Analizziamo come funziona il fondo di una F1, uno degli elementi più importanti di una monoposto in quanto permette di generare la maggior parte del carico aerodinamico.
Il regolamento 2022 ha riportato in maniera più importante l’effetto suolo in Formula 1. L’attuale generazione di vetture infatti utilizza il fondo per generare la maggior parte del carico aerodinamico, praticamente la metà di quello totale. Si tratta quindi di un componente fondamentale per le performance di una monoposto. Proprio per questo vogliamo andare ad analizzare come funziona nello specifico il fondo di una monoposto di F1.
La fisica di un fondo di F1
Il principio di funzionamento del fondo è l’effetto Venturi. Si tratta di un fenomeno per cui la pressione di fluido diminuisce con l’aumentare della sua velocità. Il tutto è governato dall’equazione di Bernoulli semplificata per un flusso stazionario, incomprimibile e senza variazioni di quota:
P + 0.5*ρv2 = costante
dove P è la pressione, ρ la densità e V la velocità. Si vede quindi che quando la velocità aumenta, la pressione deve diminuire e viceversa.
Il fondo di una monoposto di F1 è disegnato per sfruttare esattamente questo principio. Troviamo infatti due canali che prendono proprio il nome di canali Venturi. Questi hanno una sezione di ingresso ampia per catturare il flusso d’aria (A), vanno a stringersi nella parte centrale del fondo (B) per poi allargarsi di nuovo nella zona del diffusore (C). Questa forma fa si che il flusso d’aria acceleri e quindi, come visto prima, generi una zona di bassa pressione. Si crea così un effetto risucchio, la deportanza, che tiene la vettura incollata all’asfalto permettendole di portare molta più velocità in curva.
Nella zona del diffusore invece il canale si espande permettendo un recupero della pressione. Questo favorisce l’estrazione dell’aria verso il retrotreno della monoposto. Nel diffusore infatti la pressione torna ad aumentare ma questo garantisce un migliore mantenimento delle condizioni di pressione e scorrimento del flusso sotto la vettura.
Come funziona la gestione dei flussi sotto il fondo di una F1
Ora che abbiamo visto il principio di funzionamento, possiamo analizzare come i team gestiscono l’aria sotto la vettura. L’obiettivo è quello di avere un flusso il più pulito possibile, in modo da avere performance migliori. Proprio per questo motivo non tutta l’aria raccolta in ingresso viene inviata nel canale principale del fondo.
Nelle sezione d’imbocco sono infatti presenti delle fences che indirizzano l’aria sporca, proveniente dalla scia delle ruote e dei bracci delle sospensioni, al di fuori della vettura (linee arancioni e rosa). Inoltre queste componenti generano anche dei piccoli vortici che aiutano ad alimentare il canale principale (in blu). Una parte d’aria viene incanalata anche nella zona laterale del fondo (linee verdi). Questa però serve più per alimentare i duct posteriori.
Per i team è poi fondamentale evitare infiltrazioni d’aria dall’esterno verso il sotto vettura. Le minigonne non sono più ammesse dal regolamento ma si cerca di ricrearle in modo pneumatico. Per fare ciò è fondamentale lavorare bene sul “marciapiede” del fondo ma un grande ruolo lo gioca anche l’altezza da terra.
L’importanza dell’altezza da terra
Un’attuale monoposto di F1 funziona tanto meglio quanto più la sua vicinanza all’asfalto è maggiore. Si ritorna infatti al discorso dell’effetto Venturi. Più la parte centrale del fondo è vicina al suolo, più l’aria sarà obbligata a passare in una sezione più piccola e quindi ad aumentare la sua velocità. Questo genera una zona di bassa pressione sempre più intensa e quindi la vettura viene risucchiata con più forza verso la pista. Aumenta quindi il carico generato. Naturalmente c’è un limite perché se l’aria viene troppo strozzata il flusso si “interrompe” e si innesca il fenomeno del porpoising.
Un altro fattore importante, su cui l’altezza da terra gioca un ruolo chiave, è il sigillo pneumatico della vettura. I team lavorano molto sulla parte laterale del fondo trovare forme in grado di generare una struttura vorticosa che impedisca all’aria esterna di infiltrarsi sotto la macchina. Questa struttura è tanto più forte quanto più il marciapiede è vicino al suolo.
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Quando si alza la macchina quindi si ha un doppio effetto negativo. Il primo è che il carico generato dal fondo diminuisce. Il secondo è che i vortici laterali si indeboliscono e quindi è più facile che l’aria esterna si infiltri sotto la monoposto. Questo può generare improvvise perdite di carico ed instabilità.
I team stanno lavorando molto per cercare di garantire al fondo le migliori condizioni di lavoro possibile. L’obiettivo è quello di avere una mappa aerodinamica più costante. Ferrari ad esempio soffriva molto sotto questo punto di vista sulla SF-23. Il fondo è uno dei componenti più importanti e di cui i team sono più gelosi. Quest’anno, grazie agli incidenti di Monaco, abbiamo avuto la possibilità di osservare qualcuno e questo ci ha permesso di capire ancora meglio come funziona il fondo di una F1.
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