Tecnica F1: il ritorno delle “branchie” di raffreddamento

Ferrari F1-75

Le monoposto di Formula 1 2022 sposano alla perfezione avanguardia e “tradizione”. L’intento di riattualizzare soluzioni diffusamente impiegate in passato è evidente e ben riuscito.

Anche per quanto riguarda lo smaltimento del calore proveniente dal tunnel radiatori e dal vano motore, si registra un netto ritorno al passato. Il regolamento tecnico, infatti, contempla nuovamente l’impiego di appositi sfoghi ricavabili nella carrozzeria e in corrispondenza delle fiancate laterali. Era dal 2008 che non vedevamo vetture di F1 provviste di “branchie” preposte allo smaltimento del calore.

I regolamenti entrati in vigore nel 2009, infatti, vietavano l’uso di “branchie” e delle famose “ciminiere”, soluzioni all’epoca molto in voga in F1 e non solo. Rimanevano in vita solo piccole griglie di raffreddamento, circoscritte, però, all’area degli scarichi (fintanto che gli scarichi potevano essere alloggiati all’interno delle pance, ossia sino al 2013).

Come ben sappiamo, l’aerodinamica interna di una vettura da competizione recita un ruolo di fondamentale importanza, al pari di quella esterna. Anzi, i due “aspetti aerodinamici” debbono sempre lavorare di concerto.

In questo senso, il cosiddetto tunnel radiatori costituisce un classico esempio di quanto l’aerodinamica interna possa influenzare profondamente molteplici aspetti e caratteristiche di una qualsivoglia vettura di F1. Ottimizzare l’aerodinamica interna, nella fattispecie quella del tunnel radiatori, equivale ad affinare le prestazioni della vettura stessa.

La finalità ultima è cercare di minimizzare la resistenza all’avanzamento prodotta dall’aerodinamica esterna ed interna del tunnel radiatori. Vitale in tal senso — per effetto del recupero di pressione dato dal riscaldamento dell’aria e della riduzione delle dissipazioni — riuscire a scaricare all’indietro l’aria alla massima velocità possibile.

Prese d’aria ed effusori, dunque, debbono essere studiati affinché le dissipazioni e la resistenza aerodinamica siano minimizzate. Lo studio dell’effusore si rivela determinante. È questo, infatti, a determinare la portata d’aria che investe il diffusore (elemento che porta aria ai radiatori) e l’intero tunnel. Ottenere la massima velocità di efflusso è, dunque, la principale finalità.

La configurazione aerodinamica della Mercedes F1 W13 è un ottimo esempio di estremizzazione del tunnel radiatori, in cui aerodinamica esterna ed interna sono palesemente votate alla minima dissipazione e alla minima resistenza, senza inficiare la funzionalità e l’affidabilità.

Non dimentichiamo, tuttavia, che una vettura di F1 deve — in ogni caso — tener conto della funzionalità. Pertanto, è preferibile privilegiare gli scopi prettamente funzionali rispetto ad una ricerca estrema ma che rischia di essere fine a se stessa, persino peggiorativa. Gli effusori e le “branchie”, infatti, debbono anzitutto smaltire efficacemente il calore, salvaguardando l’efficienza e l’affidabilità degli organi e, quindi, della vettura stessa.

Le monoposto di F1 2022 presentano molteplici variazioni sul tema. La Sauber/Alfa Romeo C42-Ferrari adotta branchie di raffreddamento collocate nella parte alta delle pance. Una soluzione molto tradizionale ma assai pratica. Sulla Alpha Tauri AT03-Honda, invece, prevale la configurazione pre-2022. Il calore proveniente dai tunnel radiatori e dal vano motore viene prevalentemente scaricato a valle della carrozzeria posteriore, attraverso due effusori ai lati dello scarico e in corrispondenza delle sospensioni. Ma non manca la possibilità di aprire delle branchie ai lati della carrozzeria posteriore. La medesima interpretazione caratterizza la McLaren MCL36-Mercedes, anch’essa priva di vistose branchie e griglie di raffreddamento. La monoposto di Woking presenta solo piccole griglie ai lati dell’abitacolo, in linea con quanto proposto nella F1 degli ultimi anni. Il calore è scaricato al retrotreno attraverso la carrozzeria.

Alpine A522 e Haas VF-22-Ferrari adottano semplici griglie, poste nella parte alta delle pance e della carrozzeria motore. L’Aston Martin AMR22-Mercedes, nella sua configurazione iniziale, faceva affidamento su vistose branchie ricavate nella parte alta delle lunghe e avvolgenti pance. Con l’adozione delle pance in stile Red Bull RB18-Honda, le branchie presentano dimensioni più ridotte ed un diverso andamento, ora orientato all’insù in direzione della presa d’aria a periscopio.

La Ferrari F1-75 presenta caratteristiche pance “scavate” nella zona superiore, provviste di vistose griglie di raffreddamento. Gli effusori presentano dimensioni variabili, restringendosi in corrispondenza della zona più arretrata delle pance e della carrozzeria posteriore.

Mercedes F1 W13 e Williams FW44-Mercedes si affidano a griglie posizionate sulla carrozzeria in corrispondenza delle residuali pance e della carrozzeria stessa.

Questi effusori, naturalmente, possono essere aperti, integralmente chiusi o parzializzati a seconda delle esigenze di smaltimento del calore, ossia in funzione delle temperature ambiente o di esercizio. In caso di alte temperature (ad esempio, un GP europeo estivo con temperature ambiente superiori ai 30°C), si provvede ad aprire e moltiplicare gli sfoghi; contrariamente, in presenza di pioggia e temperature più basse e fresche, si provvederà a parzializzare o chiudere totalmente gli effusori (o le stesse bocche delle prese d’aria), così da preservare le ottimali temperature di esercizio.

Siffatte griglie, infine, agiscono unitamente agli sfoghi ricavati a valle delle carrozzerie, in corrispondenza del singolo terminale di scarico.

Nella seguente galleria fotografica, proponiamo alcuni esempi di effusori, figli dello stato dell’arte di ogni singola epoca.

Ferrari 312B-B1 1970-1971. Il singolo radiatore preposto al raffreddamento del motore è alloggiato all’interno del muso. A valle del radiatore, si vede bene lo sfogo atto allo smaltimento dell’aria calda.

Ferrari 312B3-74, 1974. I compatti e lunghi radiatori sono collocati quasi orizzontalmente. Apposite ciminiere estraggono l’aria calda, espellendola in alto.

Alfa Romeo 179F, vettura sperimentale, 1981-1982. Si apprezzano le branchie preposte allo smaltimento dell’aria calda proveniente dai radiatori.

Ligier JS27, 1986. La zona verticale e perimetrale delle pance è caratterizzata da molteplici fessure finalizzate alla evacuazione dell’aria calda proveniente dal tunnel radiatori.

Ferrari F92A, 1992. Le caratteristiche pance della rivoluzionaria monoposto contraddistinte anche da un effusore laterale. Era, questa, una soluzione molto diffusa negli Anni ’80 e ’90; l’aria viene scaricata in zona di depressione, davanti alle ruote posteriori. Parimenti ad altre vetture, anche questi sfoghi possono essere totalmente chiusi o maggiorati a seconda delle esigenze di raffreddamento e smaltimento.

Ferrari F92A - Box, Gp d'Italia F1 (Monza) - Foto: CircusF1.com

Ferrari F92A – Box, Gp d’Italia F1 (Monza) – Foto: CircusF1.com

Minardi PS04B, 2004-2005. Il dettaglio ravvicinato mostra la “ciminiera” preposta allo smaltimento del calore del tunnel radiatori. A valle della ciminiera trova posto un profilo alare, quindi, a valle delle pance, i flip-ups, vietati a partire dal 2009.

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