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7. tipologie di ali reali in F1 e nelle macchine reali (2^ parte)

7.7 – l’esatto shaping del front wing (musi alti o bassi; differenti configurazioni a seconda del carico aerodinamico richiesto): casi reali.

Bene, finalmente iniziamo la sezione piena di foto e disegni, per capire meglio cio’ che abbiamo detto in precedenza.
Iniziamo subito con una schematizzazione di un front wing std a 2 ali:
(fig.1)

come potete vedere, abbiamo un’ala principale ed un flap. Se vi ricordate bene, avevamo detto che, per essere efficaci, il flap deve essere almeno il 10% della corda del mainplane.
Si puo’ notare come, in quest’esempio molto esplicativo e che mi piace molto, perche’ molto vicino anche alle F1 di oggi, il design del mainplane sia sostanzialmente un’ala a basso drag, con uno shaping molto ben curato, soprattutto nella regione del te: guardatela bene, vedete che nella upper surface, l’ala tende nuovamente verso l’alto?
Cio’ per ottimizzare il flusso che arrivera’ nella superficie inferiore del flap (come avevamo detto nella teoria delle multiple wing surfaces).

Andiamo adesso alla fig.2: vediamo nel dettaglio la parte terminale di un front wing di qualche anno fa.
Bene, qui abbiamo il mainplane ed il flap con la vista sull’endplate, ossia i 3 elementi fondamentali del musetto.
Andiamo un po’ piu’ a fondo: innanzitutto si puo’ vedere, come detto poco sopra, che il mainplane ha una forma a basso drag, il piu’ dritta possibile (a questo proposito, anche per cose che diremo in seguito, vi rimando alle parti di teoria dei capitoli precedenti); mentre il flap ha una corda larga verso l’endplate e molto piccola in mezzo:
avendo questa configurazione, si ha un doppio vantaggio:
a- deviare il meno possibile il flusso dai radiatori posti in mezzo e dietro il front wing;
b- avere meno dwf della max possibile: caso di circuito quindi con poco-medio carico richiesto
(fig.2)

si puo’ notare anche alla base dell’endplate una parte perfettamente orizzontale: questa serve per “prendere” la dwf gratis derivante dal rotolamento delle gomme, poste poco dietro.

Passiamo ora alla fig.3:
abbiamo una vista complessiva del front wing. A parte notare che questo caso possiede 3 ali, e quindi una configurazione ad alto carico, possiamo anche notare che la parte centrale del mainplane e’ rialzata rispetto alle parti laterali.
In questo caso, i progettisti avevano evidentemente verificato una troppo grande sensibilita’ al suolo per l’alettone ed hanno quindi rialzato la parte centrale.
Certo, sapevano anche che, compiendo questa modifica, avrebbero perso un po’ di velocita’ di flusso sotto la macchina, riducendo quindi l’efficienza complessiva dell’underside (cio’ e’ vero, pensando che una piu’ bassa h dal suolo, accelererebbe di piu’ l’aria).
E’ comunque il pilota, in genere, a dichiarare agli ingegneri che la macchina e’ troppo sensibile sull’avantreno, ossia denunciando un sottosterzo.
Ancora una volta, ci troviamo a fare una scelta: < l’efficacia dell’effetto suolo, ma migliorare il sottosterzo percepito dal pilota...
(fig.3)
ultima cosa: notate bene le paratie verticali che sorreggono il front wing: ci sono molti studi che riguardano lo shaping ottimale anche per questa parte apparentemente insignificante. Configurare bene l’attaccatura all’ala (arrotondandola il piu’ possibile), serve per diminuire l’effetto negativo di separazione del flusso nel flap.

Siamo ora alla fig. 4:
Abbiamo la Arrows di D.Hill di qualche anno fa.
Notiamo subito la larghezza del front wing: ricordate che se volete maggiore carico, dovete innanzitutto allargare il piu’ possibile l’ala.
Vi propongo pero’ questa foto per farvi notare lo shaping interno degli endplates: vedete che sono inclinati verso l’interno nella loro parte finale?
Cio’ per evitare a tutti i costi che l’aria passante per il front wing possa andare a “colpire” le ruote, deviandola anzi verso l’interno dello chassis, aumentando la q di flusso verso i radiatori.
(fig.4)


figura 5:
qui abbiamo un super-dettaglio del flap. Cio’ ci e’ molto utile per vedere bene le attaccature verticali, lo shape ed il gurney flap (la striscia nera sopra il flap, verticale).
(fig.5)
notate altresi’ l’attaccatura verticale del mainplane allo chassis: vedete come essa sia arrotondata nella parte verso di noi ed inclinata verso l’esterno: anche questa configurazione deriva da tanti studi nella galleria del vento. Abbiamo infine anche la vista sui deviatori posti nel gruppo sospensioni.
figura 6:
siamo ora in grado di vedere molto bene la parte dietro un front wing. Notate le alette verticali che partono normalmente da sotto il mainplane per deviare piu’ efficacemente il flusso oltre l’ala. Queste possono essere inclinate verso l’interno (per > il flusso nella parte centrale – inferiore del veicolo) o esterno (per scaricare meglio l’aria in eccesso verso l’esterno della macchina).
(fig.6)


Vediamo ora le fasi di montaggio dell’alettone:
figura 7: abbiamo qui le 3 fasi sostanziali: 1-montare il mainplane e fissarlo con le paratie verticali di sostegno al musetto; 2- posizionare il flap, scegliendo la distanza nell’asse x e y rispetto al mainplane; 3- fissare infine l’endplate al mainplane ed al flap.
(fig.7)

Nella figura 8 abbiamo invece una vista laterale, senza endplate, per farvi notare il design delle ali: notate ancora una volta che il mainplane e’ a forma a basso drag e molto “pulita”, mentre il flap dietro ha uno shape un po’ piu’ “estremo”, con un camber che possa garantire buona dwf.
(fig.8)


nella figura 9 abbiamo 2 viste dell’alettone finito: da sotto, e’ possible ammirare la lunghezza di corda del flap rispetto al mainplane, mentre nella vista a lato, possiamo notare l’angolazione del flap (e si nota ancora come il mainplane abbia invece quasi 0’ di inclinazione).
(fig.9)

Nella figura 10 abbiamo invece una bella visione delle alette orizzontali esterne: notate come ci siano tantissime forme possibili, ma l’unica usata oggi e’ l’esterna, con un’ala unica, per deviare meglio il flusso oltre le ruote (abbiamo infatti meno rischio di separazione avendo solo un’aletta, anziche’ 2: tenete sempre in considerazione le cose dette in precedenza. La separazione del flusso l’avremo anche qui, in un’aletta apparentemente insignificante).

(fig.10)

nella 10-bis, abbiamo un’altro esempio di ali, questa volta sulla Minardi. La cosa piu’ importante e’ configurare bene l’inclinazione di questa, insieme allo shape (notate il suo camber).

(fig.10-bis)

la figura 11 ci evidenzia invece come sia possibile modificare, oltre che l’altezza della parte centrale a seconda della sensibilita’ al terreno, anche la forma del mainplane: in Ferrari e Williams, nel 2000, sono apparsi questi musi a freccia, che sono poi stati abbandonati. Si era cercato di creare un’ala non perfettamente simmetrica, per variare la q di flusso nella parte centrale del flap, dove potete notare la maggiore corda rispetto alle parti esterne.

(fig.11)
infine, vediamo la figura 12, dove possiamo notare delle DELTA WINGS poste sotto il mainplane, in modo da sfruttare il flusso in maniera ottimale tra la combinazione dell’ala maggiore posta sopra ed appunto la piccola delta wing (qui in realta’ e’ una forma avanzata, quasi doppia). Il flusso che passera’ tra l’ala grande e la delta, subira’, inoltre, anche l’effetto biplano (y-axis).
(fig.12)

esempio pero’ molto migliore (e’ quello che citavo nella parte teorica) e’ quello apparso nella Arrows, figura 13: guardate un’applicazione molto coraggiosa di delta wing (indicate con la freccia nera). La posizione molto sopra il front wing, evita negative interazioni ed aumenta il carico nella zona anteriore, in caso di piste con necessita’ di molto carico, diminuendo altresi’ il sottosterzo.
(fig.13)

Immaginiamo ora di dover creare o scegliere un front wing per la nostra macchina (e’ quello che fate in sostanza quando scegliete l’angolo in gp3: vedete come questa rappresentazione sia molto riduttiva? In pratica e’ come se aveste sempre uno stesso alettone e doveste modificare solo l’inclinazione del flap), vediamone le regole fondamentali:

FRONT WING AD ALTO CARICO:
1- > la larghezza massima a 1400 mm (limite regolamentare);
2- > la corda del flap, sia nella parte esterna, che soprattutto in quella interna;
3- configurare a 3 elementi il front wing, con particolare cura al 2’ flap.
4- aggiungere secondary devices, come delta wings sopra nel muso, o sotto la lower surface del mainplane;
5- < se necessario la corda del mainplane, favorendo cosi’ il flap in lunghezza;
6- > l’altezza degli endplates (cio’ provoca in pratica meno sottosterzo e piu’ direzionalita’ della vettura, aumentando la q di flusso passante sopra il front wing e quindi > dwf).
Consideriamo meglio quest’ultimo punto: se noi aumentiamo l’h degli endplates, avevamo visto che > anche la corda dell’ala, giusto? Ma, se ci pensiamo meglio, avremo anche un effetto positivo abbastanza banale: aumentiamo anche la q di flusso, visto che “forzeremo” piu’ aria incanalata sull’ala.

FRONT WING A BASSO CARICO:
1- < la larghezza massima ad un valore che consenta un buon inserimento nelle curve + lente del tracciato, ma anche meno drag possibile;
2- < la corda del flap nella parte interna;
3- configurare a 2 elementi il front wing;
4- eliminare secondary devices, come delta wings sopra nel muso, o sotto la lower surface del mainplane;
5- > la corda del mainplane rispettivamene al flap, per avere meno drag indotto (il mainplane e’ infatti configurato per avere meno drag possibile, essendo lineare);
6- < l’altezza degli endplates.

Guardiamo, a proposito del punto 2 un esempio in McLaren, figura 14: corda del flap allargata nel caso superiore e diminuita in quello inferiore (con anche diversa angolazione di “discesa” dalle parti esterne a quella interna).

(fig.14)

Passiamo ora a foto che mostrano cio’ che abbiamo visto poco fa:

Alettone anteriore a 2 profili alari:

(fig.15)

(fig.16)

(notate qui e soprattutto nella figura 17 come la parte centrale sia molto bassa)
(fig.17)


(fig.18)

(la Williams qui sceglie invece un alettone anteriore da basso carico: ala lineare, con parte centrale lievemente rialzata + flap con corda ridotta nel centro)


Alettone anteriore a 3 profili alari:

(fig.19)


(fig.20)

(da notare i 3 profili: nel caso piu’ tipico, si sceglie la configurazione a 3 ali, per avere max dwf, sfruttando il famoso caso visto prima dello z-axis. Nel caso std, il 1’ flap (la 2’ ala vista da qui), ha un profilo generalmente minore del 2’, in modo da accelerare il flusso il piu’ possibile per il 2’ flap, che avra’ il compito di procurare maggior dwf. Il 1’ flap ha uno shape sostanzialmente simile al mainplane, con poco camber, ma soprattutto lineare, mentre il 2’ ha camber ed e’ differenziato tra la parte centrale e quelle esterne).


7.7.1 – l’esatto shaping del gurney flap: esempi reali

Vediamo ora il gurney flap, applicato ad un front wing: diciamo subito che la forma std e piu’ usata e’ quella verticale:
in pratica si ha una striscia di carbonio, che si divide in 2 parti: la parte orizzontale, da fissare al flap con viti e la parte verticale che crea una superficie attiva.
Uno sviluppo molto interessante e’ quello che avevamo svolto noi in USA, creando un gurney inclinato ulteriormente verso il flusso, in una sua piccola parte:
cio’, aumentando quindi il camber effettivo, non faceva altro che aumentarne l’efficiacia, ma a prezzo di maggiore drag.
Normalmente, tenete conto che questi device sono alti circa 2-5 cm al max.

Vediamo alcuni disegni che ci illustrano la forma ed il loro posizionamento, figura 21: qui abbiamo un nolder (cosi’ viene anche chiamato) che corre per tutto il profilo del flap, piu’ alto pero’ nella parte centrale dell’ala.
Qui possiamo aggiungere una cosa: il nolder puo’ essere inserito per tutta la lunghezza del flap o meno: dipende da quale zona dell’ala richieda piu’ o meno “aiuto” di dwf, per evitare sostanzialmente peggiore separazione del flusso.
Sono gli studi sulle P a dirci dove e di che altezza deve essere questo device. Piu’ lo vedrete alto, piu’ vuol dire che la macchina (senza il device) soffre di negativa separazione del flusso oltre il flap.
(fig.21)


figura 22: qui abbiamo proprio un caso di nolder parziale, presente solo nella parte piu’ larga del flap (le esterne). Si puo’ anche notare un vertical nolder, usato qui dalla Minardi per creare un “mini endplate” per la parte centrale del flap (applicazione, come al solito, sempre ottima, come nuovi sviluppi, da parte della Minardi). Nel circoletto, potete notare invece una 2’ configurazione possibile, con un nolder anche nella parte iniziale della centrale, non presente nel caso sotto.
(fig.22)
figura 23: altro esempio molto interessante. La Jordan prova qui 2 differenti nolders, uno sopra il flap, nelle sue parti esterne ed uno solo nella parte esattamente centrale, dove la corda e’ minima. Gli ingegneri qui avevano valutato invece positivo lo sviluppo del flusso (oppure la necessita’ di non > troppo la dwf creata) nella parte sostanzialmente minore di corda.
(fig.23)

figura 24: foto della McLaren con gurney fissato. Potete notare, guardando bene, la parte orizzontale fissata al flap con delle viti e la forma esattamente verticale del nolder. In pratica questo non e’ altro che un “muretto” piazzato sull’ala.
(fig.24)

La prossima volta che guardate la Tv, provate a notare se le macchine hanno o meno un gurney piazzato. Ovviamente, questo puo’ essere anche fissato al rear wing, con forme esattamente identiche, ma con una sola (solitamente) applicazione possibile: il nolder e’ fissato per tutta la lunghezza dell’ala.

7.8 – la middle section della macchina: shaping delle ali supplementari ed esempi reali

In questa sezione vedremo le alette o devices che si possono inserire nella cosiddetta “medium section” o parte centrale dello chassis.

Partiamo ovviamente dai deviatori di flusso in prossimita’ delle ruote anteriori. Questi deviatori, di varie dimensioni, hanno il compito di deviare ed accelerare il flusso dal front wing, ai radiatori posti subito dietro. Le dimensioni e le forme di questi devices derivano come al solito da studi, che tendono ad ottimizzare soprattutto la velocita’ locale del flusso in quella regione, in modo da forzare piu’ o meno aria nei radiatori.
Un deviatore maggiore sara’ richiesto anche in caso di piste molto calde (quelle tipicamente che si corrono a Luglio-Agosto o la Malesia).

Consideriamo ora la figura 25 (i numeri tra parentesi si riferiranno a questa):
Esiste, poco prima (spazialmente), la possibilita’ di inserire dei piccoli deviatori sulle sospensioni (numero 3): questi servono principalmente o come sostitutivi ai deviatori grandi (come in questo caso), oppure come ulteriori canalizzatori di flusso. Anche qui, l’esigenza di piazzare questi devices, e’ determinata dalla temperatura o dalla quantita’ necessaria di aria per i motori. A proposito di questo, la McLaren, con Adrian Newey, ha raggiunto un ulteriore livello di complessita’, modificando lo shape delle sospensioni, creandole come vere e proprie ali

Andiamo verso il retro della macchina: esiste un’aletta piazzabile anche sotto i grandi deviatori (numero 6), per deviare una parte di flusso in eccesso sotto la macchina (migliorando quindi l’afflusso verso il fondo piatto) e per creare una vera e propria aletta da dwf supplementare.

Il device piu’ importante pero’ in questa zona e’ l’ala supplementare piazzata sullo chassis, poco prima delle ruote posteriori, detto anche winglet.

Questi winglets hanno sostanzialmente 2 funzioni:
a-creare un’ala supplementare per creare dwf a meta’ chassis, migliorando cosi’ l’efficienza delle ruote posteriori (limitando cosi’ il pattinamento)
b-deviare il flusso oltre le ruote posteriori.

Proprio a seconda della funzione ritenuta piu’ importante dagli ingegneri, i winglets possono avere forme e dimensioni completamente differenti.
Quelli piazzati molto a lato e con forme smaccatamente a forte camber, servono per il caso b; quelli piazzati invece sullo chassis, in alto, per il caso a.
C’e’ ovviamente anche la possibilita’ di avere 2 winglets, diversi e contemporaneamente, per sfruttare le 2 cose separatamente (vedete fig. 26).


In questa figura 25, abbiamo cio’ che abbiamo detto prima: deviatori piccoli sostitutivi sulle sospensioni; nessun grande deviatore; aletta supplementare (5) sotto; winglet per caso b(8).
Potete notare anche una schematizzazione (azzurra) del flusso su questi devices.
(fig.25)


vediamo la fig. 26: qui abbiamo presenti 2 winglets, uno per il caso a (1 a sinistra) ed uno per il b (1 a destra). Le differenti forme, ma soprattutto la differente localizzazione fanno immediatamente capire a cosa si riferiscono.
(fig.26)


Figura 27: abbiamo qui la vista frontale dei piccoli deviatori posti sulle sospensioni. Notate il loro camber verso l’esterno, proprio per deviare il flusso in modo ottimale verso i radiatori posti dietro.
Solitamente la loro max distanza viene determinata da un regolamento tecnico.
Nella parte sopra il pilota, abbiamo poi 2 parti egualmente importanti: il convogliatore per il raffredamento primario (inlet) e la forma delle protezioni laterali per il pilota.
La forma dell’inlet va scelta il piu’ possibile lavorando fianco a fianco con i progettisti del motore, per assicurare la solita quantita’ d’aria necessaria per raffreddare il motore, a seconda dei giri e della media di velocita’ delle piste.
La forma delle protezioni laterali va studiata (anche se ormai, ci sono limiti regolamentari molto forti) per deviare il flusso verso il posteriore, non creando, possibilmente, forti vortici.

(fig.27)


figura 28: esempio tipico di winglet per caso b. Notate la posizione, il piu’ possibile davanti alla gomma e la forma a cuneo che devia l’aria ben sopra la ruota.
(fig.28)


figura 29: qui abbiamo invece un’altra applicazione interessante: una piccola parte orizzontale posta dietro le ruote anteriori, per sfruttare un po’ di dwf gratis. Tutte le macchine ormai hanno questa modifica al suolo piatto, con questa sporgenza, proprio per avere una piccola quantita’ in piu’ di forza disponibile (e’ la parte sotto la scritta “twin pack”).
(fig.29)


figura 30: abbiamo qui il max sviluppabile per un winglet di caso a. Notate la posizione, davanti al rear wing ed il piu’ possibile larga come span. Lo scopo e’ solo quello di creare max dwf in quella zona, per aumentare lo schiacciamento delle ruote posteriori. L’unico lato negativo, e’ la creazione di vortici poco prima del rear wing, diminuendone un pochino l’efficienza complessiva.
(fig.30)


figura 31: esempio tipico di winglet, caso a. Si notano le 2 alette ai lati dello chassis.
(fig.31)
ancora figura 15: vediamo qui, solo i 2 winglets di caso a e i 2 di caso b, ben visibili davanti alle ruote. I limiti regolamentari vietano che questi possano essere larghi come le ruote, delimitando una zona in cui e’ possibile inserire devices aerodinamici. Cio’ implica quindi che le squadre la utilizzino tutta, anche non coprendo tutta la superficie frontale della gomma.
(fig.15)

figura 32: vista da dietro del winglet per caso a. Notate che qui e’ diviso in 2 piccole ali, sempre per sfruttare la teoria delle “multiple wing surfaces”. La loro configurazione e’ simile ad un front wing a 2 ali.
(fig.32)

7.9 – l’esatto shaping del rear wing: differenti configurazioni a seconda del carico aerodinamico richiesto ed esempi reali.

Partiamo con l’analisi del diffusore, che abbiamo citato prima.
Vediamo subito la figura 33, che ci presenta un tipico esempio di diffusore: potete notare segnati con i numeri, i vari canali primari per la canalizzazione del flusso. Sostanzialmente, possiamo dire che la parte principale e’ quella centrale, con l’evidente corpo del diffusore (si nota qui la chiara inclinazione verso l’alto). E’ proprio questa parte che distribuirera’ meglio a velocita’ ambiente il flusso che proviene dall’underside. Le parti laterali, sono egualmente importanti per convogliare l’aria sostanzialmente in un’unica “zona”. Come vedete infatti, questi sono inclinati verso l’interno, in modo da forzare l’uscita dell’aria nell’unica zona centrale a meta’ del rear wing, ossia nella zona dove non esistono i vortici (ricordate che avevamo visto in un disegno che lo sviluppo maggiore dei vortici avveniva principalmente ai tips dell’ala?).

(fig.33)


Adesso passiamo subito all’analisi del rear wing: molte cose sono uguali ovviamente a quello gia’ detto diffusamente per il front wing (intendo le varie applicazioni della teoria delle “multiple wing surfaces”, ad esempio).

(fig.34)

vediamo qui subito una vista da dietro: si nota il grande endplate e le 2 ali principali poste sopra e l’unica posta sotto (limite regolamentare).

Figura 35: schema del diffusore e del rear wing: qui abbiamo il caso di un po’ di anni fa, dove non era regolamentata ad 1 massima, l’ala inferiore (ne vediamo qui infatti 2). Notate, come avevamo gia’ detto nel front wing, l’allocazione sull’asse x delle ali, nella parte superiore.

(fig.35)


figura 36: ala posteriore da bassissimo carico: si nota l’ala inferiore con profilo a basso drag e la piccola corda degli elementi superiori.

(fig.36)


figura 30: riprendiamo questa figura, per vedere come in questo caso vi sia una 3’ ala piazzata in alto, che e’ posizionata sopra il mainplane e poco prima del flap primario (l’ala piu’ a sx).

(fig.30)

figura 37: ancora un’ala ad alto carico, come la 30: notate come si vede bene da questa angolatura, il posizionamento del 3’ flap. Si puo’ notare anche l’appoggio verticale sul mainplane.
(fig.37)

figura 38: endplate: notate come la parte inferiore sia a diverso shape e piu’ incava, per valorizzare meglio il flusso nella zona dopo la ruota posteriore. Con il mark ‘1’, notate una piccolissima aletta orizzontale per il solito motivo.
(fig.38)

figura 39: configurazione da alto carico: notate meglio qui il posizionamento del 3’ flap, rispetto al mainplane e con la freccia nera, l’inclinazione notevole (sopra i 45’) del 2’ flap sotto, ora non piu’ permesso.
(fig.39)

figura 40: altra vista del 3’ flap (indicato col numero 2, mentre l’1 e’ il mainplane).
(fig.40)


figura 41: come dicevo nella parte teorica, si nota qui il famoso taglio nell’endplate, per aumentare la q di flusso passante in senso trasversale sull’ala principale. Questa configurazione ha pero’ un effetto negativo: diminuisce la deportanza (l’efficacia) dell’alettone.
(fig.41)

figura 42: 3’ flap complesso: si nota la configurazione a tripla aletta, per sfruttare max carico.
(fig.42)

figura 43: vista dall’alto di un alettone a basso carico (3 profili, sulla dx) ed uno ad alto (a sx, con 3’ flap posizionato). Anche questa configurazione di sx ora e’ vietata, visto che la FIA consente solo 3 ali nella parte superiore.
(fig.43)

figura 44: schema di ali per Indy racing: notate che le multiple ali hanno un angolo esattamente da 90’, creante massima dwf, ma anche altissimo drag.
(fig.44)


figura 45: schema con slat posizionato e 2 flaps (senza slat, e’ una tipica configurazione da F1 moderna).
(fig.45)

Immaginiamo ora di dover creare o scegliere un rear wing per la nostra macchina (come abbiamo fatto prima, per il front), vediamone le regole fondamentali:

REAR WING AD ALTO CARICO:
1- > il numero degli elementi a 3 sopra ed 1 sotto;
2- > la corda dei flaps e la loro inclinazione (camber), soprattutto dell’ultimo;
3- configurare bene il 3’ flap posto sopra il mainplane: configurazione a piu’ alette;
4- scegliere bene il corretto posizionamento del 3’ flap, rispetto al mainplane, sull’asse x e y;
5- modificare la parte inferiore degli endplates (inserendo un’aletta orizzontale).

REAR WING A BASSO CARICO:
1- < il numero degli elementi a 2 sopra ed 1 sotto;
2- < la corda dei flaps e la loro inclinazione (camber), soprattutto dell’ultimo;
3- configurare bene il mainplane, in modo da avere basso drag;
4- lasciare lo shape verticale degli endplates originali (eliminando ogni variazione di forma).

7.10 – i device aerodinamici di una macchina normale: spiegazioni delle differenti configurazioni possibili ed esempi reali.
Bene, siamo ora all’ultima parte: cio’ che accade al flusso passante attorno ad una macchina normale.
Andiamo per gradi:
partiamo cioe’ dalla parte anteriore.......

Vi siete mai chiesti perche’ le macchine da GT o semplicemente quelli piu’ audaci tra di voi, hanno uno spoiler davanti?
Certamente, molti che l’hanno inserito lo hanno fatto solo perche’ questo rende la macchina piu’ “cattiva”, ma che cosa accade realmente?

Nella figura sotto, vediamo una volvo s40 da GT, dotata di spoiler anteriore standard.


Possiamo notare subito 2 cose:
1- l’altezza da terra della macchina viene ridotta dalla presenza dello spoiler, accelerando cosi’ il flusso sotto la macchina;
2- esiste una zona, il piu’ lontanto dallo chassis, perfettamente orizzontale, montata per creare dwf addizionale.

Il flusso, approcciando la macchina, si divide in 2 parti: la parte che va sopra e quella che va sotto.
Non so se sapete che una macchina di produzione normale, vista la sua configurazione (lo chassis) invece di creare dwf, crea lift. Pensate bene infatti a come e’ costruita, vedendola di lato, una macchina: la parte inferiore sostanzialmente diritta, mentre quella superiore, di superficie maggiore, proprio come un’ala d’aereo (cioe’, l’aria tente ad accelerare nella parte con superficie maggiore, ossia la superiore, creando cosi’ una forza, il lift, nella parte inferiore).
Cio’ e’ molto negativo........ovviamente!
Ecco il perche’ di tanti alettoncini posti nel posteriore: per creare dwf, contrastando la naturale creazione di lift generato dalla macchina in se stessa.

Ma ritorniamo al nostro spoiler: la parte orizzontale che citavo prima serve non ad altro che a creare dwf gratis, come abbiamo visto per le F1!!!!!!
Vediamo un disegno chiarificatore:


potete vedere questa zona dove e’ scritto “high pressure”.

E’ ovvio che piu’ sara’ vicino a terra lo spoiler, piu’ il flusso accelerera’ sotto la macchina, creando + P nella parte superiore del cofano.
Ma come avevamo detto prima, le macchine di produzione, anche con uno spoiler, pagano lo stesso un dazio: non avendo un fondo piatto, la maggior parte della velocita’ del flusso si disperde in una zona approssimativamente calcolabile nel 35-40%..

Per cui, concludendo: se volete piu’ dwf nella parte frontale, aggiungete uno spoiler con o senza aletta orizzontale (come nel disegno). E’ evidente che se la aggiungete, avrete + dwf totale generata.

Visto che in mezzo alla macchina non possiamo aggiungere altri devices, andiamo direttamente nella parte posteriore:

perche’ in molte macchine vediamo un’alettone posteriore piu’ o meno grande?
Se questo e’ conformato tipo ala da F1 (cioe’, se e’ presente una vera e propria ala), abbiamo gia’ visto cosa comporta......
Ma se lo vediamo in una macchina del genere, cosi’ configurato?



ebbene, I casi sono diversi a seconda che abbiamo una macchina con o senza parte terminale (il bagagliaio) diritta:


analizziamo il 1’ caso (il disegno):
lo spoiler, non avendo una superficie piana finale dove poter essere fissato, e’ forzatamente piazzato nel punto piu’ arretrato della macchina, subito dopo la “discesa” creata dallo chassis.
Questo non fa altro che provocare, almeno in teoria, cio’ che abbiamo visto essere un effetto negativo sul flusso!
Cioe’ una separazione prematura.

Ma perche’ vorremo avere un tale fenomeno?
Semplice! Perche’ in questo caso, il flusso gia’ di per se’ non riesce a seguire il contorno della macchina, separandosi a circa l’80% dello chassis.
Lo spoiler quindi, non fara’ altro che far separare il flusso prima, davanti a se’, creando una separation bubble corta, che limitera’ l’effetto della separazione gia’ avvenuta (precedentemente per cause naturali), riducendo notevolmente la velocita’ del flusso in quella zona, e quindi, aumentando notevolmente la dwf creata!

Nel 2’ caso, invece, si ha semplicemente un alettone, stile gurney flap, che fa separare il flusso con le stesse caratteristiche specificate sopra, ma in una zona piu’ arretrata rispetto al caso precedente.

Tenete conto, che normalmente, l’altezza di questi devices e’ molto bassa, visto che la dwf necessaria a contrastare il lift generato dalla macchina alle velocita’ standard di produzione (200 Km all’ora circa), non deve essere certamente notevole. (normalmente un'ala ha dimensioni di 10-15 cm, mentre uno spoiler verticale, di 5-10 cm).