Analisi Tecnica F1 – Aerodinamica: L’ala posteriore

Apriamo oggi una nuova rubrica in cui spiegheremo, in modo semplice ma non banale, alcuni concetti dell’aerodinamica delle attuali monoposto di Formula 1. Il primo capitolo riguarda l’aerodinamica dell’ala posteriore.

Il compito dell’ala posteriore è quello di deviare l’aria che attraversa una vettura di f1 verso l’alto. Grazie al principio di azione e reazione, sappiamo che, quando l’ala posteriore devia l’aria verso l’alto, c’è una reazione uguale e contraria, da parte dell’aria stessa, che spinge l’ala posteriore (e quindi la vettura) verso il basso.

Il funzionamento dell’ala posteriore – Foto: Chain Bear F1
Ma come fa l’ala posteriore a spingere l’aria verso l’alto?

Esaminiamo il profilo dell’ala posteriore. Nel caso ideale e ad alte velocità, possiamo rappresentare il flusso d’aria che attraversa l’ala come una serie di strati paralleli tra di loro. Quando l’aria incontra l’ala, una parte fluisce al di sopra di essa, seguendo il profilo superiore dell’ala. Il resto dell’aria che colpisce l’ala fluirà al di sotto di essa.

Il flap dell’ala posteriore – Foto: Chain Bear F1

L’aria che finisce sotto l’ala viene compressa tra l’ala stessa e il flusso rapido d’aria sottostante. Comprimere l’aria attraverso una sezione minore comporta un aumento della sua velocità: l’aria accelerata attraverserà la parte inferiore dell’ala a velocità maggiore, seguendo il suo profilo inferiore.

Si verificano quindi due fenomeni: il primo è che l’aria al di sotto dell’ala posteriore scorrerà a velocità superiore rispetto all’aria al di sopra di essa, generando una zona a bassa pressione. L’aria ad alta pressione tenderà a fluire verso quella a bassa pressione, premendo l’ala posteriore verso il basso.

Il secondo fenomeno è ben più importante del primo: osservando il modo in cui l’aria lascia l’ala, ci accorgiamo che punta ben più verso l’alto, rispetto a quando l’aria ha incontrato il flap. L’ala ha deviato l’aria verso l’alto e, per la terza;legge di Newton, l’aria esercita sull’ala una forza verso il basso, che prende il nome di downforce.

Il flap dell’ala posteriore – Foto: Chain Bear F1

Variando l’inclinazione dell’ala, è possibile spingere l’aria ancor più in alto, generando più downforce,;ma questo è possibile fino ad un certo punto: nel prossimo articolo, vedremo come un’inefficienza di funzionamento dell’ala posteriore provochi il cosiddetto stallo. Inoltre, esamineremo il funzionamento dell’ala anteriore, attraverso l’introduzione dei concetti di vortice e turbolenza.

 

Cosimo Piazzolla

Laureando in Ingegneria Gestionale presso il Politecnico di Bari