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F-DUCT

Quando la McLaren nei test invernali ha portato in pista l’F-DUCT è stato guardato da tutti come un vero e proprio colpo di genio. L’idea di fondo è che il pilota riesce ad alterare il flusso d’aria sopra l’ala posteriore, senza violare il regolamento  3.15 e in questo modo ottenere un vantaggio di velocità in rettilineo.

3.15 Aerodynamic influence : With the exception of the cover
described in Article 6.5.2 (when used in the pit lane), the driver
adjustable bodywork described in Article 3.18 and the ducts described in
Article 11.4, any specific part of the car influencing its aerodynamic
performance :

Must comply with the rules relating to
bodywork

Must be rigidly secured to the entirely sprung part of
the car (rigidly secured means not having any degree of freedom) ;

Must
remain immobile in relation to the sprung part of the car.


QUALI SONO I BENEFICI DEL F-DUCT?

La McLaren ha trovato un “buco” nel regolamento per progettare un sistema intelligente che permette di mandare in stallo ad alte velocità , l’alettone posteriore.

Andiamo ad analizzare come hanno potuto ottenere questo e quanto guadagno ne hanno tratto.



UN PO DI TEORIA SULLE ALI

In primo luogo dobbiamo considerare la teoria basa per quanto riguarda i profili aerodinamici e il rapporto deportanza/resistenza all’avanzamento. Al livello più semplice un ala genera deportanza grazie al suo profilo. Il flusso d’aria sulla superficie inferiore del profilo accelerato rispetto al flusso d’aria della superficie superiore.

Se il flusso d’aria è accelerato c’è una perdita di pressione e in questo modo viene a crearsi una differenza di pressione tra la superficie inferiore e quella superiore dell’ala. In questo modo si genera una forza verticale diretta verso il basso .


La deportanza generata da un alettone dipende dalla sua corda (distanza dal bordo di entrata al bordo di uscita del profilo alare), dall’incidenza dell’ala (inclinazione) delle paratie laterali particolarmente elaborare sulle attuali monoposto. Una maggiore inclinazione degli alettoni garantisce una maggior tenuta in curva della monoposto , ma risulta penalizzante sui rettilinei , in quanto gli alettoni generano un forte attrito con l’aria che investe la monoposto, ma risulterà quindi penalizzante la velocità di punta nei tratti veloci del circuito.

Gli alettoni regolati a bassa incidenza, quindi con profili poco inclinati, penalizzano la monoposto in curva ma permettono di raggiungere velocità molto elevate in rettilineo.

Le monoposto più valide aerodinamicamente   sono quelle che con un incidenza relativamente bassa degli alettoni, garantiscono comunque una buona velocità di percorrenza delle curve ed alte velocità in rettilineo; per ottenere tale risultato è necessario generare carico aerodinamico non soltanto con gli alettoni, ma anche con il corpo vettura.


Se osserviamo un alettone posteriore di una moderna F.1 si può vedere il concetto delle ali multi elemento portato all’estremo. Tali ali creano un elevata quantità di carico aerodinamico ma allo stesso tempo creano un elevata resistenza all’avanzamento.


Tuttavia, se il flusso d’aria sopra la sezione del flap dell’alettone può essere “stallato”; il rapporto deportanza/resistenza peggiora, ma il risultato complessivo è una forte riduzione nel coefficiente di deportanza, con una conseguente netta riduzione della resistenza aerodinamica. Questo crea un incremento della velocità massima. Va tuttavia osservato che viene stallato solo il flusso sul bordo di uscita perché questo abbia dei benefici e non lo stallo completo dell’intera ala.


PRIME SOLUZIONI


Le squadre erano riuscite a creare delle ali flessibili che permettevano di ridurre la resistenza all’avanzamento, ma una volta che questo concetto era diventato troppo evidente fu rapidamente messo fuori legge dalla Federezione. Le ali ora sono soggette a prove di carico statico per garantire che queste non flettano. Quindi le squadre potevano creare ali che flettessero in pista ma che risultassero perfettamente legali ai controlli FIA.

Se tu stalli un flap di un alettone di F.1 (in galleria del vento ) la resistenza all’avanzamento cala e si calcola un guadagno in termini di velocità massima di circa 5-7 km/h (prove fatte 10 anni fa).. l’importante è riuscire ad ottenere questo stallo in modo legale, è molto facile dimostrarlo in galleria del vento ma è molto difficile riproporlo in pista in modo perfettamente regolamentare.



SOLUZIONE MCLAREN


La McLaren ha trovato una soluzione molto efficace e regolamentare per reindirizzare il flusso d’aria sopra l’ala posteriore  con la conseguenza di mandare in stallo l’ala. Da attente analisi sulla vettura si nota che il condotto d’aria è situato nella parte anteriore della vettura e il flusso d’aria verso la zona posteriore viene deciso dal pilota andando a chiudere con il gomito un foro situato nell’abitacolo.  Questo foro viene chiuso nei rettilinei in modo che il flusso d’aria passi dalla zona anteriore a quella posteriore mandando in stallo l’aria. Quindi, bloccando il foro, il condotto è attraversato da un flusso d’aria sufficiente a far si che il flusso d’aria sull’alettone posteriore sia interrotto e quindi indurre allo stallo di quest’ultimo.

Quest’idea la possiamo definire legale per due semplici motivi:

- il pilota, usando una parte del corpo (gambe, gomito, mano, ecc) decide quando attivare e disattivare il condotto rispettando tutti i regolamenti;

- con l’introduzione, per regolamento, di una norma che obbliga le scocche ad essere omologate all’inizio della stagione, l’F-DUCT è risultato molto difficile e costoso da copiare e rendere efficace;


Nel cockpit McLren si nota il condotto che una volta azionato dal pilota (chiusura foro) porta un flusso d'aria verso l'ala posteriore per mandarla in stallo.


 Alcune fessure nella parte superiore dell'elemento dell'alettone posteriore. Tali fessure vengono alimentare dal condotto d'aria che esce dall'engine cover chiamata "Shark fin".

Si Nota l'alimentazione del condotto. Nell'abitacolo è presente il foro che permette al pilota di azionare o disabilitare il condotto.

Nella zona dell'alettone posteriore avviene l'uscita del flusso d'aria che permette di "stallare" l'ala posteriore.

Lo stallo provoca:

  • meno resistenza all'avanzamento

  • meno deportanza dell'ala posteriore

  • più velocità in rettifilo




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Quando la McLaren nei test invernali ha portato in pista l’F-DUCT è stato guardato da tutti come un vero e proprio colpo di genio. L’idea di fondo è che il pilota riesce ad alterare il flusso d’aria sopra l’ala posteriore, senza violare il regolamento  3.15 e in questo modo ottenere un vantaggio di velocità in rettilineo.



3.15 Aerodynamic influence : With the exception of the cover
described in Article 6.5.2 (when used in the pit lane), the driver
adjustable bodywork described in Article 3.18 and the ducts described in
Article 11.4, any specific part of the car influencing its aerodynamic
performance :

Must comply with the rules relating to
bodywork

Must be rigidly secured to the entirely sprung part of
the car (rigidly secured means not having any degree of freedom) ;

Must
remain immobile in relation to the sprung part of the car.


QUALI SONO I BENEFICI DEL F-DUCT?

La McLaren ha trovato un “buco” nel regolamento per progettare un sistema intelligente che permette di mandare in stallo ad alte velocità , l’alettone posteriore.

Andiamo ad analizzare come hanno potuto ottenere questo e quanto guadagno ne hanno tratto.



UN PO DI TEORIA SULLE ALI

In primo luogo dobbiamo considerare la teoria basa per quanto riguarda i profili aerodinamici e il rapporto deportanza/resistenza all’avanzamento. Al livello più semplice un ala genera deportanza grazie al suo profilo. Il flusso d’aria sulla superficie inferiore del profilo accelerato rispetto al flusso d’aria della superficie superiore.

Se il flusso d’aria è accelerato c’è una perdita di pressione e in questo modo viene a crearsi una differenza di pressione tra la superficie inferiore e quella superiore dell’ala. In questo modo si genera una forza verticale diretta verso il basso .


Cristiano Sponton

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