F1 2021: come funziona il BoP aerodinamico e perché Ferrari potrà sviluppare maggiormente le sue vetture rispetto a Mercedes e Red Bull

Piergiuseppe Donadoni
19 Gen, 2021

Durante la pausa primaverile, causata dalla pandemia di Coronavirus, la F1 ha deciso importanti cambiamenti ai regolamenti tecnici e sportivi. Innanzitutto il budget cap145 milioni di dollari per un calendario (inizialmente ipotetico) di 21 gare. Ma poiché le gare saranno 23, i milioni di dollari saliranno a 147,4. Una cifra che calerà a 140 milioni nel 2022 e 135 milioni nel 2023. Parola d’ordine: uniformità. Non solo economica ma anche tecnica. Da qui lintroduzione, ormai da qualche stagione a questa parte, di limitazioni sullutilizzo della galleria del vento e del CFD per ogni squadra.Dal 2021 si andrà oltre, con quello che è stato ridefinito come una sorta di BoP (Balance of Performance) aerodinamico ossia una diversificazione delle ore a disposizione per lavorare in galleria del vento e al CFD in base alla posizione nella classifica costruttori del mondiale 2020. 

Si è partiti definendo un monte ore standard (C=100%). Da qui, per i primi sei mesi del 2021, sarà applicato un coefficiente C in base alla posizione del mondiale 2020. Nel secondo semestre 2021 il coefficiente C sarà basato invece sulla costruttori al 30 giugno. Un BoP aerodinamico che è già definito fino al 2025 come si può ben vedere dalla tabella sopra.  

Con il mondiale 2020 terminato qualche settimana fa possiamo riscrivere la tabella e associare ad ogni team il coefficiente C che gli verrà applicato nel primo semestre 2021. 

Avendo terminato in sesta posizione la stagione 2020, Ferrari potrà contare sul 12.5% in più nello sviluppo rispetto a Mercedes e del 10,0% rispetto a Red Bull. Fossimo stati nel 2022, le percentuali si sarebbero raddoppiate (25% > Mercedes, 20% > Red Bull). 

Ma come si definiscono queste limitazioni? Innanzitutto bisogna precisare che si applicano allinterno di quello che viene definito ATPossia lAerodinamic Testing Period. Nel 2021 gli ATP saranno sei: 

  • Durata primo ATP: da 01/01 a 07/03  
  • Durata secondo ATP: 8 settimane 
  • Durata terzo ATP: 8 settimane 
  • Durata quarto ATP: 10 settimane 
  • Durata quinto ATP: 8 settimane 
  • Durata sesto ATP: fino al 31/12 

Allinterno di questi periodi i team hanno a disposizioneunalimitata quantità di ore e calcoli spendibili in galleria del vento e sul sistema CFDper sviluppare nuovi componenti aerodinamici. Entro 14 giorni dalla scadenza di un ATP, ogni team dovrà fornire alla Federazione un ampio dossier dei test eseguiti (galleria del vento e CFD). La Federazione ha poi la possibilità di effettuare controlli fisici sia nelle gallerie che negliuffici tecnici dei vari team. 

Quali sono le limitazioni in termini di ore spendibili in galleria del vento e di calcoli sul sistema CFD? Partiamo dai valori standard, che andranno moltiplicati poi per lormai conosciuto coefficiente C. 

Durante il RWTT (Restricted Wind Tunnel Testingsi considera che una singola corsa (run) inizi ogni volta che la velocità dell’aria nella galleria del vento supera i 5 m/s termini la prima volta che scenda al di sotto dei 5 m/s. Una volta che la velocità dell’aria nella galleria del vento supera i 5 m/s, il RATG, ossia il modello tridimensionale dellauto, deve rimanere fisso e non può essere modificato fino a quando la velocità dell’aria nella galleria del vento non torna al di sotto di 1 m/s. Tra singole corse di RWTT sono consentite modifiche al RATG e al modello. 

Il RWTT (Restricted Wind Tunnel Testing) Wind On Time è definito come la quantità di tempo in ore sommate sull’ATP, in cui la velocità dell’aria nella galleria del vento supera i 15 m/s. Durante gli RWTT, il primo turno di occupazione sarà considerato come iniziato la prima volta che la velocità dell’aria nella galleria del vento è superiore a 5 m/s in un dato giorno di calendario e terminerà in un momento, dichiarato dal concorrente, quando la velocità dell’aria nella galleria del vento scenderà al di sotto 5 m/s nello stesso giorno del calendario.Si considera che un secondo turno di occupazione inizi la prima volta che la velocità dell’aria nella galleria del vento è superiore a 5 m/s dopo la fine del primo turno di occupazione (nello stesso giorno di calendario) e terminerà quando la velocità dell’aria nella galleria del vento scenderà al di sotto 5 m/s per l’ultima volta nello stesso giorno di calendario o, alla fine del giorno di calendario, nel caso in cui sia ancora in corso un run.Possono essere effettuati solo due turni di occupazione nello stesso giorno di calendario. 

In galleria del vento ci sono delle importanti limitazioni: innanzitutto la velocità e il modello sono limitati rispettivamente a 50 m/s (180 km/h) e alle dimensioni del 60%.Più grande è il modello e più veloce è il flusso d’aria, più rappresentativi sono i dati ricavati. 

Alpha Tauri, l’unico team ancora utilizzante una galleria del vento (Bicester) con modello al 50%, dalla stagione 2021 passerà anch’essa al più performante modello in scala 60%. Utilizzerà infatti la galleria del vento di Red Bull a Bedford, per una collaborazione ancora più stretta, un po’ come Ferrari con Haas (per approfondire), per sfruttare al limite i nuovi regolamenti tecnici e sportivi.

“E’ un grandissimo salto di qualità visto che eravamo l’unica scuderia che usava ancora un modello al 50%. Questo ci consentirà di testare molto meglio auto, materiali, e modelli.” – ha affermato il TP Franz Tost pochissimi giorni fa. – “Oltretutto avremo dei benefici sia organizzativi che tecnici, sempre importanti soprattutto in questa nuova era del budget cap”.  

La galleria al 60% è ovviamente più accurata e speriamo fossa fornirci dati più validi – conclude TostE’ comunque una sfida, perché ogni cambiamento rappresenta anche un rischio. Dovremo studiare molto, provare e verificare tutto. Ma alla fine i benefici saranno sicuramente importanti”.

Gli unici gradi di libertà consentiti durante un test in galleria del vento sono: 

  • Rotazione delle ruote attorno al proprio asse 
  • Cambiamenti dell’altezza da terra e dell’angolo di rollio 
  • Modifiche del carico applicato alle ruote tramite gli elementi che rappresentano la sospensione 
  • Sterzo delle ruote anteriori 
  • Cambiamenti dell’angolo di imbardata rispetto al flusso d’aria 
  • Simulazione di differenti flussi di scarico 
  • Regolazione dell’inclinazione dei flap dell’ala anteriore 
  • Regolazione dell’incidenza dell’elemento più arretrato e più alto dell’ala posteriore (il DRS) 
  • Regolazione e funzionamento dei sensori 

Cosa significa ciò? Che si può anche simulare una determinata curva per analizzare come si comporta un determinato componente aerodinamico. Si inizia il «run» con la macchina in rettilineo, si simula la staccata chiudendo il flusso dei gas di scarico, si chiude il DRS sull’ala posterioresi cambia l’altezza da terra per simulare la frenata poi si gira lo sterzo, che a sua volta genererà imbardata e angolo di rollio. Poi si simula la parte centrale e luscita di curva: riapri parte del flusso di gas di scarico e riduci langolo di sterzo che ovviamente riduce l’angolo di imbardata e di rollio. Successivamente ripristini il pieno flusso dei gas di scarico. Ma la sfida più difficile è simulare come si comporta il profilo dello pneumatico al variare dei carichi perché ciò influenzerà direttamente laerodinamica della monoposto. 

Passando ai limiti del CFD, sono molto simili a quelli della galleria del vento: si parla di quantità di corse, di potenza di calcolo e di geometria del modello. La maggior parte dei team utilizzerà la fluidodinamica computazione per creare quelli che vengono definiti nelle varie Factory «concetti sperimentali» e che poi, se daranno risultati positivi, verranno portati in galleria del vento.Un CFD, da cui è ancora molto difficile ricavare una ottima correlazione con la galleria del vento, ma che sarà il futuro. Penso che fissare il 2030 come obiettivo per il divieto delle gallerie del vento possa essere un periodo congruo per tutti anche perché ci aiuterà a rendere lo sport più sostenibile dal punto di vista finanziario, ha detto Toto Wolff qualche settimana fa – Ma si tratta di un cambiamento normativo così massiccio che impatta anche su alcuni aspetti della sicurezza. Non vogliamo scoprire in pista sulla pelle dei piloti i problemi delle monoposto studiate solo al CFD. 

“Largomento non è nuovo, se ne parla da un po, ma questo passaggio si può fare a patto che ci sia una fase di passaggio sufficientemente lunga. Oggi le gallerie del vento sono una parte essenziale dello sviluppo di una F1 e il rischio di sviluppare laerodinamica solo con la simulazione numerica è che si arrivi alla prima gara con la macchina che si comporta in modo completamente diverso da quello che ci si aspettaha affermato Martin Budkowski di Renault. Il rischio è che si possa perdere la correlazione con la pista: da questo punto di vista la galleria del vento è un elemento importante di validazioneLa F1 ama le sfide e penso che in un periodo di dieci anni si possano affrontare e risolvere i possibili problemi per lavorare senza galleria. Cera chi voleva tempi più stretti, due o tre anni, ma non era credibile, mentre ora andiamo in una direzione realistica. 

Insomma, futuro si, ma non troppo vicino. Per fortuna. O meglio, (anche) «per la sicurezza» dei piloti.  

di Piergiuseppe Donadoni 

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