Ali variabili tra aeronautica e Formula 1: tecnica consolidata contro creatività regolamentare

Se non vado errato, da circa un secolo gli aeroplani adottano due configurazioni aerodinamiche fondamentali e perfettamente codificate. In crociera operano in configurazione “clean”, con superfici alari prive di estensioni o dispositivi ad alta portanza, al fine di minimizzare la resistenza aerodinamica. Nelle fasi di decollo e atterraggio, invece, entrano in configurazione “high load”, con l’estensione di flap e slat per incrementare la portanza a basse velocità. È una tecnica consolidata, studiata, ottimizzata e universalmente accettata perché funziona in modo eccellente.

Alla luce di questa evidenza tecnica, sorprende il gran parlare che si sta facendo in questi giorni in merito alle due configurazioni aerodinamiche della Formula 1, denominate “X mode” e “Z mode”. In sostanza, si tratta dello stesso principio fisico declinato con un nome diverso: una configurazione a basso carico e una ad alto carico. Il parallelismo con l’aviazione è immediato. Viene spontaneo domandarsi come sia possibile che, in un ambito tecnologicamente avanzato come la Formula 1, si sia arrivati a soluzioni tanto fantasiose nella gestione di queste due modalità operative. Non sarebbe bastato affacciarsi al finestrino durante un qualsiasi volo di linea per osservare il funzionamento delle ali di un aeroplano prima di mettere mano al Regolamento Tecnico?

Eppure, con i vincoli regolamentari attuali, la gestione delle due configurazioni si è trasformata in un problema maledettamente complesso. Laddove in aeronautica il passaggio tra “clean” e “high load” è affidato a dispositivi mobili progettati esplicitamente per variare il coefficiente di portanza senza compromettere la stabilità complessiva del sistema, in Formula 1 la libertà progettuale è fortemente limitata. Il risultato è una rincorsa alla soluzione più ingegnosa, al limite dell’interpretazione regolamentare.

In questo contesto si inserisce la proposta più fantasiosa emersa di recente, attribuita alla Ferrari: la rotazione di 180 gradi dei due flap mobili dell’ala, ovvero il loro completo ribaltamento. Non conoscendo nel dettaglio i profili adottati, è possibile formulare soltanto ipotesi tecniche.

La prima ipotesi riguarda l’interazione tra le superfici in configurazione “X mode”. La porzione che rimane fissa continuerebbe a generare downforce, mentre i due flap rovesciati potrebbero produrre una portanza orientata verso l’alto. Si verrebbe così a creare una situazione in cui le due ali, pur appartenendo allo stesso insieme, esercitano effetti opposti. Una simile configurazione modificherebbe radicalmente il sistema di vortici generato dall’ala. È noto che la resistenza indotta è direttamente associata alla formazione dei vortici di estremità e alla distribuzione della portanza lungo l’apertura alare. Alterando il segno e la distribuzione dei carichi aerodinamici, cambierebbe inevitabilmente anche la struttura vorticosa, con potenziali effetti significativi proprio sulla resistenza indotta.

La seconda ipotesi riguarda l’adattamento dei profili dei flap ribaltati ai filetti fluidi provenienti dalla parte fissa. Se questi ultimi risultano orientati verso l’alto, come è plausibile in presenza di un forte carico deportante, un flap rovesciato potrebbe inserirsi in modo più coerente nel campo di moto, riducendo separazioni e perdite energetiche. In altre parole, il ribaltamento potrebbe non essere soltanto un espediente per “annullare” il carico, ma un modo per riallineare il profilo alla direzione locale del flusso, ottimizzando il comportamento in configurazione a basso drag.

Resta il dato di fondo: mentre l’aviazione ha standardizzato da decenni il passaggio tra due assetti aerodinamici distinti e funzionali, in Formula 1 l’analogo concettuale si è trasformato in un terreno di sperimentazione estrema. Diritto e rovescio, appunto: la stessa fisica, due mondi regolamentari profondamente diversi.

Scritto da Marco Giachi (Ingegnere Areodinamico https://smartaerodynamics.it)
Foto: Formula1
Illustrazione: Smartareodinamics