Analisi: cosa non funziona negli scarichi della Ferrari?

Analizzando una foto del fondo della F138 cosparso dal flow-vis, ci siamo fatti un’idea molto più precisa dei motivi che possano rendere gli scarichi “a bulbo” utilizzati dalla Rossa davvero poco efficaci rispetto alla soluzione “a scivolo e tunnel”.

Due anni fa, con il divieto di indirizzare i terminali di scarico direttamente ai bordi del diffusore, furono due le scelte possibili per i progettisti: inglobare i terminali nella parte alta della carrozzeria ed affidarsi a “San Coanda”, oppure applicare “ingombranti” scivoli sul fondo per canalizzare i gas caldi verso i bordi del diffusore.

La Ferrari puntò, come McLaren e molti altri, sulla prima soluzione, sfruttando l’ormai ben noto “effetto Coanda”, il cui principio fisico consente di indirizzare i flussi nel punto desiderato (ai lati del diffusore) sfruttando una particolare forma della carrozzeria. I problemi, però, si manifestarono sin dai primi giri della F2012 e gli scarichi diventarono ben presto la “croce” dei tecnici di Maranello.

Croce che hanno continuato a portare anche per questo 2013, mantenendo inalterata l’idea di base; ne sono prova evidente i vari esperimenti condotti sugli scarichi nel corso di tutta la stagione (link articolo). E’ piuttosto evidente che in Ferrari, a tutt’oggi, non sono riusciti a capire come rendere sufficientemente efficace il proprio sistema; si parla di assetto, sospensione, diffusore… Inutile girarci intorno: la Ferrari ha scelto il sistema più complicato (e forse quasi impossibile) da mettere a punto! Ma la “colpa” non sta tanto nell’aver scelto questa particolare configurazione, quanto piuttosto nell’averla riproposta anche quest’anno, senza mai provare la soluzione “a scivolo e tunnel”, notoriamente più semplice da mettere a punto.

A questa conclusione ci eravamo arrivati già un bel po’ di tempo fa, ma un’immagine scattata ai box del Cavallino rende evidente il problema. Come facciamo a confermarlo? Facendo quello che fanno gli ingegneri ai box: osservando l’andamento della vernice fluorescente (il cd. “flow-vis”) lungo le superfici del fondo della F138. Chi vi scrive non è ingegnere aerodinamico, pertanto quanto andremo tra breve ad illustrarvi si basa unicamente su una “sensazione tecnica” basata su ciò che abbiamo imparato in questi due anni sugli scarichi. Partiamo dall’immagine scattata al ritorno ai box di Alonso con il fondo della F138 cosparso di abbondante flow-vis (foto originale):

I flussi scorrono in modo piuttosto lineare fino alla porzione di carrozzeria che contiene i terminali di scarico. Man mano che gli stessi si avvicinano al retrotreno tendono a divergere verso i lati del fondo e verso la parte centrale del diffusore, al di sotto della carrozzeria. All’improvviso vi è un “vuoto”, una grossa porzione di fondo completamente pulita: quello è esattamente il punto colpito dai gas di scarico.

Ed è proprio qui che, secondo noi, si crea il problema per la Ferrari. Un funzionamento perfetto del “diffusore soffiato” è legato alla famosa “minigonna termica” che si crea ai lati dell’estrattore, la quale lo sigilla ai due lati e favorisce l’effetto suolo generato dalla combinazione tra fondo e diffusore. La porzione di fondo che dovrebbe essere colpita dai gas di scarico, quindi, dovrebbe essere nettamente inferiore (solo al lato interno della gomma) e nettamente più concentrata verso i bordi del diffusore. L’improvviso “buco” del flow-vis evidenzia, invece, che i gas non lavorano in maniera precisa, ma coinvolgono gran parte del fondo più che i soli bordi laterali.

Altro problema: i flussi scorrono in maniera pulita fino a quando non si scontrano, letteralmente, con i gas di scarico; questo scontro genera delle grosse turbolenze, costringendo i flussi provenienti dall’avantreno a divergere ai lati del flusso caldo, allontanandosi dal punto nevralgico. I gas di scarico, invece, dovrebbero “energizzare” la portata d’aria proveniente dall’avantreno, andando a “soffiare” insieme lungo i bordi del diffusore per creare la minigonna termica.

Ancora: proprio per il fatto che i gas di scarico “traslano” dai terminali al diffusore, sono soggetti ai flussi provenienti dall’avantreno, che variano continuamente a seconda che la monoposto affronta un rettilineo (condizione ideale), una curva a destra o a sinistra; provate a correre con un accendino acceso: la fiamma si sposta a destra o a sinistra a seconda della direzione che prendete. Anche tale circostanza influenza negativamente il buon funzionamento degli scarichi, facendo si che il diffusore non riceva flussi caldi necessari per essere costantemente sigillato.

Tutto ciò non accade nel caso degli scarichi “a scivolo e tunnel” (FOTO); qui i gas caldi “scivolano” letteralmente lungo la carrozzeria nella direzione desiderata, senza “scontrarsi” con i flussi provenienti dall’avantreno (che provengono dalla parte superiore delle pance), ma, anzi, energizzando gli stessi verso i bordi del diffusore, creando un’efficace “minigonna termica”. I tunnel, poi, provvedono a scaricare centralmente nel diffusore i flussi provenienti dai lati della monoposto, evitando che si scontrino con quelli della parte superiore rendendo incostante il soffiaggio.