09/05/2017 -
Il mondiale WEC 2017 è appena iniziato ed ancora una volta alcune soluzioni adottate per i diffusori posteriori fanno discutere, confermando quanto questo argomento sia sempre attuale.
Riassumiamo brevemente perché le scelte progettuali del diffusore posteriore siano un aspetto essenziale del progetto di una vettura:
I flussi nella parte inferiore della vettura sono responsabili del 30% circa di generazione del carico aerodinamico totale inoltre questo contributo alla downforce totale è caratterizzato da una elevata efficienza (L/D – carico aerodinamico/resistenza).
Tutte le vetture classe Prototipo generano un elevato livello di carico aerodinamico mediante lo splitter anteriore che in sostanza agisce come un’ala anteriore in effetto suolo. Lo splitter ha il ruolo di profilo principale completato dal flap soffiato che agisce come secondo elemento dell’ala.
Audi è stata la prima ad applicare questo concetto nel suo progetto estremo della R15-2009 aprendo innumerevoli discussioni circa la legalità della soluzione adottata, alla luca del regolamento tecnico di quel periodo.
Il disegno seguente mostra molto chiaramente la configurazione di ala a due elementi in effetto suolo.
Il diffusore posteriore ha il compito di generare la corretta distribuzione di pressione longitudinale sul fondo piatto della vettura, dalla quale dipende il carico aerodinamico, oltre a sostenere il flusso inferiore che alimentando maggiormente il diffusore incrementa il picco di depressione e conseguentemente il carico totale.
Nel corso degli anni sono stati adottati diversi trucchi per alimentare il diffusore con un flusso che non proviene strettamente dalla parte inferiore della vettura. Un tipico esempio è quello del soffiaggio dei tubi di scarico o flussi catturati sopra o ai lati della vettura.
I gas di scarico sono particolarmente efficienti per incrementare il flusso naturale grazie alla loro elevata quantità di moto ma introducono anche l’indesiderato effetto di variazione del carico aerodinamico noto come sensibilità alla farfalla acceleratore. Se il pilota, nel corso di una curva percorsa “in pieno” ad alta velocità, parzializza l’acceleratore la riduzione istantanea del soffiaggio causa una riduzione improvvisa di carico aerodinamico.
L’utilizzo dei gas di scarico per incrementare l’efficienza del diffusore è chiaramente vietato dal regolamento tecnico, cfr. l’art. 3.4 del regolamento LMP1 che definisce in modo accurato le zone non permesse di collocazione dei tubi di scarico.
Trattandosi di un aspetto rilevante del funzionamento aerodinamico, nel corso degli anni diverse soluzioni meno evidenti e quindi più passabili come conformi, sono state introdotte e sperimentate con lo scopo di aumentare l’efficienza del diffusore.
Il disegno seguente mostra come una parte del flusso che scorre lungo le pance laterali venga deviato all’interno della vettura ed espulso sopra la superficie del diffusore.
Questo flusso, non essendo direttamente scaricato nel volume interno del diffusore non può essere considerato come un soffiaggio in senso stretto. Tuttavia un opportuno disegno di elementi di micro aerodinamica, quali nolder o deviatori, aiuta a deviare il flusso in uscita dal diffusore verso l’alto, creando il cosiddetto effetto di “upwash” alla stregua di un diffusore con maggiore inclinazione.
Le variazioni sul tema sono innumerevoli, alcune di esse descritte dalle immagini seguenti, con diverse soluzioni di prese d’aria esterna e fluidodinamica interna che hanno in comune l’incremento delle prestazioni del diffusore.
La presa d’aria per il tunnel radiatore può essere divisa e parte del flusso raccolto soffiato sopra il diffusore posteriore; questo concetto è visibile sulla AMR-One:
La zona di sovrappressione di fronte al fender posteriore viene utilizzata per dirigere parte del flusso sulla pancia laterale all’interno della vettura, flusso che viene poi scaricato sopra il diffusore, come sulla Audi R18:
Il concetto base di vettura “Flow through” della Nissan GT-P è ben visibile nel disegno seguente:
La Lister LMP1 è un’insolita combinazione del concetto di vettura “flow through” con il soffiaggio degli scarichi nel tunnel adiacente il diffusore posteriore:
Toyota TS050 è caratterizzata da un disegno molto ricercato dell’uscita del fender posteriore e della parte superiore del diffusore:
Da notare l’interessante disegno del cono crash posteriore, sollevato dalla superficie superiore del diffusore, che garantisce una maggiore sezione di uscita dei flussi interni.
Il progetto aerodinamico delle vetture da competizione tende ad estremizzare l’interpretazione dello spirito dei regolamenti tecnici, indipendentemente dalla tipologia di vettura e complessità dei regolamenti. Assegnato infatti il perimetro dettato dalla regola esiste sempre un angolo che merita di essere esplorato.
