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Assetto picchiato in F1: segreti e vantaggi (tecnica)

Photo by Clive Mason/Getty Images

Photo by Clive Mason/Getty Images

Il genio di un progettista emerge quando e come meno te lo aspetti. Adrian Newey, da oltre 20 anni, è una delle menti più acute ed apprezzate operanti in F1.

E anche da quando è approdato alla Red Bull ci ha abituato a trovate intelligenti. No, nulla di fantascientifico, bensì solo riedizioni e nuove interpretazioni di soluzioni tecniche risalenti ad anni o decenni or sono: la pinna stabilizzatrice dorsale (oggi, però, intesa più come cartellone pubblicitario, una moda o un “dispositivo di sicurezza” che una reale necessità da impiegare in circuiti veloci…), le sospensioni pull-rod, gli scarichi che sboccano in corrispondenza del profilo estrattore. Soluzioni, appunto, abbandonate e ripudiate per anni dalla F1.

Ed ultime in ordine di tempo, ecco affiorare dalla capoccia di Newey l’alettone anteriore flessibile (da chi scrive ribattezzato “ala attiva”) e l’assetto picchiato. Entrambe le soluzioni hanno debuttato nel 2010 e sono state confermate anche in questo 2011. Focalizziamo, ora, la nostra attenzione sul particolare e quasi estremizzato assetto picchiato che caratterizza le Red Bull e, in misura minore, anche altre vetture F1.

Anzitutto, è bene sgomberare il campo da ogni sciocco tentativo che mira a spacciare l’assetto picchiato quale ultima rivoluzione del momento. L’assetto picchiato (“rake”, rastrello, in inglese) è un espediente tecnico molto datato, ampiamente conosciuto ed applicato su qualsiasi tipologia di vettura da competizione, dalle Turismo alle formula (persino le F1 prima dell’era Red Bull…!!).

Anzitutto, per assetto picchiato non si intende il tipico beccheggio dovuto al trasferimento di carico in frenata. La tendenza ad abbassare il muso (“dive”), infatti, è un fenomeno che si verifica quando il centro di beccheggio si trova al di sotto del baricentro; al “dive” corrisponde lo “squat”, ossia la tendenza ad alzare il muso e ad abbassare la coda in accelerazione. Questi movimenti possono essere più o meno ampi; ciò dipenderà dal tipo di vettura e dalle caratteristiche di telaio e sospensioni. Ad ogni modo, per “rake” si intende un particolare assetto che mantiene le caratteristiche picchiate tanto staticamente quanto in corsa.

PIÙ INCIDENZA ALLE ALI
La ragione tecnica che ha spinto Newey a rispolverare il “rake” è presto detta: generare tanta deportanza. Come? Anzitutto, un assetto picchiato consente di caricare ulteriormente l’incidenza degli alettoni. Ricordate la funzione delle sospensioni attive? Rinfreschiamo la memoria: variare automaticamente in corsa l’altezza da terra proporzionalmente ai carichi, contrastare il rollio, gestire sempre automaticamente il rapporto tra altezza anteriore e posteriore. In rettilineo, la vettura “attiva” assumeva un assetto cabrato, “appoppandosi” sul posteriore e scaricando gli alettoni; in staccata, in curva e sul misto assumeva, al contrario, un assetto picchiato, appruandosi sull’anteriore e andando così a caricare le ali.

Questa, dunque, la prima funzione dell’assetto picchiato: guadagnare in deportanza caricando ulteriormente le ali. Naturalmente, la Red Bull, che non può giovarsi della compensazione automatica derivante dalle sospensioni attive (vietate), dovrà patire in modo più o meno vistoso una carenza di velocità di punta che, come vedremo, non è mai tra le più elevate.

ESTRATTORE PIÙ AMPIO
L’assetto picchiato, tuttavia, non aumenta i valori di deportanza solo agendo sull’incidenza alare. In questo senso, anche il fondo vettura ed il profilo estrattore recitano ruoli determinanti. Per capire meglio, aiutiamoci con la Figura 1.

Figura 1 - click to zoom

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Un assetto particolarmente picchiato, infatti, aumenta l’angolo del profilo estrattore. In sostanza, è come se il profilo estrattore venisse maggiorato nelle sue dimensioni in altezza, andando così a disegnare un angolo più ampio con il suolo. Un astuto escamotage affinché il profilo estrattore (da regolamento, assai minuto, praticamente minuscolo!) lavori una portata d’aria maggiore. Infatti (salvo congelamenti o unificazioni regolamentari), nei circuiti a medio e alto carico si è soliti sovradimensionare i profili estrattori del Venturi (e, al contrario, ridurne le dimensioni nei tracciati a basso carico). Tale operazione di adeguamento dimensionale non è casuale: infatti, il Venturi è attraversato da una portata definita dalla sezione d’uscita. Ecco, dunque, spiegato il motivo per cui quando c’è bisogno di maggiore affetto suolo, occorrono profili estrattori più abbondanti, più assottigliati quando occorre privilegiare la velocità di punta.

RAKE E “ALA ATTIVA”
Ma non è tutto. Sin dallo scorso anno, l’assetto picchiato della Red Bull è stato messo in relazione alla particolare fattura dell’alettone anteriore, molto flessibile e vicino al suolo. Alcuni hanno interpretato questa palese flessibilità dell’ala (legale) quale diretta conseguenza dell’assetto picchiato. Senza dubbio, una inclinazione di tutta la vettura in avanti comporta un avvicinamento dell’ala al suolo (paratie laterali verticali comprese), peraltro molto positivo poiché va ad amplificare l’effetto suolo all’anteriore (sezione di passaggio più stretta, aria più veloce, più depressione), nonché a contenere i flussi laterali che tendono a penetrare dall’esterno. Tuttavia, il “rake” non spiega la flessibilità vistosissima dell’alettone anteriore, evidentemente figlia di altre scelte tecniche e costruttive.

ATTENZIONE ALLE ALTEZZE E ALLO SKID BLOCK
Ma ecco i primi grattacapi all’orizzonte. Anzitutto, un distacco eccessivo del fondo vettura (profilo estrattore incluso) dal suolo implica una matematica perdita di effetto suolo (specie in assenza di minigonne laterali), poiché si va ad ampliare altrettanto eccessivamente la sezione di passaggio dell’aria tra suolo e fondo: il che significa aria più lenta, flussi laterali penetranti dall’esterno, minor depressione. Da qui, l’impiego degli scarichi posti in corrispondenza del profilo estrattore del Venturi, grazie ai quali è possibile attivare al massimo la funzione del profilo estrattore stesso, energizzando il flusso d’aria e allontanando lo spettro di un distacco della vena fluida dalle pareti del profilo. Pertanto, alzare il retrotreno è sempre operazione che necessita della massima cautela, in quanto può sortire l’effetto contrario: notevole perdita di carico aerodinamico.

E ancora. Oltre che poter comportare un maggior rollio (di pochi millimetri, ma molto importanti), un assetto molto rialzato al posteriore può implicare un eccessivo sfregamento del pattino (skid block) posto centralmente sotto il Piano di Riferimento (Reference Plane). Infatti, se alzo molto dietro e non alzo un poco anche davanti, la zona più avanzata del fondo (ossia, il prolungamento che si estende sino all’uscita delle ruote anteriori) toccherà inevitabilmente il suolo. Quindi, occorre prima alzare leggermente anche l’assetto anteriore affinché si ripristini la giusta distanza dal suolo del fondo vettura. Allo stesso tempo, non bisogna immaginare la zona più avanzata del fondo delle Red Bull più radente al suolo rispetto alle vetture concorrenti. Infatti, dalle immagini analizzate, si vede molto bene che, anteriormente, la zona più avanzata del pattino centrale presenta una distanza dal suolo in linea alle altre vetture, ossia pari a pochi millimetri.

Ciò che differenzia in maniera eloquente la Red Bull dalle altre vetture è l’angolo del fondo vettura (e quindi anche del pattino centrale) rispetto al suolo. Le vetture che non presentano un assetto picchiato (o che lo hanno appena picchiato) sono caratterizzate da un fondo che riposa in posizione mediamente parallela al suolo. Ciò equivale ad un angolo con il suolo assai più stretto o, addirittura, nullo. Al contrario, un assetto accentuatamente picchiato comporta un fondo vettura che, come già descritto, va a disegnare un angolo con il suolo più aperto. Pertanto, la parte più avanzata dello skid block entra quasi “di spigolo” in direzione della strada; in sostanza, l’area più vicina al suolo (pochi millimetri di distanza dalla strada) è costituita dai primissimi centimetri del bordo d’ingresso dello skid block stesso.

Nelle moderne monoposto a muso alto, caratterizzate generalmente dal fondo piatto scalinato, la zona più radente al suolo coincide, appunto, con il pattino centrale, il cui ingresso costituisce la strozza del Venturi. In F1, esso si estende longitudinalmente da un punto situato 330mm dietro l’asse-ruote anteriori sino all’asse-ruote posteriori. Ma è fondamentale, però, che tutto il pattino non strisci più del dovuto sull’asfalto. Lo skid block, infatti, è rigidamente regolamentato e deve essere realizzato dai costruttori secondo norme codificate nel regolamento e disegni FIA allegati al regolamento tecnico stesso (Figura 2).

Figura 2 - Click to zoom

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Lo spessore del pattino è fissato a 10mm (+/- 1mm di tolleranza), mentre la larghezza è di 300mm (+/- 2mm di tolleranza). Inoltre, il pattino è a “usura controllata”. A vigilare sulla regolare usura dell’elemento intervengono 4 fori dal diametro di 50mm (uno posto all’estremità anteriore, due centralmente ed uno alla estremità posteriore) e 2 fori dal diametro di 80mm, collocati dietro il già citato foro anteriore di 50mm.

Poiché, appunto, un totale di 3 fori è disposto nella zona anteriore del pattino, deduciamo un fatto: per quanto picchiato possa essere un assetto, è indispensabile assicurare necessariamente una distanza di “sicurezza” dal suolo del pattino stesso, affinché non si inciampi in squalifiche a seguito di usura non conforme.

Del resto, il fondo scalinato munito di skid block è stato introdotto alla metà degli Anni 90 al fine di scongiurare assetti estremi, caratterizzati da fondi vettura vicinissimi al suolo (che belli che erano…!). Oggi, la presenza del pattino rende impossibile avvicinare eccessivamente il fondo al suolo: se il pattino striscia più del dovuto e l’usura non è conforme, scatta la squalifica.

È possibile, allora, quantificare con precisione quanto il retrotreno della Red Bull sia stato rialzato? Il “dilemma” è questo: se abbasso di un 1 centimetro davanti, il posteriore si alza molto di più! Mediamente, l’altezza da terra del Piano Rialzato (Step Plane) si aggira attorno ai 55-60mm. Va ricordato che il regolamento non specifica alcuna altezza minima da terra, ma parla solo ed esclusivamente di altezze rispetto al Piano di Riferimento. Ebbene, lo Step Plane deve trovarsi ad almeno 50mm di distanza sopra il Reference Plane.

Per quanto concerne l’assetto picchiato, si vocifera di innalzamenti del retrotreno di ulteriori 15-20mm, tali da accrescere l’altezza da terra dello Step Plane delle Red Bull sino ad un massimo di 70-75, forse 80mm. Naturalmente, essendo il fondo molto inclinato verso il davanti, queste altezze davvero sensibili sono riscontrabili e misurabili solo per lo Step Plane in corrispondenza delle ruote posteriori e del profilo estrattore, aree ove si raggiunge la massima distanza del fondo dal suolo (vedi ancora Figura 1).

RED BULL, VETTURA A “TUTTA DEPORTANZA”
L’assetto vistosamente picchiato delle Red Bull (RB6 nel 2010 e RB7 nel 2011) è uno dei tanti indizi seminati da Newey circa i basilari intenti progettuali che caratterizzano le monoposto del team anglo-austriaco e, più in generale, tutte le moderne monoposto di F1 (ma non solo…). Intenti che culminano nella maniacale ricerca della deportanza, fattore che oggigiorno ricopre un ruolo assai più importante rispetto al coefficiente di resistenza. Il cosiddetto Cx, infatti, sarà fortemente penalizzato al crescere della downforce: effetto suolo e deportanza, infatti, producono resistenza aerodinamica, ossia maggior resistenza all’avanzamento.

In questo senso, possiamo definire a ragione le Red Bull monoposto “a tutta deportanza”. Come accennato in precedenza, le monoposto anglo-austriache non fanno della velocità di punta la loro arma vincente. Posto il fatto che, oggigiorno, le velocità massime registrate dalle F1 risultano alquanto livellate (con questi regolamenti…) e che basta scaricare le ali per far registrare ottime velocità di punta (come fatto proprio dalle Red Bull nell’ultimo GP di Spa-Francorchamps), è bene sottolineare quanto le Red Bull facciano segnare velocità generalmente sotto le aspettative. Il profano, infatti, è orientato a pensare che la vettura vincente sia sempre e dappertutto anche la più veloce! Nulla di più falso. Infatti, specie nei tracciati stradali misti, le velocità di punta costituiscono sì un aspetto importante ma tutt’altro che determinante. Diamo un po’ di numeri.

GP Italia 2010, qualifiche:
1° Alguersuari, 348 Km/h
12° Webber, 339.4 Km/h
17° Vettel 336 Km/h

GP Belgio 2010, qualifiche:
1° Massa, 312 Km/h
2° Vettel, 307 Km/h
6° Webber, 306.2 Km/h

GP Cina 2010, qualifiche:
1° Hulkenberg, 310 Km/h
9° Vettel, 308 Km/h
19° Webber, 304.1 Km/h

GP Spagna 2010, qualifiche:
1° Alonso, 311.9 Km/h
20° Vettel, 302.9 Km/h
21° Webber, 302.9 Km/h

GP Malesia 2010, gara:
1° Hamilton, 300.6 Km/h
14° Vettel, 291 Km/h
17° Webber, 290 Km/h

GP Canada 2010, gara:
1° Petrov, 324.7 Km/h
20° Vettel, 312.1 Km/h
21° Webber, 312.0 Km/h

GP Giappone 2010, qualifiche:
1° Button, 310.3 Km/h
12° Webber, 305.6 Km/h
15° Vettel, 304.9 Km/h

GP Ungheria 2010, qualifiche:
1° Liuzzi, 294.5 Km/h
14° Vettel, 286 Km/h
24° Webber, 282.2 Km/h
Da segnalare, nel 2010, le ottime prestazioni velocistiche delle Renault di Petrov e Kubica, spinte dallo stesso Renault RS27 che equipaggia anche le Red Bull. E passiamo al 2011.

GP Australia, qualifiche:
1° Kobayashi 314.2 Km/h
17° Vettel, 308.3 Km/h
18° Webber, 308.3 Km/h

GP Malesia, qualifiche:
1° Sutil, 311.4 Km/h
10 Vettel, 304.8 Km/h
12° Webber, 304.3 Km/h

GP Cina, qualifiche:
1° Heidfeld, 322.6 Km/h
11° Vettel, 316.9 Km/h
16° Webber, 316.0 Km/h

GP Turchia, qualifiche:
1° Perez, 322.6 Km/h
16° Vettel, 312 Km/h
17° Webber, 311.9 Km/h

GP Spagna, gara:
1° Perez, 330.1 Km/h
17° Webber, 314.9 Km/h
22° Vettel, 311.9 Km/h

GP Montecarlo, qualifiche:
1° Sutil, 285.6 Km/h
15° Vettel, 280.1 Km/h
20° Webber, 278.6 Km/h

GP Canada, qualifiche:
1° Alguersuari, 324.2 Km/h
7° Vettel, 320 Km/h
12° Webber, 318.3 Km/h

GP Europa, qualifiche:
1° Rosberg, 317.5 Km/h
19° Vettel, 312.3 Km/h
20° Webber, 312.1 Km/h

GP Gran Bretagna, qualifiche:
1° Rosberg, 314.3 Km/h
8° Vettel, 308.3 Km/h
10° Webber, 308.1 Km/h

GP Ungheria, qualifiche:
1° Schumacher, 300.5 Km/h
8° Webber, 295.1 Km/h
11° Vettel, 292.2 Km/h

La tendenza del 2010, come si evince dai dati, non è mutata in questo ampio scorcio di 2011. Le Red Bull, pertanto, non spiccano in quanto a velocità di punta. Naturalmente, il valore della velocità massima è alquanto ballerino e non sempre racconta il vero: basta variare di pochi gradi l’incidenza delle ali per far volare una vettura che, in qualifica e in gara, non va oltre la 12^ posizione. E poi, dipende dai tracciati.

Eppure, i dati ci dicono che Newey ha privilegiato la deportanza rispetto alla penetrazione aerodinamica. Del resto, i tracciati in calendario sono tutti ad alto-medio carico (Spa-Francorchamps compreso), eccezion fatta per Monza.

Nonostante i dati parlino chiaro, non mancano le voci fuori dal coro. Infatti, più di qualcuno motiva la “scarsa” (si fa per dire…) velocità di punta delle Red Bull tirando in ballo la insufficiente potenza del motore Renault RS27. Tuttavia, questa obiezione pare non reggere. Infatti, nel 2008, la Renault era stata autorizzata dalla FIA a metter mano al proprio motore; grazie a questa volontariamente sottaciuta deroga, i motori Renault guadagnavano sottobanco circa 30-35 CV, uguagliando così le potenze espresse dalle unità Mercedes e Ferrari. E poiché i motori sono congelati nello sviluppo, nella fattura, nelle prestazioni (se ci sono 10 CV di differenza tra i “vari” motori è grasso che cola…) ed ormai considerati accessori unificati, è inutile tirare in ballo i motori per spiegare le eventuali differenze di prestazioni. Mettiamocelo in testa una volta per tutte: in F1 c’è il motore unico. Se la Red Bull non brilla per velocità massima, le cause sono da ricercare nelle peculiarità progettuali della sua aerodinamica.

RAKE: CHE FARE?
Non esiste un unico dettame, ma solo alternative. Ebbene, l’adozione di un assetto particolarmente picchiato, come abbiamo analizzato, può comportare benefici e svantaggi. Naturalmente, la sua adozione dipende, anzitutto, dai tracciati: evidentemente, in un circuito estremamente veloce (di fatto, solo Monza) non converrebbe accentuare il “rake”. La Red Bull, nell’ultimo GP di Spa, grazie anche al “rake” ha potuto scaricare molto le ali (e ancor di più sarà a Monza, ovviamente), non perdendo in deportanza ma guadagnando in velocità di punta. Ma Spa, per quanto veloce, è un tracciato da medio carico.

Allo stesso tempo, un assetto più convenzionale (cioè con il fondo mediamente parallelo al suolo) rimane una eccellente alternativa, poiché presenta altri numerosi vantaggi. Ad iniziare da una sezione di passaggio tra fondo e suolo più stretta. Perché abbandonarlo? Eppure, i rivali della Red Bull, pur di pareggiare le prestazioni della imprendibile monoposto di Newey, sono disposti a copiarne anche l’assetto picchiato. Ma non è detto che funzioni allo stesso modo

Scritto da: Paolo Pellegrini

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4 Commenti

  1. Articolo ben fatto…sebbene queste siano cose che i veri appassionati dovrebbero già sapere, ogni tanto rispolverare un po’ di tecnica fa senz’altro bene!

  2. Che sport eccezzionale che e’ la Formula 1!!!!!!!!!!!

    • eccezionale con una zeta…………. sono costernato!

  3. Appena ho letto il titolo ho capito che si trattava di un pezzo dell’ottimo Paolo Pellegrini: è sempre un piacere leggerti, mi chiedo sempre che studi hai fatto per sapere tutte queste cose :) Io ammetto la mia ignoranza

    Già che ci siamo, ci parli anche delle sospensioni pull-rod? Magari imparo qualcosa anche di quelle :)