Come funziona un’auto da Formula 1?

Rispetto a una normale automobile, le auto monoposto da Formula 1 hanno un funzionamento molto più complesso, che sfrutta al massimo l'aerodinamica e i materiali per raggiungere un'agilità e una velocità maggiori possibili. Vediamo tutti gli elementi che rendono possibile a queste macchine viaggiare ad altissima velocità: aerodinamica, sospensioni, freni, motore termico ed elettrico, cambio e volante.

Il volante

Vi siete mai chiesti perché il volante della Formula 1 non è tondo? I piloti non tolgono quasi mai le mani dal volante quando sterzano, per cui il volante non ha bisogno di essere circolare e occupa così anche meno spazio.

Sul display, che è personalizzabile, si trovano le informazioni più importanti come la marcia inserita, i tempi sul giro, la temperatura degli pneumatici, dei freni e la velocità media e tanti altri parametri. L’incredibile numero di pulsanti e manopole permettono ai piloti di operare una serie di modifiche durante la gara.

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Di Stefano Gandelli

Aerodinamica

Immaginiamo l’auto in movimento, che quindi attraversa l’aria. L’ala anteriore curva verso l’alto, forzando una parte di aria a salire appunto verso l’alto. Questo causa una zona di alta pressione sopra l'ala e una di bassa pressione sotto l’ala. La differenza di pressione è l’elemento fondamentale che contribuisce a generare una forza, chiamata in gergo “downforce”, che ha il compito di schiacciare la vettura verso il terreno, aumentando l’aderenza.

L’aspetto dell’aerodinamica più incredibile e cruciale avviene nel piccolo spazio tra la parte inferiore della vettura e la pista. Si tratta del cosiddetto effetto suolo. Il fondo è fatto in modo tale da creare una bassa pressione al di sotto della vettura creando un incredibile schiacciamento verso il basso.

Dell'aria pulita, essenziale per il raffreddamento, entra nelle pance laterali e attraversa il veicolo, uscendo sotto l'ala posteriore. L'ala posteriore, curvata verso l'alto, svolge anche lei un ruolo critico nella generazione di downforce. Nel video approfondiamo anche qualche aspetto legato al DRS.

Sistema di sospensione

Le sospensioni di un'auto di Formula 1 sono molto diverse da quelle di un'auto normale, perché devono garantire il massimo delle prestazioni in termini di aderenza, stabilità e aerodinamica. Le sospensioni di una F1 sono composte da due triangoli sovrapposti che collegano il mozzo della ruota al telaio, e da un elemento di collegamento che trasmette il movimento del mozzo al gruppo molla-ammortizzatore. Questo elemento può essere una barra che o che spinge (push-rod) o una barra che tira (pull-rod), a seconda della sua posizione e inclinazione. Le molle e gli ammortizzatori sono solitamente posizionati all'interno del telaio, per ridurre il peso e la resistenza aerodinamica e sono collegati alle barre di torsione, che sono delle molle a forma di asta che si deformano quando vengono ruotate.

Sistema Frenante

Le auto di F1 montano dei freni a disco, concettualmente simili alle auto stradali, ma molto più complessi, potenti. Il sistema frenante si basa su un cilindro principale e un serbatoio per controllare e immagazzinare il fluido idraulico. Le monoposto di F1 presentano due cilindri principali e due serbatoi, uno per i freni anteriori e uno per quelli posteriori. Questi cilindri sono dotati di una vite di regolazione della bilanciatura dei freni filettata e controllata elettronicamente. Questa vite consente di modificare in tempo reale , da parte del pilota, la distribuzione della pressione tra i freni anteriori e posteriori.

La linea freno, che è il circuito che trasmette la pressione esercitata dal pilota sul pedale del freno, si dirama fino alle pinze che stringono le pastiglie contro i dischi.

L’enorme calore generato dalle violente frenate dev’essere gestito molto bene e per questo l’intero impianto di pinze e dischi si trova all’interno di un involucro in fibra di carbonio dotato di condotti per raffreddare l’interno ruota. I dischi e le pinze sono fatti di materiali a base di carbonio. Dettaglio: i dischi hanno tanti  piccoli fori che si irradiano dal centro verso l’esterno, per raffreddare quanto più possibile.

La Power Unit

Le auto di formula uno oggi sono ibride e hanno quasi 1000 CV. I motori termici di F1 di oggi sono a 6 sei cilindri a V, che sprigionano circa 750 CV. Questi cilindri sono unici per la loro forma piatta e compatta, progettata per adattarsi alla natura ad alto regime del motore. I collettori di scarico intricatamente progettati convogliano i gas verso una turbina di dimensioni considerevoli posizionata nella parte posteriore del motore. I gas di scarico roventi spingono la turbina, inducendo la rotazione della ruota del compressore montata frontalmente. Quest’ultimo aspira e comprime un’enorme volume d'aria.

L’aria delle pance laterali scorre e raffredda il motore e le altre componenti sotto la scocca per poi uscire dal retro dell’auto. Gli scarichi del turbo sono due, ognuno corrispondente a ciascun ingresso di scarico per far fuoriuscire i gas in eccesso quando necessario.

Assemblaggio del Cambio

Il cambio, a 8 marce, più la retromarcia, è posizionato dietro il motore all'interno di una cartuccia di alluminio indipendente. Gli ingranaggi differenziali posteriori sono collegati agli assi posteriori tramite speciali giunti in grado di ospitare l'inclinazione dell'asse durante il movimento della sospensione posteriore.

Ringraziamenti

Ringraziamo Jacobs O'Neal di Animagraffs per averci concesso l'utilizzo delle meravigliose animazioni 3D.

Link consigliati:

www.animagraffs.com

Canale YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=V7707zEX9X4