Tecnica F1 2017 | Come cambiano le Formula 1: dimensioni e aerodinamica

Come cambieranno le vetture di F1 2017? Analizziamo più nel dettaglio i cambiamenti. In questa prima parte, ci soffermiamo su dimensioni e aerodinamica.

La stagione di F1 2016 si avvia ad una avvincente conclusione. Tuttavia, lo sguardo dell’appassionato, degli addetti ai lavori e dei progettisti è già proiettato al 2017. Il prossimo anno, infatti, la Formula 1 vivrà profondi cambiamenti al livello tecnico-regolamentare. CircusF1 propone tre articoli, intesi ad analizzare più nel dettaglio le novità salienti e principali che andranno a caratterizzare le monoposto dell’anno venturo. La prima parte si concentrerà sugli aspetti senz’altro più vistosi e discussi: dimensioni e aerodinamica. Quindi, sarà la volta di motore, freni, materiale e carburante, infine, con la terza ed ultima parte, vogliamo tratteggiare un’analisi tecnica dei nuovi regolamenti, tra passato, presente e futuro. Ci baseremo sull’ultima versione del Regolamento Tecnico FIA, aggiornata al 13 ottobre 2016.

– La larghezza totale delle monoposto passerà da 1800 mm a 2000 mm (Articolo 3.3 – Article 3: Bodywork and dimensions). L’incremento della larghezza è la diretta conseguenza della maggiorazione della misura degli pneumatici. Queste le misure dei nuovi pneumatici slick: 305/670-13 all’anteriore, 405/670-13 al posteriore. Vale a dire: battistrada largo rispettivamente 305 mm e 405 mm, diametro delle ruote (quindi della gomma) pari a 670 mm. 13 pollici è il diametro del cerchio. Il diametro delle gomme Full Wet, invece, sarà di 680 mm. Le intermedie presenteranno le seguenti misure: 305/675-13 all’anteriore, 405/675-13 al posteriore. La larghezza delle ruote anteriori è compresa tra 370 mm e 385 mm; al posteriore, le ruote devono presentare una larghezza compresa tra 455 mm e 470 mm (Articoli 12.4.1 e 12.4.2 – Article 12: Wheels and Tyres – 12.4: Wheel dimensions). Attualmente, abbiamo queste misure: 245/660-13 all’anteriore (misura in vigore dal 2010; sino al 2009 la Bridgestone adotta gomme anteriori larghe 270 mm), 325/660-13 al posteriore. Il diametro delle gomme da bagnato è di 670 mm. Allo stesso tempo, oggi, la larghezza delle ruote anteriori è compresa tra 305 mm e 355 mm, tra 365 mm e 380 mm per le posteriori. Facile intuire, alla luce di tale raffronto, la sensibile maggiorazione degli pneumatici, fattore che determinerà un apprezzabile incremento del grip meccanico.

– La larghezza della carrozzeria compresa tra gli assi-ruote anteriore e posteriore non deve eccedere i 1600 mm (Articolo 3.4,1 – 3.4: Width ahead of the rear wheel centre line). Sino al 2016, questa misura era di 1400 mm. Ciò comporta, anzitutto, l’allargamento del fondo piatto rialzato (Step Plane) e delle fiancate stesse.

– La larghezza della carrozzeria dietro l’asse-ruote posteriore ed entro 200 mm di altezza dal Piano di Riferimento(Reference Plane) non deve eccedere i 1050 mm (Articolo 3.5.1 – 3.5: Width behind the rear wheel centre line). Questo punto regolamentare sancisce, di fatto, la larghezza massima del profilo estrattore: 1050 mm, appunto, contro i 1000 mmvigenti sino al 2016.

– Gli Articoli 3.5.2 e 3.5.3 descrivono le due diverse larghezze previste per la parte di carrozzeria identificata, nella sostanza progettuale, con l’alettone posteriore. La larghezza della carrozzeria dietro l’asse-ruote posteriore e situata a più di 450 mm dal Reference Plane non deve eccedere i 950 mm. La larghezza della carrozzeria dietro l’asse-ruote posteriore e compresa tra 200 mm e 450 mm sopra il Reference Plane non deve eccedere gli 840 mm. Tutto ciò si traduce in un’ala posteriore, in corrispondenza dei due profili alari, larga al massimo 950 mm (contro i 750 mm del 2016). Tuttavia, le paratie laterali dovranno poi restringersi, sino ad un massimo di 840 mm.

– L’altezza massima delle monoposto è rimasta invariata: 950 mm dal Reference Plane (Articolo 3.6.1 – 3.6: Overall height). Tuttavia, il Regolamento 2017 contempla una ulteriore, importante altezza massima, descritta nell’Articolo 3.6.2: nessuna parte di carrozzeria situata dietro l’asse-ruote posteriore può trovarsi ad una altezza superiore agli 800 mm rispetto al Reference Plane. Dunque, l’alettone posteriore sarà più basso (800 mm di altezza, appunto): sino al 2016, infatti, l’alettone può presentare una altezza massima pari a 950 mm.

– Importanti mutamenti investiranno la carrozzeria anteriore. I principali riguarderanno la fattura dell’ala anteriore. Le nuove coordinate dimensionali per la realizzazione dell’ala sono indicate, anzitutto, nell’Articolo 3.7.1 (3.7: Front bodywork)e nel Drawing 7 (Appendix 1). Tutta la carrozzeria situata davanti ad un punto che giace a 330 mm dietro l’asse-ruote anteriore e posta a più di 250 mm dalla linea di mezzeria della vettura deve trovarsi a non meno di 75 mm e a non più di 275 mm sopra il Reference Plane. Vista dall’alto, la nuova ala anteriore presenterà una pianta a freccia positiva, il cui angolo sarà di circa 12,5°. Ecco, in sintesi, perché. Anzitutto, l’ala anteriore è la somma di due semi-ali, simmetriche, ciascuna larga 900 mm a partire dalla mezzeria dell’auto. Pertanto, la larghezza totale dell’ala anteriore 2017 (comprese le estremità delle paratie laterali e relative appendici) sarà pari a 1800 mm (contro i 1650 mm del 2016). Si ritorna, in definitiva, alla dimensione vigente dal 2009 al 2013; nel 2014, infine, è stata introdotta l’ala di 1650 mm di larghezza. La parte più avanzata dell’ala – che corrisponde al profilo neutro unificato che occupa i 500 mm centrali – dovrà trovarsi a 1200 mm a partire dall’asse-ruote anteriore (1200 mm corrispondenti allo sbalzo massimo anteriore). Una seconda coordinata delinea la posizione di una ulteriore parte di carrozzeria/ala (comodamente identificabile col bordo d’attacco delle paratie laterali verticali), la quale dovrà giacere a 1000 mm a partire dall’asse-ruote anteriore. Un’altra porzione di carrozzeria/ala dovrà trovarsi a 650 mm davanti e a partire dall’asse-ruote anteriore. La porzione di carrozzeria/ala più arretrata (identificabile con il bordo d’uscita delle paratie laterali verticali) dovrà trovarsi a 450 mm a partire dall’asse-ruote anteriore. Il profilo neutro centrale, unificato per tutte le vetture, deve trovarsi ad una altezza, rispetto al Piano di Riferimento, pari a 86.650 mm +/- 2.000 mm.

– Un’ultima nota importante inerente l’ala anteriore è descritta nell’Articolo 3.7.4. Davanti l’asse-ruote anteriore e tra 760 mm e 850 mm dalla linea di mezzeria della vettura deve esserci carrozzeria la cui superficie proiettata, nella vista laterale, sia di almeno 95,000 mm².

– Le pance laterali subiranno un restyling. La faccia d’entrata delle fiancate stesse, infatti, sarà orientata all’indietro, andando a realizzare una freccia positiva di circa 15°. Questo cambiamento è frutto dell’Articolo 3.8.7 (3.8: Bodywork in front of the rear wheels). Non deve esserci carrozzeria, eccezion fatta per gli specchietti retrovisori (regolamentati nell’Articolo 3.8.1), nell’area racchiusa dalle intersezioni delle seguenti linee: una linea longitudinale parallela alla mezzeria dell’auto posta a 700 mm dalla mezzeria stessa; una linea longitudinale e parallela alla mezzeria dell’auto posta a 320 mm dalla mezzeria stessa; una linea diagonale a partire da un punto situato a 700 mm davanti la faccia posteriore del cockpit e 320 mm dalla mezzeria della vettura, con un angolo di 75° rispetto alla mezzeria stessa; una linea diagonale a partire da un punto situato a 625 mm davanti la faccia posteriore del cockpit e 320 mm dalla mezzeria della vettura, con un angolo di 75° rispetto alla mezzeria stessa. Un modo complicatissimo e bidimensionale per definire l’angolo di attacco delle pance laterali, di circa 15°.

– Profondi cambiamenti toccheranno l’alettone posteriore. Come abbiamo già visto, esso presenterà una altezza massima(rispetto al Reference Plane) pari a 800 mm e due distinte larghezze massime, pari a 950 mm e 840 mm. L’area entro la quale debbono trovarsi i profili alari è descritta dall’Articolo 3.9.1 (3.9: Bodywork behind the rear wheel centre line). Esso recita: la carrozzeria posta dietro l’asse-ruote posteriore situata a più di 600 mm dal Reference Plane (750 mm nel 2016) ed entro 455 mm (355 mm nel 2016) dalla linea di mezzeria deve giacere in un’area, quando vista lateralmente, tra 150 mm e 500 mm dietro l’asse ruote-posteriore. Invariata, dunque, la corda derivante dai due profili: 350 mm. Il profilo principale dell’alettone – quello fisso – può presentare una corda massima di 250 mm. L’Articolo, tuttavia, per definire questa misura, si addentra in un inutile, incomprensibile rompicapo perpetrato ormai da anni: allo scopo di garantire che i singoli profili e la relazione tra essi possano cambiare a macchina in movimento solo nella situazione descritta nell’Articolo 3.17, essi debbono essere collegati mediante una coppia di supporti a ponte, rigidi e impenetrabili, posizionati in modo che nessuna parte del bordo d’uscita della sezione antistante (ossia, il cosiddetto main plane dell’ala posteriore) possa trovarsi a più di 250 mm (200 mm nel 2016) lateralmente dalla coppia di supporti. I supporti debbono essere collocati a non più di 455 mm dalla linea di mezzeria (355 mm nel 2016).

– Le paratie verticali dell’alettone posteriore subiscono molteplici variazioni. Anzitutto, l’area minima regolamentare di questi elementi risulterà minore rispetto al 2016 (Articolo 3.9.5). Nella vista laterale, la superficie proiettata di qualunque parte di carrozzeria, situata tra 300 mm e 800 mm (950 mm nel 2016) sopra il Reference Plane e tra l’asse-ruote posteriore ed un punto ad esso retrostante posto a 710 mm (600 mm nel 2016) e a più di 400 mm (355 mm nel 2016) dalla linea di mezzeria della vettura, deve essere maggiore di 230000 mm² (330000mm² nel 2016). Novità dimensionali anche per il sostegno (o due sostegni) dell’alettone (Articolo 3.9.6): ogni sezione orizzontale posta tra 550 mm e 600 mm (600 mm e 750 mm nel 2016) sopra il Reference Plane, presa attraverso la carrozzeria situata posteriormente ad un punto posto a 50 mm davanti l’asse-ruote posteriore e a meno 100 mm dalla mezzeria della vettura, può contenere non più di due sezioni chiuse e simmetriche con una area totale massima pari a 5000mm². Lo spessore di queste due sezioni non deve eccedere i 25 mm quando misurato perpendicolarmente alla mezzeria dell’auto. L’Articolo 3.9.7 va a definire la fattura delle paratie laterali verticali dell’alettone nella loro vista posteriore. Si definiscono, pertanto, la caratteristica curvatura della paratia e lo spessore di quest’ultima. Qualsiasi parte di carrozzeria posta dietro l’asse-ruote posteriore, a più di 100 mm dalla mezzeria della vettura e tra 200 mm e 600 mm sopra il Reference Plane, deve trovarsi in un’area a più di 400 mm dalla linea di mezzeria. La distanza tra la superficie interna ed esterna non deve eccedere i 20 mm misurati perpendicolarmente alla mezzeria.

– Non è tutto. Le paratie laterali e verticali (endplates, usando la terminologia inglese) dell’ala posteriore dovranno presentare bordi di entrata e uscita orientati all’indietro; l’angolo sarà di circa 24°-25°. L’Articolo 3.9.8 norma il bordo d’entrata, il 3.9.9 quello d’uscita. Nella vista laterale, nessuna parte di carrozzeria situata dietro l’asse-ruote posteriore e tra 100 mm e 475 mm dalla mezzeria della vettura può essere posta verticalmente sopra una linea diagonale che abbia il punto più avanzato a 370 mm sopra il Reference Plane e insistente sull’asse-ruote posteriore e il punto più arretrato a 800 mm sopra il Reference Plane e a 190 mm dietro l’asse-ruote posteriore. Il bordo d’uscita, invece, è così regolamentato: nella vista laterale, nessuna parte di carrozzeria situata dietro l’asse-ruote posteriore e tra 100 mm e 475 mm dalla mezzeriadella vettura può essere posta dietro una linea diagonale che abbia il punto più avanzato a 200 mm sopra il Reference Plane e a 450 mm dietro l’asse-ruote posteriore e il punto più arretrato a 800 mm sopra il Piano di Riferimento e a 710 mm dietro l’asse-ruote posteriore.

– E veniamo al fondo vettura. Come già scritto in precedenza, esso potrà estendersi (carrozzeria compresa) per una larghezza totale di 1600 mm (contro i 1400 mm del 2016). Ma esso risulterà più corto in senso longitudinale. Infatti, esso può estendersi a partire da 430 mm dietro l’asse-ruote anteriore (330 mm nel 2016) e sino a 175 mm davanti l’asse-ruote posteriore (nel 2016, il fondo piatto terminava in corrispondenza dell’asse-ruote posteriore). Lo skid-block (il pattino posto al di sotto del Piano di Riferimento) è, di conseguenza, più corto, dovendo estendersi a partire da 430 mm dietro l’asse-ruote anteriore e sino all’asse-ruote posteriore.

– Aumentata la curvatura dello Step Plane (il fondo rialzato rispetto al Reference Plane). Come tutti avranno visto, gli Step Plane presentano da anni, a fini aerodinamici, delle leggere curvature verso l’alto. Questa “rientranza” – secondo quanto espresso nell’Articolo 3.11.4 (3.11: Bodywork facing the ground)– passa da 50 mm ad un massimo di 100 mm.

– L’Articolo 3.11.10 pone l’attenzione attorno ad un rilevante particolare tecnico: la porzione di fondo vettura intesa ad accogliere eventuali slot, soffiature. In un’area compresa tra 700 mm o meno (650 mm nel 2016) dalla mezzeria della vettura, un punto situato a 450 mm davanti la faccia posteriore del cockpit e sino a un punto situato a 350 mm davanti l’asse-ruote posteriore, ogni intersezione di qualsiasi parte di carrozzeria visibile da sotto la vettura dovrebbe presentare una linea continua visibile da sotto la vettura stessa. Dunque, i progettisti avranno più spazio di Step Plane a disposizione (20 cm totali coincidenti con i bordi laterali del fondo stesso) entro il quale ricavare slot e soffiature.

– Trattiamo, ora, uno dei punti regolamentari più significativi: il dimensionamento del profilo estrattore. Il Regolamento non cita mai esplicitamente questo elemento ma, nella sostanza, gli articoli implicitamente ad esso dedicati normano, appunto, questo imprescindibile dispositivo aerodinamico. Come detto precedentemente, la larghezza della carrozzeria dietro l’asse-ruote posteriore ed entro 200 mm di altezza dal Piano di Riferimento non deve eccedere i 1050 mm (Articolo 3.5.1). Questo punto regolamentare sancisce, di fatto, la larghezza massima del profilo estrattore: 1050 mm, appunto, contro i 1000 mm vigenti sino al 2016. Ma non è tutto. L’Articolo 3.11.7 descrive ulteriori, fondamentali sbalzi del profilo estrattore stesso; in altre parole, la lunghezza nel senso longitudinale e l’altezza dell’elemento stesso. Infatti, secondo l’articolo, nessuna parte di carrozzeria, visibile da sotto la vettura e situata tra 175 mm davanti l’asse-ruote posteriore e un punto posto a 350 mm retrostante all’asse-ruote posteriore stesso, deve essere a non più di 175 mm sopra il Piano di Riferimento. L’Articolo 3.11.8 – tutte le parti di auto sospese situate dietro una linea posta a 175 mm davanti l’asse-ruote posteriore, visibili da sotto e poste a più di 250 mm dalla mezzeria della vettura, debbono trovarsi ad almeno 50 mm sopra il Reference Plane – tratteggia, di fatto, anche l’altezza minima rispetto al Piano di Riferimento del profilo estrattore. Ecco, dunque, emergere – in modo alquanto farraginoso e per nulla fluido e intuitivo – le dimensioni dei nuovi profili estrattori che caratterizzeranno le monoposto di Formula 1 2017. Il ginocchio (ossia l’inizio della rampa che origina il profilo estrattore stesso) è stato avanzato di 175 mm rispetto all’asse-ruote posteriore, il profilo stesso può estendersi per altri 350 mm dietro l’asse-ruote posteriore (di fatto, la lunghezza totale del diffusore, da ginocchio al bordo d’uscita, è di 525 mm) e presentare una altezza massima di 175 mm ed una larghezza massima di 1050 mm. Lo sbalzo longitudinale massimo del profilo estrattore (o diffusore) rispetto al centro-ruota è dettato anche dall’Articolo 3.9.3, che recita: nessuna parte della vettura tra 100 mm e 525 mm dalla linea di mezzeria e a meno di 200 mm dal Piano di Riferimento può trovarsi a più di 350 mm dietro l’asse-ruote posteriore. Sino al 2016, il profilo estrattore presentava le seguenti misure: 350 mm di lunghezza (ginocchio esattamente in corrispondenza dell’asse-ruote posteriore), 125 mm di altezza, 1000 mm di larghezza. Come si evince, sono state aumentate le capacità diffondenti del dispositivo, con benefici sulla qualità dell’effetto suolo prodotto mediante il fondo vettura. Ricordiamo, a tal proposito, che la portata d’aria di un Venturi è definita dalla sezione di uscita. Aumentando quest’ultima, pertanto, aumenta conseguentemente il carico deportante prodotto mediante effetto suolo; al contrario, riducendo la sezione d’uscita, l’effetto suolo si riduce a sua volta.

– Variati, in parte, gli sbalzi. Lo sbalzo anteriore, come abbiamo avuto modo di osservare in precedenza, è invariato rispetto al 2016 e pari a 1200 mm (misurato a partire dall’asse-ruote anteriore). Quello posteriore, al contrario, aumenta: da 600 mm a 710 mm (Articolo 3.13.1 – 3.13: Overhangs).

– Ala anteriore più flessibile: nel 2017, l’ala anteriore – applicati verticalmente 1000 N di carico a 675 mm e 975 mm davanti l’asse-ruote anteriore e a 795 mm dalla linea di mezzeria della vettura – non deve deformarsi più di 15 mm. Nel 2016, a parità di carico, questo valore è di 10 mm. Invariati, invece, i valori di carico e deformazione delle paratie laterali dell’alettone posteriore, dell’alettone stesso e della parte più avanzata del fondo vettura (il cosiddetto Tea Tray: ad un punto posto a 480 mm dietro l’asse-ruote anteriore e sotto una spinta di 4000 N, la deformazione non deve eccedere i 5 mm in senso verticale verso l’alto. Articolo 3.16.5 – 3.16: Bodywork flexibility). La deformazione massima dei profili alari dell’ala anteriore è fissata, da Regolamento (Articolo 3.16.8), a 5 mm sotto un carico di 60 N.

– Per quanto concerne il flap mobile dell’alettone posteriore (dispositivo noto col nome di DRS, Drag Reduction System), gli Articoli 3.17.1 a e b (3.17: Driver adjustable bodywork) si soffermano su alcune caratteristiche del suddetto profilo. La larghezza minima è pari a 908 mm (708 mm nel 2016). Il precedente Articolo 3.9.1, tuttavia, offre anche il dimensionamento dello slot che separa il main plane dal flap mobile. Questa fessura è compresa tra i 10 mm e i 15 mm a DRS chiuso, 65 mm a DRS attivato.

– Ulteriori modifiche al Regolamento, circa l’aerodinamica delle monoposto, investiranno i cosiddetti bargeboard (i deviatori di flusso posti tra le ruote anteriori e le fiancate), i quali, dopo la “cura dimagrante” effettuata nel 2009, torneranno a presentare dimensioni maggiori e, quindi, funzionalità e prestazioni notevolmente incrementate. Rivisitazioni anche per quanto concerne le appendici aerodinamiche attorno alle pance laterali e in corrispondenza del cockpit. Oggi, svettano deviatori di flusso – orizzontali e verticali – generatori di vortici e derive verticali, ma nel 2017 questa tipologia di aerodinamica subirà una semplificazione.

– Degna di attenzione e approfondimento è la fattura dei bracci di sospensione, i cui profili, come noto, possono influenzare l’aerodinamica della vettura. Il nuovo Articolo 10.3.3 (Article 10: Suspension and steering systems – 10.3: Suspension members), infatti, consente un angolo massimo di incidenza di 10° (+/- 10°) rispetto al Reference Plane. Nel 2016, questo valore era pari a +/-5°.

– I musi delle monoposto di F1 2017 risulteranno più lunghi. Questo incremento è dettato della modifica apportata all’Articolo 15.4.3 (15.4: Survival cell specifications), norma che regolamenta la struttura ad assorbimento d’impatto anteriore. Questa parte, nella sostanza, coincide con il musetto amovibile; quella porzione di muso, cioè, preposta ad assorbire gli urti, alla quale è connessa rigidamente l’ala anteriore e che ha il proprio punto di attacco – vincolato alla scocca/cellula di sopravvivenza – in corrispondenza dell’asse-ruote anteriore. Tale struttura, nel 2017, sarà lunga almeno 1050 mm a partire dall’asse-ruote anteriore. Il Regolamento, invero, specifica che la struttura ad assorbimento di impatto anteriore può non essere parte integrante della scocca, tuttavia deve essere vincolata ad essa a partire dall’asse-ruote anteriore. Nel 2016, questo valore è pari a 850 mm. Dunque, i musi delle vetture 2017 risulteranno più lunghi di almeno 20 cm rispetto a quelli attuali e, verosimilmente, scompariranno le poco attraenti protuberanze terminali che possono contraddistinguere i musi delle F1 sin dal 2014. Come nel 2016, tuttavia, nessuna parte di questa struttura può trovarsi ad una altezza massima superiore a 525 mm rispetto al Piano di Riferimento.

Alleghiamo, di seguito, bellissimi ed esaustivi disegni, ad illustrare più intuitivamente i principali cambiamenti regolamentari presentati nell’articolo. I disegni sono tratti dal sito albrodpulf1.wordpress.com, che ringraziamo calorosamente per la preziosa collaborazione. Ecco il link, a cura di Alberto Rodriguez, da cui abbiamo tratto i disegni.

Scritto da: Paolo Pellegrini