dove questo si alza) che dal coltello del fondo piatto soffiando mantengano il fondo stesso avvolto da un flusso caldo e laminare quasi un Hovercraft ma con l’intento già provato in galleria del vento di mantenere aderenti i filetti fluidi acelerandoli che scorrono tra asfalto e fondo della vettura!!!