Mercedes/Ferrari, porpoising: la differenza è nel fondo?

F1. La stagione 2022 è l’annata caratterizzata dalla più grande rivoluzione aerodinamica dal 1982.  A essere cambiata radicalmente è la filosofia progettuale sulla quale sono state realizzate queste auto. La maggior parte del carico aerodinamico è ora generato dell’effetto Venturi.

Il diffusore è stato ampliato nelle sue dimensioni per incrementare la deportanza al retrotreno e per lavorare in sinergia con il fondo della vettura. Ambedue gli alettoni sono stati rivisti nel design, con un profilo alare semplificato. I bargeboards all’ingresso delle pance laterali, opere di elaboratissima micro-aerodinamica, sono stati eliminati. Dopo nove anni è stata reintrodotta la beam-wing a doppio profilo alare sotto all’ala posteriore per incrementare il carico aerodinamico generato dal retrotreno.

I cerchioni sono stati maggiorati nelle dimensioni passando da 13 a 18 pollici. Infine è stato introdotto il nuovo biocarburante E10, una miscela composta al 90% da combustibili fossili e al 10% da etanolo, che ha comportato una perdita iniziale di potenza stimata in circa 20 CV. Il peso minimo è incrementato da 752 kg a 795 chilogrammi.

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Svariate novità della nuova generazione delle F1 che hanno rappresentato un moltitudine di nuove sfide progettuali ma anche nuovi grattacapi tecnici da risolvere. Una delle criticità emerse con la nuova generazione di monoposto è quella relativa al fenomeno del porpoising. Il pompaggio aerodinamico si verifica sui rettilinei o nei tratti curvilinei da percorrere in pieno, come si è denotato all’Albert Park Circuit dalla curva 8 alla curva 9. In queste circostanze si nota come la vettura saltelli frequentemente a causa del fatto che vi sia un distacco continuo della vena fluida dal fondo della vettura, il che porta a delle oscillazioni che si ripercuotono su tutta la monoposto.

Questo si verifica quando il carico verticale aumenta progressivamente sulla vettura di F1, per via delle forze aerodinamiche delle forze generate, al punto che il passaggio dell’aria al di sotto del fondo si assottiglia al tal punto da far stallare l’elemento.


Il fenomeno del pompaggio aerodinamico si è denotato in modo spiccato su alcune vetture, come ad esempio la Mercedes. Altre non ne sono mai state particolarmente soggette, McLaren, mentre Alpine e Ferrari stanno lavorando alacremente sulla modellazione del fondo al fine di mitigarlo sempre di più fino alla completa estinzione o quasi con aggiornamenti mirati che si stanno rivelando efficienti e validi in questo senso.

Tuttavia, per il costruttore di Stoccarda questo aspetto tecnico sta rappresentando una problematica non indifferente, dato che è ancora ben visibile sulle vetture di Lewis Hamilton e George Russell. La W13 E Performance è afflitta da questa cronica presenza del porpoising che ne sta limitando il potenziale tecnico e prestazionale. La zona nella quale sono giunti i maggiori upgrade aerodinamici al fine di mitigare questo fenomeno è quella del fondo anteposta agli pneumatici posteriori.

F1, George Russell poco prima di tagliare il traguardo del GP d'Australia 2022 per il suo primo podio in Mercedes
George Russell poco prima di tagliare il traguardo del Gp d’Australia 2022 per il suo primo podio in Mercedes

Questa zona di una vettura di F1 rappresenta un punto cruciale per generazione del carico aerodinamico. Con la differenza di pressione dell’aria che vi è tra i due lembi (superiore e inferiore) si crea, in questo punto nevralgico della monoposto, un vortice corposo che va canalizzato in modo da mitigare la scompenso aerodinamico che si verifica. Ragion per cui per limitarlo sono state messe a punto nuove specifiche del fondo da parte di diverse scuderie con appendici longitudinali rialzate davanti agli pneumatici posteriori in modo da evitare che l’effetto di quel vortice corposo porti la bassissima pressione dell’aria, che si genera per l’elevata rotazione, ad un eccessivo abbassamento del fondo della monoposto.

In occasione della tappa inaugurale della stagione F1 2022, la Mercedes aveva testato nelle PL1 una nuova tipologia del fondo vettura sulla monoposto di Hamilton. La nuova specifica prevedeva un’ondulazione di qualche centimetro in ampiezza per ottenere un fondo più basso o più alti nei differenti punti della superficie aerodinamica.

F1
Lewis Hamilton, Mercedes AMG F1 W13

L’obiettivo era quello di modificare il flusso d’aria che scorre al di sotto della vettura e ‘fuoriesce’ per l’ampia differenza di pressione dell’aria che vi è tra il lembo superiore e quello inferiore del fondo stesso. Il fondo senza ondulazione in quell’area specifica, è stato soggetto una flessione eccessiva direttamente proporzionale all’incremento del carico verticale al quale la monoposto è soggetta.

In aggiunta all’escursione verticale degli elementi sospensivi al retrotreno, l’abbassamento generale del fondo si amplia ulteriormente. Questo comporta il flusso di passaggio dell’area ad assottigliarsi al punto tale che si verifica un distacco aerodinamico che porta al saltellamento sui rettifili. Questa tipologia di fondo, aggiornata nelle sezione centrale per i motivi tecnici aerodinamici, è stata scartata.

La Mercedes è tornata alla soluzione antecedente ponendo l’accento sul fatto che, se dovesse risolvere la problematica tecnica del porpoising senza modificare il disegno originale del fondo, potrebbe estrarre il massimo potenziale aerodinamico dall’intero corpo vettura. Intervenire direttamente sul fondo muterebbe quella che è la filosofia aerodinamica sulla quale è stata progettata la W13 E Performance. Per questa ragione i tecnici di Stoccarda non vogliono stravolgere il design del fondo della F1 per mitigare il pompaggio aerodinamico. Il costruttore tedesco sta cercando delle alternative.

F1, confronto alare della Mercedes W13: in alto il design usato in Bahrain, in basso quello adoperato a Jeddah ed a Melbourn
Confronto alare della Mercedes W13: in alto il design usato in Bahrain, in basso quello adoperato a Jeddah ed a Melbourne

In occasione del GP Arabia Saudita la Mercedes ha testato una nuova ala posteriore. In virtù del fatto che il Jeddah Corniche Circuit sia un tracciato che richieda efficienza aerodinamica, quindi il giusto equilibrio aerodinamico tra carico generato in curva e bassa resistenza aerodinamica all’avanzamento, è stato portato un nuovo alettone posteriore presenza del flap di Gurney.

Si tratta di una piccola appendice aerodinamica che viene applicata, con estrema precisione angolare, sul bordo d’uscita alare. Il vantaggio è quello di un incremento della deportanza generata dall’alettone posteriore con un minimale aumento della resistenza aerodinamica all’avanzamento. Così facendo si può utilizzare un alettone posteriore dalla configurazione aerodinamica più scarica, che consente maggiore velocità di punta, e allo stesso tempo compensi parzialmente la perdita di carico aerodinamico generato con la presenza del flap di Gurney.

Con meno carico verticale applicato sulla monoposto, il fenomeno del porpoising si nota meno dato che vi è una minor forza applicata che porta la vettura a saltellare in modo meno marcato. Oltre alla ricerca dell’equilibrio aerodinamico, la Mercedes sta lavorando sugli assetti, nello specifico sulla calibrazione degli elementi sospensivi per avere un’altezza da terra più alta in modo che si crei meno porpoising.

Per questo motivo sulla W13 E Performance in Australia, terza tappa dell’annata della F1 2022, sono stati applicati 1.7 chilogrammi di sensori. Una maggiore altezza da terra attenua parzialmente il porpoising, anche se nella percorrenza della chicane sinistra-destra Waite delle curve 9-10 di Melbourne, si è notato come Hamilton e Russell fossero soggetti a un continuo cambio dell’altezza della terra nella percorrenza, 240 km/h, con conseguente variazione della deportanza generata della monoposto e nel trasferimento del carico tra i due assi nel cambio di direzione.

F1,il nuovo fondo della Ferrari F1-75
Il nuovo fondo della Ferrari F1-75

La Mercedes sembrerebbe dunque non voler stravolgere il progetto della W13 E Performance per ovviare il porpoising rivoluzionando il fondo della vettura, ma piuttosto cercare soluzioni alternative con un accurato studio in galleria del vento. La Ferrari, invece, ha quasi risolto la problematica del porpoising grazie al nuovo fondo portato in Bahrain, che ha fornito ottimi riscontri aerodinamici e prestazionali, indirizzando gli sviluppi futuri su questa specifica tecnica.

La sezione del fondo anteposta all’asse posteriore, quella dove si genera maggior carico verticale ma anche turbolenze dovute al rotolamento del pneumatico posteriore, delle coperture è stata tagliata per avere un minor flessione e una miglior gestione del vortice corposo che si crea per la disparità di pressione dell’aria.

La F1-75 è in parte ancora afflitta dal porpoising come si è denotato all’Albert Park Circuit, ma i tecnici della Scuderia di Maranello hanno trovato il bandolo della matassa sotto questo punto di vista senza stravolgere la filosofia progettuale della F1-75, cosa che invece teme la Mercedes con la W13 E Performance.

Con mirati upgrade aerodinamici sul fondo vettura nell’arco della stagione il pompaggio aerodinamico dovrebbe decrescere costantemente sino a svanire. In questo senso la Ferrari F1-75 potrà abbassare ulteriormente l’altezza da terra della monoposto, ammorbidendo anche gli elementi sospensivi, intervenendo sulle geometrie delle sospensioni così da creare ulteriore deportanza dal corpo vettura.


F1-Autore: Dennis Ciracì@dennycira

Foto: Scuderia Ferrari, Mercedes AMG F1, Albert Fabrega

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