F.1 analisi tecnica di Giorgio Piola

Analisi tecnica: i concetti che dividono Mercedes, Ferrari e Red Bull

Mercedes e Red Bull hanno interpretato le regole 2017 in modo diametralmente opposto, mentre la Ferrari si è inserità a metà fra le due. Scopriamo quali sono le grandi differenze nelle soluzioni che sono state adottate dai tre top team.

Tra i top team che sembrano occupare le prime file della griglia di F.1, Mercedes e Red Bull hanno presentato monoposto dalle filosofie aerodinamiche che non potrebbero essere più diverse, mentre la Ferrari ha apparentemente accettato la sfida con qualcosa che si pone in mezzo fra le due.

Daniel Ricciardo, Red Bull Racing RB13
Daniel Ricciardo, Red Bull Racing RB13

Photo by: XPB Images

Il primo ostacolo importante che si deve superare per comprendere le diverse filosofie in gioco è capire l'assetto Rake. Si tratta di un concetto che è quasi diventato sinonimo di Red Bull, perché la ricerca della squadra di Milton Keynes è stata finalizzata ad abbassare il muso e tutto lo studio aerodinamico è stato costruito intorno a questo concetto aerodinamico. Ma allora bisogna chiedersi come mai gli altri due team non abbiano seguito questi dettami estremi nella progettazione delle loro monoposto, preferendo controllare l'altezza da terra e cercare alcuni compromessi.

La Red Bull, sotto la guida di Adrian Newey, ha man mano perfezionato l'assetto Rake dopo la sua introduzione avvenuta con i regolamenti del 2009, per cercare di compensare  le norme che avevano gradualmente ridotto il carico negli otto anni successivi. Insomma l’assetto Rake è sempre rimasto un pilastro di Milton Keynes.

Le regole 2017 in realtà consentono di accentuare la filosofia del Rake, data la riduzione di 100 mm della lunghezza dello splitter del T-Tray, che permette ai progettisti delle monoposto di limitare sensibilmente la superficie del fondo che può strisciare sull’asfalto, lasciando un maggiore ambito d'azione.

A questo punto è giusto dire che, mentre la Red Bull ha continuato a spingere sul concetto dell’assetto Rake più estremo, la Mercedes si è orientata su tema del tutto opposto che, invece, cerca la stabilità della monoposto puntando a mantenere un’altezza da terra il più costante possibile.

La Ferrari sembra avere seguito più da vicino i dettami della Red Bull, ottimizzando i cambiamenti solo a determinate aree della macchina, nel tentativo di incrementare il flusso da espandere nel diffusore posteriore.

Partire davanti

Con l’assetto Rake c’è la possibilità di abbassare il muso e così si rende più efficiente l’ala anteriore che si avvicina maggiormente all’asfalto, aumentando l’effetto suolo e migliorando la qualità di flussi che essa genera.

Mercedes W08 vs Red Bull Racing RB13 vs Ferrari SF70H
Mercedes W08, Red Bull Racing RB13 e Ferrari SF70H: diverse concezioni di flap anteriori

Photo by: XPB Images

Quando si osserva l’ala anteriore della Red Bull e la si confronta con quella di Mercedes e Ferrari, appare evidente quanto quella della RB13 sia molto più vicina al suolo a causa dell’assetto Rake e questo dovrebbe contribuire a indirizzare il flusso d'aria dove serve con una maggiore efficienza e con una minore necessità di porvi dei rimedi più a valle.

Per esempio, prendiamo l’area dove si genera il vortice Y250. Stiamo parlando delle due estremità della sezione neutra del profilo principale (che si estende per 250 millimetri su entrambi i lati dalla linea centrale della macchina) che la FIA ha voluto a partire dal 2009: da allora le squadre hanno cercato di influenzare proprio quella zona per trarre dei benefici aerodinamici sia con il posizionamento della telecamera, sia usando i piloni che sostengono il muso o con l’altezza del naso rispetto all’asfalto.

Quest’anno Mercedes e Ferrari hanno continuato a seguire la stessa strada di sviluppo che avevano seguito nelle stagioni precedenti, con i flap supplementari (freccia blu) che cercano di non influenzare il vortice Y250 che si genera alla congiunzione del tratto neutro dell'ala.

La squadra di Brackley ha cercato di esasperare le forme del profilo principale per creare un vortice Y250 molto energizzato, mentre la Red Bull ha avuto un approccio molto diverso, visto che la RB13 dispone di un’ala più piatta nella congiunzione con il tratto neutro.

Quest'anno i flap sono stati ridisegnati con una forma ad arco (freccia blu), per non condizionare il vortice Y250.

Altre differenze si notano nel modo in cui il flusso d'aria investe i profili anteriori e cerca di evitare l’impatto con la gomma più larga, passando sul lato esterno del pneumatico. Red Bull e Ferrari supportano l’azione dell'ala anteriore, con il flusso che esce dai mozzi soffianti, in modo da rimodellare la scia che si genera dietro al pneumatico anteriore.

Il disegno del tunnel sull’ala Mercedes è simile a quello che aveva introdotto nel 2015. Il concetto della Red Bull non si discosta molto da quello della RB12, mentre è interessante osservare cosa succede sul marciapiede arcuato all’esterno della bandella laterale per cambiare l’andamento del flusso.

Uscire allo scoperto

Mercedes W08 front suspension
Mercedes W08: la sospensione anteriore con il pivot

Disegno by: Giorgio Piola

La Mercedes ha deciso di spostare il punto di attacco del triangolo superiore della sospensione anteriore che ora è esterno al porta mozzo, grazie a un pivot sporgente che ha permesso di ancorare i bracci in una posizione più elevata (freccia rossa).

Questo non solo per avere un maggiore recupero di camber, ma anche per trarre dei vantaggi aerodinamici in funzione dell'altezza, della forma e dell'angolo delle leve per orientare i flussi che si muovono lungo la macchina, specie considerando la complessità delle appendici aerodinamiche che si trovano poco dietro, vale a dire davanti alle pance.


Ferrari SF70H and SF16-H front view comparison
Ferrari SF70H e SF16-H nella comparazione anteriore

Disegno by: Giorgio Piola

La Ferrari ha preferito non toccare il cinematismo delle sospensioni, preferendo influenzare l’andamento dell’aria prima che questa impatti contro le pance. Confrontando la SF70H con la SF16-H, si noterà come l'ingresso delle bocche sia stato spostato in alto, trovando un flusso che ha un percorso quasi senza ostacoli per i radiatori e l'elettronica. La fiancata, quindi, è molto più svasata in basso, aumentando la portata di aria da convogliare verso il retrotreno. 

Ferrari SF70H turning vanes, detailed
Ferrari SF70H: ecco il convogliatore di flusso davanti alle pance

Disegno by: Giorgio Piola

Tutto questo è reso possibile dal modo in cui la Ferrari ha interpretato le normative e gli effetti positivi dovrebbero riverberarsi su tutta la vettura. I regolamenti sono stati scritti al fine di soddisfare l'estetica delle monoposto: il fondo e le pance, infatti, devono avere per questo un’angolazione (75 gradi rispetto all'asse centrale) che non è certo stata ben vista di buon grado dai progettisti perché non permette di deliberare delle forme molto effcienti delle bocche dei radiatori. La maggior parte delle squadre ha fissato l’attacco delle pance leggermente più indietro, cercando di aggirare i limiti geometrici imposti dalla FIA.

La Ferrari ha percorso questa strada, ma la bocca della pancia è stata coperta da un complesso convogliatore di flusso per sfruttare al meglio quest’area ai fini aerodinamici. Questa scelta ha permesso al team di Maranello di dividere i flussi destinati al raffreddamento, la bocca pesca l’aria anche da una presa superiore (freccia blu) che alimenta il radiatore, da quelli che servono ad alimentare il diffusore posteriore.

Il lavoro sui musi

Mercedes W07 "S" duct
Mercedes W07 Hybrid: i flussi dell'S-duct

Photo by: Giorgio Piola

Il muso della Mercedes è simile a quello della scorsa stagione (sopra): utilizza il vanity panel per superare i problemi di installazione della sospensione, ma soprattutto ha aperto le feritoie che alimentano l’S-duct in una posizione più avanzata rispetto all’inizio della scocca.

Red Bull RB13 nose
Red Bull RB13: il muso con il buco sul naso

Disegno by: Giorgio Piola

La Red Bull, che aveva rinunciato all’S-duct l’anno scorso, ripropone questa soluzione sulla RB13, dopo aver studiato le realizzazioni degli altri. La squadra continua a preferire il muso con il nasino, piuttosto che la versione senza come si vede sulla Mercedes.

Tuttavia, la Red Bull ha estremizzato il concetto aprendo un buco sulla punta del muso che è perfettamente legale perché nella vista frontale non si può vedere per la presenza di piccoli flap verticali opportunamente montati. Quindi, anche se sembra esserci una copertura, il flusso entra nel foro e segue il condotto.

Si tratta di una bella interpretazione dei regolamenti, un po’ come la soluzione della Force India dello scorso anno che ha cercato di mantenere il muso alto. Le aperture dell’S-duct si trovano poco dietro ai piloni dell’ala anteriore e, come la Toro Rosso aveva già fatto la scorsa stagione, anche la Red Bull gli ha dato la forma di una NACA.

A Milton Keynes, quindi, hanno una soluzione simile a quella della Mercedes, con le prese dell’S-duct che si trovano in una posizione più favorevole per raccogliere il flusso d'aria che c’è sotto al naso (quest’anno più lungo di 200 mm), mentre le prese utili a portare aria nell’abitacolo si trovano ai due bordi del telaio.

Kimi Raikkonen, Ferrari SF70H
Ferrari SF70H: l'S-duct è in stile Mercedes

Photo by: Giorgio Piola

La Ferrari era stata la prima ad adottare un S-duct nel 2008: per la SF70H è stata scelta una soluzione vista sulla Mercedes e sulla Toro Rosso l’anno scorso, sistemando le prese d’aria appena dietro i piloni dell’ala anteriore ed espellendo l'aria sulla superficie superiore del telaio.

Lo sfogo è fiancheggiato da due flap montati ai lati del telaio, che non solo contribuiscono a definire la direzione del flusso d'aria che esce dall’S-duct, ma servono anche a controllare l’andamento dei flussi laminati dalle sospensioni anteriori.

Turning vanes

Red Bull Racing RB13 and Mercedes AMG F1 W08 detail comparison
Red Bull Racing RB13 e Mercedes W08 nella comparazione dei turning vanes

Photo by: XPB Images

Nella zona sotto al muso c’è un'altra area dove si osservano grandi differenze fra Mercedes e Red Bull:  la W08 mostra soluzioni molto più complesse in linea con la sua definizione aerodinamica particolarme ricercata. I turning vanes mostrano un vistoso marciapiede orizzontale con dei soffiaggi (freccia rossa).

La Red Bull, invece, ha aggiunto un altro flap verticale ai turning vanes incurvati, quasi a creare un tunnel con le appendici che seguono (freccia bianca).

Mercedes W08 w-floor
Mercedes W08 : le due soluzioni di fondo viste ai test di Barcellona

Photo by: Giorgio Piola

La Mercedes ha iniziato i test con una versione semplificata del fondo e delle barge board (come si vede nel tondo), aspettando la seconda sessione per mostrare delle modifiche. La W08, infatti, è scesa in pista con tre lame ai bordi del fondo (freccia rossa), e dei soffiaggi verticali simili a quelli che si erano visti l’anno scorso sulla W07 (freccia blu).

Red Bull Racing RB13 & Ferrari SF70H bargeboards
Red Bull Racing RB13 eFerrari SF70H: barge board a confronto

Photo by: XPB Images

La complessità della Mercedes nel disegno delle barge board non è stata seguita da Red Bull e Ferrari. In effetti, la RB13 è abbastanza semplice, anche rispetto alla SF70H, che cerca di sposare il meglio di entrambe le soluzioni. Le differenze sono principalmente dovute al modo in cui il flusso arriva fino a questo punto della monoposto e le squadre cercano di mantenere una buona tenuta dei filetti per aumentare il carico aerodinamico nel diffusore posteriore.

Le fiancate

Daniel Ricciardo, Red Bull Racing RB13
Daniel Ricciardo, Red Bull Racing RB13

Photo by: LAT Images

Le pance della RB13 sono un’altra area della macchina dove la Red Bull si allontana dalle scelte convenzionali in quanto nella parte superiore della fiancata non c’è alcuna superficie piatta, come siamo sempre stati abituati a vedere.

In realtà l’andamento della pancia è curvilineo e non si estende a tutta la larghezza che è concessa dalle regole 2017. Ciò porta ad un retrotreno particolarmente rastremato e lascia un grande spazio alla zona a Coca Cola.

Lewis Hamilton, Mercedes AMG F1 W08
Lewis Hamilton, Mercedes W08

Photo by: XPB Images

In confronto, la W08 mostra fiancate a tutta larghezza e una superficie superiore piatta nella prima parte, ma poi si stringe molto, in modo più aggressivo fino allo scarico centrale, al fine creare una zona Coca Cola molto ampia per alimentare con un flusso d'aria potente il diffusore posteriore.

Abbiamo già visto come la Ferrari abbia estremizzato i concetti delle nuove normativa in quest’area centrale della Rossa: si sono viste scelte molto varie che devono aver portato anche a installazioni dei radiatori dentro alle pance che devcono essere piuttosto diverse. Le scopriremo in dettaglio quando saranno visibile le macchine nude nei box.

Diffusore posteriore

Red Bull Racing RB13 and Mercedes AMG F1 W08 diffuser comparison
Red Bull Racing RB13 e Mercedes W08: diffusori a confronto

Photo by: XPB Images

Le misure del diffusore sono state aumentate: dal 2017 l'estrattore può essere 50 millimetri più largo e 50 mm più alto ma, la cosa più importante, è che il gomito si trova 175 millimetri davanti all'asse delle ruote posteriori, piuttosto che allineato ad esso. Questo aumento di volume del diffusore permette alle squadre di trovare quel carico aerodinamico necessario a realizzare monoposto che siano 5 secondi al giro più veloci.

Quando questo si combina con l’assetto Rake che alza il posteriore, si aumenta la portata di aria nel diffusore anche senza l’uso dei gas roventi degli scarichi che soffiavano sul fondo tra il 2010 e il 2013.

La Red Bull sfrutta un angolo del fondo maggiore per creare più carico aerodinamico nel diffusore, riducendo l’esigenza di avere un’ala posteriore con molta deportanza a favore di una minore resistenza all’avanzamento rispetto agli avversari.

La Mercedes cerca di ridurre il drag dell’ala posteriore utilizzando un profilo principale che è a forma di cucchiaio.

Ferrari SF70H diffuser
Ferrari SF70H: il diffusore è caratterizzato dai flap ai lati dell'estrattore

Photo by: XPB Images

La Ferrari ha mantenuto un disegno del diffusore piuttosto tradizionale, ma ha dedicato la sua attenzione in particolare al complesso pacco di alette che sono state montate nella parte esterna dell’estrattore (freccia).

Come alla Mercedes, anche a Maranello sembrano essere più interessati a trovare un buon passaggio di flussi fra le brake duct posteriori e i profili aggiuntivi del diffusore, per ripulire la scia della gomma posteriore che viene sporcata dalle deformazioni del pneumatico.

Le pinne di squalo sul cofano motore

Christian Horner si è lamentato delle pinne da squalo che sono apparse sui cofani motore: il team principal della Red Bull aveva provato a farle vietare nel corso dell’ultimo Strategy Group. La presa di posizione è politica, visto che stiamo parlando in un’appendice che offre poco vantaggio alle prestazioni, specie alla RB13 votata all’assetto Rake.

Per le altre squadre che girano con angoli meno accentuati di Rake, la posizione più bassa dell'ala posteriore l’avrebbe resa meno efficiente per le turbolenze che sarebbero state create dal cofano motore e che invece sono state ridotte grazie alla pinna di squalo, specie in imbardata.

Mercedes AMG F1 W08 engine cover T-Wing
Mercedes W08: il cofano motore con la T-Wing

Photo by: XPB Images

Sia Mercedes che Ferrari hanno deciso di sfruttare un buco di regolamento per montare una T-wing al fondo della pinna posta sul cofano motore. Queste alette possono occupare uno spazio di 50 millimetri davanti all'ala posteriore fino ad un’altezza di 950 millimetri sopra al piano di riferimento: sono alte come l'ala posteriore precedente, visto che quella 2017 non può superare gli 800 millimetri.

I progettisti la usano come convogliatore d'aria davanti all'ala posteriore e rendono più efficiente il lavoro del diffusore posteriore.

Sospeso il giudizio sulle sospensioni

Mercedes W07 front suspensions details
Mercedes W07 Hybrid: la sospensione anteriore con il terzo elemento idreaulico

Disegno by: Giorgio Piola

Tutta questa ricerca aerodinamica perde di efficacia se la monoposto si muove troppo in accelerazione e in staccata o in curva: è per questo motivo che la Mercedes si è impegnata nello sviluppo di una sospensione a controllo idraulico che ha l’ambizione di mantenere costante l’altezza della vettura, massimizzando le prestazioni aerodinamiche e migliorando il bilanciamento della vettura in tutte le transizioni.

A Brackley hanno utilizzato dalla fine del 2015 un terzo elemento a sollevamento idraulico da parte degli ultimi del 2015, ma si è notato che anche la Red Bull ha provato qualcosa di simile nella seconda parte della scorsa stagione, sostituendo le molla a tazza, utilizzate negli ultimi anni, con un comando idraulico.

La Ferrari durante la definizione della SF70H ha chiesto alla FIA di fare un chiarimento regolamentare sull’uso di una sospensione idraulica e la Federazione ha posto dei limiti specificando cosa considerano illegale, tipo l’accumulo di energia. Vedremo a Melbourne quali sono le squadre che si sono attenute alle norme e chi magari ha fatto un passo indietro rispetto ai test per mettersi al riparo da qualsiasi reclamo.

Conoscere le gomme

Mercedes, Red Bull e Ferrari hanno contribuito allo sviluppo delle gomme Pirelli 2017 e, sicuramente, avranno tratto un vantaggio nella conoscenza delle nuove coperture per quanto i test svolti fossero ciechi.

Aver capito prima di altri il comportamento degli pneumatici non solo da un punto di vista della cinematica delle sospensioni, ma anche nell’impatto sull’aerodinamica può essere stato funzionale a deliberare certe scelte di progetto.

La Ferrari sta nel mezzo...

Se si dovessero confrontare i diversi approcci nel muovere i flussi d'aria intorno alla monoposto, Red Bull e Mercedes sono andate per strade differenti, come del resto hanno fatto in questi ultimi anni: la prima puntando di più al comportamento in curva e la seconda sul dritto.

La Ferrari, invece, sembra aver preso il meglio dalle due soluzioni, e non deve sorprendere che abbia fatto subito bene nei test…

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Campionati Formula 1
Team Ferrari , Red Bull Racing , Mercedes
Articolo di tipo Analisi
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