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Vietare gli scarichi soffiati? L’ennesina follia della FIA

Masman Communications - Tavola di Gabriele Pirovano

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La Formula 1 dice addio agli scarichi “soffiati” e alle particolari mappature motore che enfatizzano l’effetto aerodinamico dei gas di scarico. La FIA commette l’ennesimo, grossolano errore. Come funzionano gli scarichi “soffiati” e quali conseguenze avrà il loro divieto sulla Formula 1?

Eh no, eh! Ora basta! Analizziamo la situazione da un punto di vista tecnico: cosa si può fare, oggi, in Formula 1? Cosa possono inventare, oggi, i progettisti ed i tecnici? La FIA non ne imbrocca una: a forza di vietare, alla fine non le mancherà il coraggio di imporre anche il monotelaio e la monoaerodinamica. Suvvia, è una presa in giro continua.

In questi ultimi due anni, cioè da quando sono stati riscoperti gli scarichi posti in corrispondenza del profilo estrattore, ne abbiamo viste e lette di tutti i colori. Inesattezze tante, analisi corrette poche. Ebbene, cerchiamo di fare chiarezza.

Anzitutto, è bene rispolverare qualche nozione storica. Gli scarichi “soffiati” sono stati introdotti da Jean-Claude Migeot nel 1983, quando era in Renault. Dopo l’abolizione delle minigonne e l’introduzione del fondo piatto, tutti i progettisti dovettero affrontare il problema dell’effetto suolo perduto: come recuperarlo? Tra le tante soluzioni (profili estrattori, fondo molto radente al suolo, etc.), Migeot tentò la carta degli scarichi “annegati” all’interno dei profili estrattori. La vettura, la Renault RE40, provvista di scarichi “soffiati” debuttò al GP di Montecarlo. Ad Alain Prost, inizialmente, la soluzione non piacque affatto: vettura più nervosa del solito, carico aerodinamico discontinuo ed eccessivamente mutevole. Ma la soluzione fece scuola: durante gli Anni 80 e poi negli Anni 90, quasi tutte le vetture F1 (e non solo) presentavano scarichi “annegati” all’interno del profilo estrattore.

Dopo anni di oblio, è Adrian Newey, ai tempi della “misteriosa” McLaren Mp4-18, a sperimentare nuovamente e con scarso successo gli scarichi “soffiati”. Ebbene, quali sono le principi tecnico-scientifici alla base degli scarichi “soffiati”? Cerchiamo di capire.

I tecnici sfruttano l’energia cinetica dei gas di scarico ai fini della ricerca della deportanza, ossia effetto suolo. Per capire come, è bene ricapitolare il funzionamento del profilo estrattore, o diffusore. E per fare ciò, occorre fare riferimento allo strato limite, concetto tecnico purtroppo sempre (e dico sempre) taciuto.

Occorre assicurare all’ingresso dell’estrattore (cioè nella strozza del Venturi, rappresentato dalla sottile intercapedine fondo vettura-strada) uno strato limite energico, ossia “giovane” e veloce.

All’interno di un estrattore si ha il parziale ripristino della pressione (che, però, non risalirà mai ai valori esterni, ragion per cui dall’ingresso del Venturi sino all’uscita di esso – cioè l’estrattore – regna depressione): pertanto, è essenziale che lo strato limite sia bello energico. In caso contrario, lo strato limite dovrà lavorare in condizioni di pressione crescente (gradiente di pressione positivo), accrescendo sempre più il proprio spessore, divenendo “stanco” e lento: si verificherebbe, allora, una inversione del flusso di aria con conseguente distacco del flusso stesso dalle pareti dell’estrattore. Ovviamente tale condizione deve essere scongiurata: significa, infatti, che il diffusore è al limite delle proprie capacità diffondenti.

Ebbene, un modo per energizzare lo strato limite all’interno del profilo estrattore è far soffiare gli scarichi all’interno del profilo stesso. Si sfrutta, cioè, l’effetto eiettore dei gas di scarico, il quale velocizza ed energizza la lamina d’aria passante tra suolo e fondo vettura all’interno del profilo estrattore. Ovviamente, la velocità dei gas di scarico varia a seconda delle condizioni di marcia della vettura: più veloci in piena accelerazione, più lenti in rilascio.

Una differenza notevole di velocità che può provocare repentini mutamenti del carico aerodinamico prodotto per effetto suolo. Vale a dire, il problema lamentato da Alain Prost nel 1983, agli albori della tecnologia degli scarichi “soffiati”.

Oggi, invece, si cerca di porre rimedio a questo eccessivo differenziale di condizioni di carico aerodinamico cercando di ridurre il più possibile (entro i limiti concessi dalla fisica…) la variazione di velocità dei gas di scarico tra acceleratore tutto giù e rilascio in staccata. In sostanza, si cerca di “addolcire” la decelerazione dei gas di scarico. Come?

Il sistema, appunto, è quello di garantire anche in rilascio una fase intermedia di gas di scarico piuttosto energici, quindi riducendo la variazione (brusca e repentina) di velocità da piena accelerazione a rilascio.

L’unico modo è ritardare la chiusura delle valvole di scarico: ciò, inevitabilmente, comporta una combustione all’interno dei collettori di scarico di un po’ di benzina (da qui le vistose sfiammate in rilascio). Ma questo gioco può essere dannoso, a lungo andare…

Occorre ricordare, tuttavia, che la combustione istantanea di carburante all’interno degli scarichi avviene praticamente sempre e in tutte le vetture da competizione, dalle formula alle ruote coperte: tutte le vetture sfiammano e “scoppiettano” in rilascio e tutte, tra una cambiata e l’altra, sfiammano e “scoppiettano” (anzi, alcune fanno dei veri e propri “botti”!).

C’è chi, eseguendo voli pindarici alquanto sconclusionati, ha tirato in ballo un presunto paragone con la post-combustione di alcuni motori a getto, specie militari. Il paragone con la post-combustione dei jet, tuttavia, è impropria, poiché in quel caso interviene il concetto di spinta, pressoché trascurabile nelle auto. In quel caso, poi, si sfrutta l’ossigeno rimanente a valle della turbina per una successiva combustione (peraltro in flusso supersonico…), atta ad incrementare la spinta. Insomma, tutt’altra cosa!

Inoltre, c’è chi, sbagliando, ha tirato in ballo il calore dei gas di scarico: immettendo benzina nei collettori di scarico, si alza la temperatura dei gas di scarico, quindi verrebbe incrementato l’effetto deportante all’interno del profilo estrattore. No, non ci siamo. Il calore dei gas di scarico c’entra poco. Ovvio che i gas di scarico, tanto in piena accelerazione che in rilascio, siano molto, molto caldi, sebbene presentino temperature differenti. Certo, un aumento di temperatura comporta una riduzione di densità. Ma ciò comporta anche un aumento di pressione, deleterio ai fini della deportanza!! Ricordiamo, infatti, che in depressione la temperatura del fluido si abbassa!

Naturalmente, anche gli scarichi lunghi e posti in corrispondenza delle prese d’aria laterali della Renault R31 costituiscono una variazione sul tema, per cui si sfrutta il solito effetto eiettore dei gas di scarico per velocizzare lo strato limite. Ma qui, la lamina è energizzata lungo tutto le pance sino alla Coca-Cola; il principio, tuttavia, è il medesimo.

Peraltro, il concetto di energizzare lo strato limite deriva dal campo aeronautico: si pensi agli scarichi in prossimità delle ali o dei vari sistemi di “spillamento” dello strato limite (soffiamento, aspirazione), con enormi benefici sulla efficienza aerodinamica di un velivolo. Nel caso degli aerei, l’effetto eiettore dei gas di scarico serviva a velocizzare la lamina d’aria nella parte superiore delle ali (ove regna depressione), amplificando, di conseguenza, la alta pressione regnante nella parte inferiore delle ali stesse (portanza). In un’auto da corsa, si frutta il medesimo principio, ma a ruoli invertiti.

In seconda analisi, le recenti cronache fanno riferimento all’uso della elettronica allo scopo di variare alcuni parametri del motore (centralina del motore, peraltro unificata). Per quanto riguarda il ritardo di accensione, sì, è vero. Ma per quanto riguarda il ritardo della chiusura delle valvole di scarico (atto ad enfatizzare la combustione di un quantitativo di benzina all’interno dei collettori di scarico, con conseguente effetto “energizzante” dei gas di scarico in corrispondenza del profilo estrattore) non si interviene sulla centralina, bensì sul diagramma della distribuzione, ossia sugli alberi a camme. E attenzione a non far rimanere troppo aperte le valvole di scarico: pena, una dannosa perdita di potenza.

Per quanto riguarda il ritardo di accensione e della combustione di una quantità minima di carburante all’interno degli scarichi il discorso è più complesso. Anche in proposito, se ne sono lette di ogni colore (facendo riferimento ad articoli apparsi su illustri settimanali…). Anzitutto, quando la farfalla è chiusa non è vero che non dovrebbe esserci afflusso di gas!! Ma che scherziamo!? Anche se levo acceleratore o addirittura sto al minimo, eccome se i gas di scarico fuoriescono dai terminali!! Altrimenti, dove vanno a finire? Di certo, non rimangono all’interno della camera di combustione: il motore gira e le valvole si aprono e si chiudono!

Insomma, il “trucco” risiede nello sfruttamento dell’energia cinetica dei gas di scarico, ossia del loro intrinseco effetto eiettore, allo scopo di velocizzare la lamina d’aria.

La FIA, tanto per cambiare, vieterà tali dispositivi, oltre a regolare e controllare ancor più rigidamente le mappature dei motori. Un regime poliziesco davvero irritante.

La Red Bull RB7-Renault, vettura che grazie a quel geniaccio di Adrian Newey è in grado meglio delle altre monoposto a sfruttare tali benefici, sarà penalizzata? E fa bene La Red Bull a parlare di “favori alla Ferrari“?

Certamente, l’errore della FIA è duplice. Anzitutto, vietare soluzioni tecniche legittime, non pericolose e che non violano il regolamento è sciocco, insensato. È l’ennesimo appiattimento tecnico messo in atto dalla FIA. In seconda analisi, vietare gli scarichi “soffiati” e le particolari mappature motore significa punire ingiustamente la Red Bull (e tutti gli altri costruttori che utilizzano tali sistemi) in nome dell’equilibrio tecnico. Insomma, se vai più forte degli altri, devi essere punito e rallentato: un modo di ragionare e di intendere le corse davvero incomprensibile e sconsiderato.

La Ferrari favorita? Di certo, la Red Bull avrebbe dovuto evitare di accusare apertamente la Ferrari. Certo è che, sulla carta, la Ferrari (ma anche McLaren e soci) dovrebbe riuscire almeno a ridurre il gap dalla Red Bull. Di quanto, è impossibile prevederlo e quantificarlo.

Ma rimane un fatto, una verità incontrovertibile. Ad uscire sconfitte e con la propria credibilità azzerata, ancora una volta, sono la FIA e l’immagine della Formula 1.

Scritto da: Paolo Pellegrini

 

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15 Commenti

  1. ottimo articolo !

  2. Ancora una volta leggo un articolo degno di nota , scritto da Paolo Pellegrini.
    L’unica stonatura se mi viene concesso scrivere, riguarda la strumentalizzazione che viene fatta da tutti i giornalisti e purtroppo anche dal Pellegrini, sul volere a tutti i costi Ferrarizzare questa scelta della FIA, anche se in realtà (come certamente Pellegrini saprà) le proteste (sommerse) più vibranti sia sull’ala anteriore (musetto) mobile che sugli scarichi soffiati in rilascio, sono pervenute dalla McLaren e dalla Mercedes, mentre la Ferrari si è limitata a Domenicalizzare e quindi as osservare ed attendere gli sviluppi della questione, che certamente non nuoceranno alle Rosse, ma che sicuramente consentiranno alla seconda forza attuale del campionato di ridurre il gap e tentare un aggancio anche se solo con il mondiale costruttori.
    Detto questo non contesto che tutte le regole modificate o inventate a campionato in corso sono deleterie, anzi per quanto mi concerne è deleterio il Team di Ingegneri che studiano il regolamento della F1 e lo redigono.

  3. condivisibile su tutta la linea

  4. Con il dovuto rispetto, questo è il punto di vista e l’interpretazione di Paolo Pellegrini.

    • Non lo ritengo “l’interpretazione” di una persona (ovvero il signor Pellegrini) visto che per buona parte dell’articolo si parla prevalentemente di Tecnica e Storia e che quindi di “opinionabile” c’è poco.

      Per quanto riguarda la parte finale, il pensiero del signor Pellegrini è ampiamente condivisibile, ovvero la FIA ha messo l’ennesima toppa inutile ed ingiusta, atta a riequilibrare le forze in campo solo per “spettacolarizzare” questo sport, rendendolo in realtà sempre più noioso.

      Come già fatto notare la FIA dovrebbe limitarsi a scrivere regolamenti meno cervellotici e assolutisti (visto e considerato che nemmeno i suoi esponenti sono in grado di interpretarlo e farlo rispettare) dicendo cosa non si può fare, quanto al massimo si può spendere, e le dimensioni massime dei veicoli, motore compreso, e lasciare maggior libertà ai costruttori, non invalidando la sicurezza, in modo che diverse soluzioni tecniche nascano al fine di rendere più avvincente questo sport, meno cervellotico, e sopratutto più vicino a ciò che era, ovvero un laboratorio di sperimentazione.

  5. Sig. Paolo, complimenti per il suo ottimo articolo, lei è capace di far capire cose complicatissime anche ad un ignorante come me.

    Detto questo, ci sarebbe solo una cosa da fare: Regolamentare peso e cilindrata dei motori. inserire regole ferree per quanto riguarda la sicurezza dei piloti e degli addetti ai lavori e lasciare libero il resto.
    Chi lavorerà meglio meriterà di vincere il campionato.
    E riaprire i test! e che cavolo!

  6. …e quando era la Ferrari a vincere e stravincere con il trio Todt-Brawn-Schumacher?….anche in quell’occasione la FIA tento in tutti i modi di cambiare regole a sfavore della Ferrari…nonstante ciò riuscimmo a vincere dal 2000 al 2004…….da una parte è un bene questo cambio di regole….vedremo finalmente se Sebastian Vettel è in grado di reggere la pressione che gli metteranno Alonso e Hamilton abiatuati a darsele di santa ragione fra di loro e quindi sono belli temprati…XDXDXD
    A Montecarlo non è stato favorito Vettel dalla Safety Car???….io onestamente ho cambiato subito canale quando avevo ormai capito che non ci sarebbe nessuna lotta nelgli ultimi giri. L’unica squadra esente da questi cambiamenti regolamentari secondo me era ed è la McLaren….con il suo pupillo Hamilton….ricordo le porcate di Mosley e soci…

  7. L’articolo di Paolo Pellegrini è tecnicamente corretto, però andrebbe segnalato anche l’aumento del consumo di carburante che nasce da questo dispositivo; tanto è vero che sembra che la RB ne faccia un uso esteso in qualifica, e guadagna 7-8 decimi agli avversari, mentre in gara è utilizzato con parsimonia, tanto è vero che il gap tra RB. McLaren e Ferrari è decisamente minore.
    Il divieto di utilizzo del dispositivo è come al solito un patetico tentativo di salvare un mondiale altrimenti ucciso dalla superiorità manifesta delle Red Bull, un maldestro accrocco formale per dare un po’ di fiato a questo mondiale, già, ahimé, delineato a favore delle creature di Newey.
    Un piccolo appunto: ritengo che si dovrebbe parlare più propriamente di scarichi “soffianti”, visto l’uso che si fa dei gas di scarico all’interno del diffusore, ameno che non si voglia intendere “soffiati” sul diffusore.
    Giuseppe

  8. proprio ora che c’eravamo arrivati anche noi …. con tutte le nostre analisi …. infatti vi dico sempre che devo analizzare …

    • Gentili lettori,
      anzitutto, grazie per gli apprezzamenti e per gli interessanti commenti da Voi lasciati.
      Ci tengo a precisare alcune cose. Che alcuni giornalisti del settore stiano strumentalizzando in Italia la faccenda scarichi “ferrarizzandola” è innegabile. Però, credo non si tratti del caso del sottoscritto. Ho solo riferito le notizie: la Red Bull, dopo la decisione FIA, ha accusato la Ferrari. E ripeto, ingiustamente: avrebbe dovuto scagliarsi solo e soltanto contro la FIA!
      Il commento di Blade Runner, inoltre, è puntuale. Effettivamente, questo ritardo della chiusura delle valvole di scarico fa lievemente aumentare i consumi. Ma è un valore ampiamente calcolato e preventivato e che non influisce sul consumo globale nell’arco di un GP.
      In risposta a LaMax. Peso e cilindrata dei motori sono già regolamentati: la cilindrata, attualmente, è di 2400cc, il peso minimo dei motori di 95Kg. Del resto, in Formula 1, la cilindrata è stata sempre regolamentata e fissata ad un massimo consentito. Per quanto riguarda i test…concordo ampiamente con te! Test liberi.

  9. Dopo aver letto questo eccellente e preciso articolo di Paolo Pellegrini, mi pongo una domanda:
    Perchè sulla carta stampata nostrana non si legge mai nulla di paragonabile, sotto il profilo tecnico- documentale? Ai lettori le risposte. Circa il comportamento della FIA, concordo pienamente che tratta di ennesima, grave ingerenza regolamentare con il solo scopo di punire chi è più bravo.

  10. salve.. personalmente gredo che la fia abbia sbagliato a bandire il dispositiovo io dato che le vetture nn si possono toccare doppo le prove gli avrei obligati a utilizarlo anche in gara e poi avremo visto se il gioco ne valeva la canadela ,datto che il consumo di carburante e più elevato il rischio di rottura del motore e piu alto perche più sollecitati non so fino a che punto ci sarebbe il vantaggio di usare il dispositivo (o mappatura)comunque questa e solo la mia opinione a voi tutti vi auquro un buon granpremi di europa come meglio desiderate

  11. Prima di tutto un vivo complimento per la correttezza e la chiarezza di esposizione nonchè per la competenza. Finalmente un articolo scritto con cognizione di causa senza un sottofondo tifoso-calcistico-dilettantesco di cui non solo la stampa (tacendo ovviamente la televisione) ma persino internet ormai è satura al 100%!

    Sul problema in oggetto c’è veramente poco da aggiungere… Sicuramente non dal punto di vista tecnico.
    Quanto al comportamento della FIA in proposito sono ormai un buon 15 anni che si persegue ad ogni costo un tentativo di colpire sistematicamente l’eccellenza tecnica o agonistica. Ricorderete tutti le varie modifiche regolamentari introdotte nel tempo per penalizzare appunto soluzioni tecniche che squilibravano il campionato.

    Vorrei però sottolineare le eccezioni, a mio avviso ancora più rivelatrici!
    Come la stagione 2009 falsata dall’aver permesso un’escamotage tecnico palesemente fuori dallo spirito regolamentare seguito dagli anni ‘80 e probabilmente (da quanto mi è dato capire) pure al limite dell’interpretazione letterale dello stesso e che ha portato al caso unico nella storia della F1 di una scuderia che nel giro di 1 anno passa dall’ultimo posto al primo addirittura al mondiale.

    E se permette un passaggio prettamente sportivo… Quante penalizzazioni assurde furono comminate ad Alain Prost nel 93? Quante a Schumacher nel 94? tutto per forzare un briciolo di interesse in situazioni di egemonia… E lasciamo correre tutto quello che ha mandato giù Alonso (penalizzazione a Monza 2007 ed in Ungheria su tutto…).
    Ma come mai nel quasi decennio di monopolio Ferrari-Schumacher non si vide quasi mai un intervento in gara se non per penalizzare i pochissimi sorpassi peraltro sempre al limite per tutti i noti motivi?

    Per come la vedo io, cosi come il ricambio generazionale tra i piloti ha risolto molte cose forzando la dipartita di molti mediocri (sarò qualunquista ma se Schummy ha vinto tutto quel che ha vinto è in primis dovuto alla totale mancanza di concorrenza…) e oggi abbiamo davvero dei buoni piloti incompetizione, bisogna solo sperare che una cosa simile avvenga nella dirigenza FIA anche se JT ricorda troppo un mafioso per poterci sperare e cmq la vita media di un dirigente è MOLTO più lunga di quella agonistica…

    Chiudo: ho messo il sito come home page, seguirò con attenzione tutti i tuoi futuri articoli Paolo. Continua cosi!!!

  12. grande Pellegrini !!!! è veramente un piacere leggere i tuoi articoli…

    una domanda/curiosità…

    hai scritto: “immettendo benzina nei collettori di scarico, si alza la temperatura dei gas di scarico”

    presuppongo che intendi dire che immettendo carburante nei collettori, avvenga anche la sua combustione grazie alla temperatura dei gas di scarico (come appunto nei turboreattori)… ma se invece non avviene nessuna combustione, come credo che avvenga nei motori alternativi, l’effetto non è quello di abbassare proprio la temperatura dei gas di scarico immettendo la benzina ??

    continua a scrivere articoli quando puoi !!

    FORZA FERRARI !!!

  13. Articolo interessante ma ha una lacuna.
    alla fine degli anni 80 gli scarichi soffiati non furono abbandonati ma furono banditi con una regalo ad hoc. la regola imponeva che nessun elemento in movimento potesse influire sull’aerodinamica a meno che il suo scopo primario non fosse differente. in questo caso gli scarichi fanno parte del motore che è considerato elemento in movimento(avendo una infinita di parti in movimento durante il suo funzionamento). gli scarichi fanno parte del motore e sono quindi anch’essi considerati parti in movimento. essendo posizionati in modo tale da influire volontariamente sulla aerodinamica, il loro scopo primario, in quella posizione, è l’effetto suolo. quindi in realtà la FIA non ha cambiato le regole ma ha solo fatto applicare il regolamento esistente. Adrian newey ha cercato di passare sopra al regolamento e gli è andat abene per un anno e mezzo fin che in mclardren non si sono ricordati che c’era una regola in merito.