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EVOLUZIONE DEI SISTEMI DI SCARICO

Il sistema di scarico rappresenta, come nella passata stagione, una delle aree di maggior sviluppo da parte delle squadre di Formula 1.
Un soffiaggio efficace garantisce un surplus carico aerodinamico al retrotreno in modo da aumentare la stabilità della vettura in fase di frenata, percorrenza curva e accelerazione.
Il cambio di regolamento a partire dal 2012, con l’arretramento della posizione degli scarichi, ha portato i tecnici delle squadre a seguire fondamentalmente due direzioni di sviluppo per la conduzione dei gas di scarico: sistema con effetto Coanda (con una rampa di appoggio sul fondo del diffusore) e con semi-effetto Coanda (con bulbi a sbalzo sopra il fondo del diffusore).
Quest’anno i team stanno ottimizzando le soluzioni sopra elencate nei test pre-campionato.

La soluzione con effetto Coanda è la preferita dai tecnici Red Bull anche per il 2013, molto preparati sotto il punto di vista aerodinamico, ma sorprendentemente dal 2012 non è ha inspirato le altre squadre, fatta eccezione per la Lotus-Renault.


RB9 - SISTEMA DI SCARICO CON RAMPA

La soluzione con effetto semi-Coanda (bulbo) sta ottenendo maggiore successo, prova n’è che viene utilizzata dalla maggior parte dei team, tra cui Ferrari, McLaren, Mercedes, Williams e Sauber (che nel 2012 ha utilizzato il sistema con la rampa)

MERCEDES W04 - SISTEMA DI SCARICO CON BULBO

Tralasciando di spiegare in questo articolo le particolarità di ogni singola soluzione, si può affermare che l’obiettivo comune consiste nel condurre i flussi dei gas di scarico verso la parte esterna del diffusore e molto vicino alle ruote posteriori. Questo al fine di generare maggior carico aerodinamico e limitare il fenomeno di generazione di vortici d’aria dato dal rotolamento dei pneumatici, dannoso per il corretto funzionamento del diffusore.I flussi di scarico non devono lambire i pneumatici poiché la loro alta temperatura li “cuocerebbero”. I gas, all’uscita dei terminali, hanno una temperatura di circa 700°C!
Nella foto sopra (cerchio giallo) viene evidenziata l’applicazione di una paratia verticale con lo scopo di condurre i gas di scarico verso il lato interno del pneumatico.


Perché la maggior parte delle squadre per il 2013 sta tentando di sviluppare la seconda soluzione?

La soluzione RB9 è più semplice da mettere a punto in quanto i gas di scarico hanno sempre un appoggio che li conduce al diffusore. Questo in teoria permette di avere una maggiore stabilità della vettura nelle varie fasi di velocità, poiché l’effetto Coanda limita lo spostamento in senso trasversale degli stessi nonostante l’interferenza dei flussi aerodinamici provenienti dalla parte anteriore della vettura e dalla parte superiore delle pance. Ma a mio parere questa soluzione presenta due limiti.

Infatti i gas di scarico perdono parte della loro energia poiché “strisciano” sulle rampe di appoggio. Il risultato finale si traduce in un carico aerodinamico sul diffusore posteriore non ottimale. 
Inoltre l’utilizzo della rampa limita la superficie utile per generare carico aerodinamico solo verso la parte finale del diffusore (già quasi in corrispondenza della ruota). Infatti solo lì il flusso appoggia sul fondo del diffusore.


La soluzione con il bulbo è sicuramente più difficile da mettere a punto poiché c’è una parte del sistema di scarico che risulta “aperta”, cioè senza appoggi. 
Pertanto lo spostamento in senso trasversale dei flussi dei gas di scarico viene maggiormente influenzato dai flussi aerodinamici esterni. Questo rende la vettura un po’ meno stabile.
I tecnici dei team stanno sviluppando il sistema in modo tale da inclinare il più possibile il flusso dei gas e farlo appoggiare il prima possibile sul fondo del diffusore.
Qui sotto si può vedere la soluzione Williams (poi considerata irregolare….) che consiste in una particolare carenatura dei bulbi con questo scopo (freccia rossa).

Anche Ferrari e Caterham e hanno provato ad inserire dentro il bulbo un piccolo deviatore orizzontale per cercare di far abbassare rapidamente i flussi sul fondo.(soluzione dichiarata illegale)
I tecnici McLaren hanno variato l’inclinazione della parte finale del fondo del bulbo, sempre con lo stesso l’obiettivo.  
Qui di seguito si vedono altre soluzioni provate dalla Ferrari durante i test di Jerez e Barcellona.
In particolare la freccia presente nella prima foto evidenzia un tentativo di sdoppiamento dei flussi grazie ad uno scavo nel bulbo. L’obiettivo è di portare parte dei flussi molto vicini alla ruota posteriore per “pulirla” dai vortici generati dal rotolamento del pneumatico. (foto scattata dopo il principio d’incendio durante l’ultimo giorno di test di Jerez con alla guida Pedro De La Rosa).


 La particolarità della soluzione con l’utilizzo dei bulbi è che ha un potenziale di sviluppo maggiore e dal punto di vista tecnico presenta vantaggi rispetto alla soluzione con la rampa.



I flussi dei gas di scarico rimangono energizzati poiché non appoggiano sulle rampe e (con le ultime evoluzioni dei sistemi che vedremo negli ultimi test o a Melbourne) i team con i layout più efficienti riusciranno a portare i flussi molto rapidamente sul fondo, potendo così contare su un’ampia superficie del fondo stesso utile a generare deportanza e su un efficace effetto Coanda che permetta ai gas di scarico di non essere influenzati dai flussi aerodinamici esterni.



Inoltre (grazie agli scatti comparativi del CFD di Andreas Mouzouris), si vede che il sistema di scarico con i bulbi è qualitativamente migliore poiché indirizza e concentra i gas di scarico verso l’estremità del diffusore. Questo garantisce maggior carico aerodinamico vicino alle ruote e quindi vicino al punto di trazione della vettura e “pulisce” in maniera più efficace le ruote posteriori dai vortici di rotolamento.


LAYOUT CON BULBI


LAYOUT CON RAMPE



Restiamo in attesa di vedere i prossimi sviluppi.
In particolare, come negli anni passati, vedremo se i tecnici Red Bull porteranno un layout alternativo del sistema di scarico durante gli ultimi test.

di Gabriele Peccetti

Cristiano Sponton

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