Fondo vettura: in cosa fa la differenza Red Bull rispetto a Ferrari e Mercedes?

Come diciamo ormai da inizio stagione, l'elemento che crea le maggiori differenze in termini di performance in Formula 1 è il fondo: il Regolamento Tecnico, per come è scritto, privilegia la generazione di carico aerodinamico proprio la tale zona, e i team - che questo lo sanno bene - investono gran parte del budget a loro disposizione per lo sviluppo di questa area nevralgica.

Per lo stesso motivo, si capisce come mai gli stessi team siano così restii a mostrare ai rivali cosa si nasconda nei loro concept di fondo vettura... Sin dai test in Bahrain che hanno segnato l'inizio delle attività in pista del 2023, non abbiamo mai avuto la possibilità di analizzare foto che inquadrassero i sottovettura. Questo fino a Monaco, dove l'assenza di vie di fuga propriamente dette e in generale le difficoltà logistiche legate a quanto angusto sia il tracciato del Principato hanno reso necessario l'uso delle gru per spostare fisicamente le monoposto incidentate.

Gli errori di Sainz, Hamilton e Perez mettono a nudo le loro monoposto

La fortuna (sapendo che sono tutti incolumi possiamo dirlo) ha voluto che ad andare a muro siano stati, tra il venerdì e il sabato, tre piloti dei top team - sui quali si nutriva più curiosità circa i dettagli aerodinamici dei loro fondi. Sainz nelle FP2, Hamilton nelle FP3 e Perez in qualifica ci hanno regalato degli scatti che vale la pena analizzare, per comprendere meglio come generino performance le loro vetture.

Fondo Red Bull: il più complesso (e curato) dei tre

Partiamo nella nostra analisi dal fondo della Red Bull RB19, dominatrice praticamente incontrastata di questo Mondiale. La prima impressione vedendo la foto seguente è che il concetto aerodinamico sia rimasto lo stesso della RB18 dello scorso anno, il che è perfettamente logico dato il vantaggio tecnico accumulato nella scorsa stagione.

Mark Sutton / Motorsport Images

Le caratteristiche tecniche che contraddistinguono questo fondo sono senz'altro una sezione centrale progettata con lo scopo di incanalare più aria sotto il pavimento della vettura stessa. Questo stesso flusso d'aria, disponendo di un volume maggiore nel quale muoversi, è destinato (per il principio di conservazione della portata) a rallentare, il che potenzialmente costituisce un problema: l'accoppiata fondo-diffusore funziona bene quando al di sotto di essi si crea una zona di bassa pressione, condizione che a sua volta si genera man mano che il flusso acquista più velocità.

Cosa si sono inventati gli ingegneri di Milton Keynes per accelerare i flussi?

Non potendo ovviamente disporre di elementi meccanici che vadano a "soffiare" aria nella porzione terminale del fondo, l'unica caratteristica che può aiutare nell'accelerare i flussi (e, come detto, diminuirne la pressione) è la geometria della sezione centrale del fondo, che possiamo impropriamente chiamare "chiglia". Infatti in coda alla chiglia ci sono 3 coppie di rampe che servono a generare vortici, i quali renderanno il flusso in arrivo turbolento... in altre parole, si può dire che quando ciò accade, il flusso viene correttamente rienergizzato.

Un flusso nuovamente energizzato può far lavorare meglio - come anticipato - il diffusore, dal quale Red Bull evidentemente trae un carico aerodinamico maggiore.

Per com'è progettato il fondo in questione, i potenziali problemi che insorgono sono due:

• Il contatto dei bordi del fondo con l'asfalto nelle fasi di rollio in curva;
• La crescita della resistenza aerodinamica man mano che cresce la downforce;

Per ciascuno di questi due problemi, il reparto tecnico capeggiato da Adrian Newey e Pierre Waché ha pensato ad una soluzione, e - forse - ad un modo per rendere queste debolezze dei punti di forza...

Gli skids tengono la monoposto "sollevata" e prevengono l'usura

Quando la RB19 - al pari delle sue rivali - affronta una curva, si genera un movimento della cassa veicolo definito "rollio", in ragione del quale le forze di inerzia spingono la porzione della vettura esterna al verso della curva contro il suolo. Durante l'arco di una gara si comprende facilmente come questo sfregamento tra bordi del fondo e asfalto determini usura del primo.

Ma non è tutto! Sfruttando le Formula 1 l'effetto suolo, l'estrema vicinanza tra vettura e asfalto può generare il fastidioso fenomeno del porpoising (o "pompaggio aerodinamico"), anch'esso non desiderabile.

Ed è per questi motivi che troviamo due "pattini" in metallo, detti anche "skids", che mantengono l'intero fondo a debita distanza dall'asfalto: un espediente tanto semplice quanto utile, che infatti - come vedremo più avanti - è utilizzato anche dalle rivali Ferrari e Mercedes. Da segnalare anche che la presenza degli skids va a rendere più omogenea anche l'usura del pattino centrale, a cui spesso ci si riferisce chiamandolo "plank".

Ipotesi: la geometria del diffusore spiega le velocità mostruose in rettilineo?

Un'altra foto tratta dallo stesso incidente di Perez mostra una caratteristica del diffusore che lascia spazio ad alcune suggestioni tecniche. Ci riferiamo al modo in cui la rampa che dai canali Venturi sfocia nel diffusore stesso presenti 2 scalini per lato, e che quindi tutto sia fuorché lineare nell'innalzamento della propria sezione.

Mark Sutton / Motorsport Images

Il perché della presenza di questi due scalini potrebbe risiedere nella volontà di far stallare l'intero diffusore solo in determinate condizioni...

Se ci pensiamo, nessun componente di una Formula 1 lavora in autonomia, ma ogni parte è funzionale a ciò che la vettura fa nel suo complesso. Il diffusore, ad esempio, genera una certa quantità di carico aerodinamico non solo per via di come è fatto, ma anche per via della sua vicinanza a beam wing e ala posteriore.

Mark Sutton / Motorsport Images

Ora, dal momento che le rampe dei diffusori devono essere progettate con accurate geometrie che prevengano lo stallo, è lecito supporre che la configurazione Red Bull a 2 scalini (per niente progressiva, come detto) non vada in stallo solamente grazie all'aiuto che riceve dall'ala posteriore. Per essere precisi, con il termine "aiuto" qui intendiamo un aggiustamento del campo di pressione nella zona retrostante il diffusore che aiuti lo stesso a non andare in crisi...

Ma quando la RB19 è in rettilineo e apre il DRS, il supporto che dà l'ala posteriore al diffusore viene meno: questo non solo non è un problema (in quanto il carico aerodinamico in rettilineo è inutile), ma diventa addirittura un vantaggio nel momento in cui lo stallo aerodinamico riduce anche la resistenza all'avanzamento e la vettura può viaggiare in rettilineo a velocità parecchio maggiori della concorrenza!

A scanso di equivoci, occorre precisare che il fenomeno descritto, per quanto lecito e in teoria funzionante, è soltanto un'ipotesi. E, in quanto tale, non è possibile confermarla al 100% a meno di avere in mano dati che solo Red Bull ha...

Fondo Ferrari: la paura del porpoising ne limita lo sviluppo

In casa Ferrari, il fondo della SF-23 risulta a primo acchitto decisamente più basilare e meno curato di quello del team anglo-austriaco. Il motivo principale è il fatto che per l'intera stagione 2022, a Maranello il reparto tecnico ha lottato contro il porpoising, probabilmente non venendone a capo al 100%...

Il timore di incorrere nuovamente in questi saltellamenti, che fanno perdere fiducia al pilota e prestazione alla monoposto, ha reso gli ingegneri Ferrari più cauti nel validare le geometrie del sottovettura della SF-23.

Mark Sutton / Motorsport Images

Come si può vedere nell'immagine in alto, gli unici elementi simili a quanto adottato da Red Bull sono la presenza di una sezione centrale che massimizza l'apporto di aria ai canali Venturi e l'utilizzo degli skids ai lati del fondo stesso - sempre per il discorso secondo cui occorre evitare che fondo e asfalto vengano a contatto.

Gli scalini che usa la RB19 non ci sono sulla Rossa, il che dà ancora una misura di quanto in Ferrari non vogliano correre il benché minimo rischio di provocare porpoising: con questo obiettivo in mente, si sceglie di cedere volontariamente della performance per mettere "in sicurezza" il pacchetto vettura. Se però ripensiamo alle FP3 di Monaco, in cui Charles Leclerc ha chiesto al team di modificare l'assetto per via dei saltellamenti nella chicane delle Piscine, il quadro tecnico della SF-23 si completa e mostra una macchina molto incline (più delle altre) al porpoising. Anche per questo non ci si può pemettere scalini o altri artifici progettuali...

A riprova dell'estrema attenzione dei tecnici di Maranello verso questo tema, possiamo scorgere una "chicca" nella stessa foto: nella zona del plank sono distribuiti tanti piccoli adesivi... Si tratta dei cosiddetti "pressure taps", sensori di pressione che danno un'informazione appunto circa il valore di pressione locale generata dal flusso d'aria che investe l'area in esame. Nè Mercedes, nè Red Bull hanno pressure taps vicino al loro plank.

Fondo Mercedes: i miglioramenti dal 2022 sono tanti ed evidenti

Concludiamo l'analisi dei tre team in esame con la Mercedes W14, che a Monaco si è presentata in una veste rinnovata rispetto alle prime 5 gare di questa stagione.

Unknown / Motorsport Images

Mentre la W13 dello scorso anno presentava una configurazione di fondo basilare come la Ferrari SF-23, quest'anno sulla W14 sono state introdotte caratteristiche che lo rendono molto affine al concept Red Bull. Ad esempio, laddove sulla RB19 ci sono 3 rampe per rienergizzare il flusso d'aria in arrivo al diffusore, in casa Mercedes si è deciso di adottarne 2; di contro, queste introducono il flusso a un diffusore la cui rampa non presenta scalini (come su Ferrari). Anche il team di Brackley, quindi, non può permettersi configurazioni aggressive senza patire del pompaggio aerodinamico...

Dalla stessa foto in alto si può anche vedere come non ci siano gli skids sui bordi del fondo, dato che i tecnici della Stella hanno pensato di sostituirli proprio usando il metallo proprio sui bordi del fondo (si vedano le due "striscie" laterali).

Unknown / Motorsport Images

Infine, da quest'altra prospettiva si può constatare come anche le bandelle ("strakes") che deviano verso l'esterno il flusso in arrivo all'intero fondo siano configurate alla stregua della Red Bull RB19: le due più esterne si estendono fino alla massima lunghezza consentita dal Regolamento Tecnico, mentre quelle interne risultano grossomodo equiditanziate tra loro.

Conclusioni: in Formula 1 il diavolo è nei dettagli! 

I principi aerodinamici che generano performance sono noti da tutti i team, che in linea teorica - e grazie agli strumenti di simulazione - sanno perfettamente cosa fare e cosa evitare in fase di progettazione. Ma la difficoltà reale sta nel trovare il giusto compromesso tra necessità talvolta divergenti, in cui privilegiare un'area rispetto a un'altra fa tutta la differenza del mondo.

In questo il gruppo aerodinamico di Milton Keynes è ormai da tanto tempo ben strutturato, in modo da restare all'avanguardia anche quando i Regolamenti Tecnici stravolgono l'aspetto e il concept delle vetture. Mentre per Mercedes è lecito dire che la rivoluzione del 2022 li ha presi in contropiede (e ne stanno ancora pagando le consguenze), in casa Ferrari vedo addirittura l'assenza di una direzione tecnica a fare da guida nel progettare auto che siano valide contendenti delle rivali citate.