Come funziona il DRS in F1?

F1 DRS e F-duct - La spiegazione

Come funziona il DRS in F1.

Un'interessante innovazione dal punto di vista aerodinamico è stata la recente introduzione del "DRS” (Sistema di riduzione della resistenza aerodinamica), ovvero un dispositivo che consente di ridurre la deportanza e resistenza che agisce sul veicolo: con una minore aderenza all'asfalto e quindi un aumento della velocità di punta, tutto ciò a costo di una diminuzione della stabilità.

Il sistema DRS e il problema dei sorpassi in Formula Uno.

L'utilizzo del "DRS", infatti, è consentito per facilitare il sorpasso e quindi lo spettacolo, solo sui lunghi rettilinei e solo per la vettura che segue, a condizione che la distanza dalla precedente sia inferiore a un secondo. Quando è chiuso, garantisce una maggiore aderenza, utile nelle curve medio-lente. Andiamo avanti con il funzionamento del DRS in F1! Se volete saperne di più sull'aerodinamica dell'ala posteriore in F1 non perdetevi il nostro articolo con la spiegazione CFD (L'ala posteriore di una F1 spiegata con CFD)

Come funziona il DRS

Il primo sistema DRS, l'F-duct: un'invenzione McLaren-Mercedes.

Quando il DRS è attivato, il il lembo superiore è sollevato (A) lasciando scoperto un foro ovale posto sulla paratia laterale in cui viene incanalata l'aria che arriva sull'ala. Quando il F Duct non è in funzione (B), il lembo abbassato copre completamente il foro e l'aria non entra. L'aria incanalata nel foro aperto passa all'interno delle paratie laterali, scende verso il basso ed entra nel flap inferiore, entrando in un condotto che attraversa tutta la macchina e arriva nel muso. Da lì passa all'interno delle paratie laterali che sostengono l'ala anteriore, scende verso il basso ed entra nel flap principale che ha una o più fessure nella zona inferiore, l'aria esce da queste fessure (C) mandando in stallo l'ala anteriore e dando più velocità massima.

LEGGERE: IL PORPOISING DELLA F1 SPIEGATO

Sfruttare il DRS della F1 per stallare l'ala anteriore riducendo la resistenza aerodinamica.

Oggi l'aerodinamica è il settore che può garantire il massimo guadagno in termini di prestazioni: un'evoluzione di un'ala testata per pochi giorni in galleria del vento con una spesa di qualche migliaio di dollari può consentire un miglioramento anche mezzo secondo al giro quando per ottenere lo stesso vantaggio in termini di prestazioni con un evoluzione del motore, potrebbero essere necessari mesi e milioni di dollari,con lunghi test al banco e in pista e con il rischio di compromettere l'affidabilità. Lo studio quasi maniacale dei dettagli, quindi, sia per quanto riguarda l'aerodinamica sia per quanto riguarda i materiali, è diventato fondamentale.

Spieghiamo come funziona il DRS in Formula Uno: cos'è e qual è il suo principio di funzionamento.

La Formula 1 di oggi non può fare quasi nulla senza il DRS. Un'abbreviazione che si traduce in Drag Reduction System, o sistema di riduzione della resitenza aerodinamica. Si tratta di un meccanismo che apre l'ala posteriore, riducendo così la resistenza dell'aria. In questo modo le auto vanno più veloci. Un aumento delle prestazioni di circa 5-7 km/h è stimato. L'azionamento avviene tramite un pulsante sul volante delle vetture e si disattiva automaticamente in caso di frenata o sempre con lo stesso pulsante. Introdotta dal 2011, questa novità ha portato le sfide in una nuova dimensione.

Condotto F e sistema di riduzione della resistenza aerodinamica

Regolamento tecnico FIA sul DRS in F1. Cosa dice il regolamento?

Il DRS può essere utilizzato solo se consentito per regolamento. Tutto è gestito da un' Unità di controllo FIA, posizionata su ogni vettura, che ne consente l'utilizzo accendendo una spia sul volante del conducente. L'utilizzo di questo dispositivo è chiarito nel grande regolamento del Federazione, nella norma 21.5. In dettaglio, il DRS può essere attivato:

  • In gara dopo due giri dalla partenza o dalla ripartenza della safety car.
  • Solo se il pilota ha uno scarto inferiore a un secondo rispetto a quello che lo precede quando passa davanti al "punto di rilevamento DRS".
  • Può essere utilizzato in gara e nelle qualifiche, solo nel aree predeterminate e disegnate del circuito.
  • L' FIA può disabilitare il DRS per motivi di sicurezza in qualsiasi momento. Quando? Per problemi di visibilità, condizioni meteorologiche e incidenti.

Il predecessore del DRS: il sistema McLaren F-Duct.

L'antenato del DRS si chiama f-duct. È un'invenzione degli ingegneri McLaren, bravi a disegnare un progetto per un sistema intelligente, progettato per "stallare" l'ala posteriore. Capace soprattutto di sfruttare un buco nella normativa, che all'epoca non regolava questa soluzione avveniristica. Dato che tutte le altre scuderie stavano seguendo McLaren, la FIA ha quindi introdotto il DRS e aggiornato tutte le norme. L'F-Duct, che si attiva manualmente all'interno della vettura tramite una leva, a quel punto viene rimosso. Anche perché è non sicuro: il pilota, oltre alla concentrazione sulla pista e ai mille pulsanti sul volante, non può pensare anche a una leva manuale. Ora, con il DRS, tutto viene gestito elettronicamente. Che oggi, con un'ala posteriore ancora più grande, è diventato più efficace.

drs aperto spiegato f1

Focus: il regolamento FIA sull'uso del DRS.

27.5 Carrozzeria regolabile dal pilota consentita dall'articolo 3.18 del Regolamento Tecnico di F1:
a) La carrozzeria regolabile può essere attivata dal pilota solo in una delle zone di attivazione prestabilite intorno a ciascun circuito. In condizioni di scarsa visibilità, tuttavia, il direttore di gara può, a sua assoluta discrezione, disattivare tutti questi sistemi fino al miglioramento delle condizioni.
Se la carrozzeria regolabile viene disabilitata in questo modo in qualsiasi momento durante uno dei tre periodi della sessione di prove di qualificazione (Q1, Q2 o Q3), rimarrà disabilitata per il resto del periodo in questione.

Quando può essere attivato il sistema DRS?

Al solo scopo di migliorare le opportunità di sorpasso durante la gara, la carrozzeria regolabile può essere attivata dal pilota dopo aver completato due giri dalla partenza della gara o dopo un periodo di safety car.

L'elettronica di controllo del sistema DRS in F1.

Il pilota può attivare la carrozzeria regolabile in gara solo quando gli viene notificata l'abilitazione tramite l'elettronica di controllo (cfr. articolo 8.2 del Regolamento tecnico di F1). Il sistema sarà attivato, e potrà essere utilizzato dal pilota, solo se si troverà a meno di un secondo da un altro pilota in uno qualsiasi dei punti di rilevamento prestabiliti in ogni circuito. Il sistema sarà disattivato dall'elettronica di controllo la prima volta che il pilota utilizzerà i freni dopo aver attivato il sistema.

Il sistema DRS è disattivato in condizioni di scarsa visibilità.

In condizioni di scarsa visibilità o in caso di esposizione di bandiere gialle nella zona di attivazione, il direttore di gara può, a sua assoluta discrezione, disattivare tutti questi sistemi fino al miglioramento delle condizioni o al ritiro delle bandiere gialle.
La FIA può, dopo aver consultato tutti i concorrenti, modificare la prossimità dei tempi di cui sopra per garantire il raggiungimento dello scopo dichiarato della carrozzeria regolabile.

Cosa succede se l'elettronica di controllo si guasta nel sistema DRS di F1?

'In caso di un fallimento nel sistema che notifica al pilota che si è trovato a meno di un secondo dalla vettura che lo precede, e che quindi è autorizzato a usare la carrozzeria regolabile, la squadra interessata può chiedere al direttore di gara l'autorizzazione a bypassare il sistema. Se l'autorizzazione viene concessa in questo modo, la squadra interessata avrà l'onere di assicurarsi che il proprio pilota utilizzi solo la carrozzeria regolabile carrozzeria regolabile se si trova a meno di un secondo dall'auto che lo precede.
Se il guasto al sistema viene eliminato, il pilota non può più utilizzare questo override; il direttore di gara comunicherà alla squadra se e quando il guasto è stato eliminato".

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L'aerodinamica del sistema DRS spiegata.

Il gruppo dell'ala posteriore di una vettura di F1 è costituito da un profilo dell'ala principale e profilo dei flap. Per una spiegazione completa di un dell'ala posteriore di una F1 e le caratteristiche aerodinamiche, consultate il nostro articolo correlato (L'aerodinamica dell'ala posteriore della F1). I team di F1 svolgono un'intensa attività di ricerca sui profili delle ali posteriori. I principali parametri di progettazione sono la campanatura, lo spessore e l'ampiezza del profilo dell'ala. In base all' impostazione aerodinamica e all'equilibrio aerodinamico da raggiungere un mucchio di diversi combinazioni ala principale - flap sono possibili.

L'effetto del flap alare sull'aerodinamica del DRS.

In modo semplificato, l'aggiunta del lembo ha lo scopo di aumentare la il camber complessivo dell'ala principale, con conseguente aumento della deportanza e prevenire la separazione dei flussi.

L'influenza del DRS sul flusso d'aria.

Quando il flusso d'aria si avvicina all'ala posteriore con il DRS in posizione chiusa genera un'ampia area di alta pressione sul lato superiore del flap alare, mentre sotto il profilo è presente un'area di aspirazione. L'effetto qualitativo dell'effetto DRS sull'aerodinamica della F1 è riportato nell'immagine seguente. I colori rossi identificano una regione di alta pressione mentre quella blu è un'area di bassa pressione.

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Cosa succede quando si attiva il sistema DRS.

Quando il sistema DRS viene attivato, l'alta pressione sui profili superiori diminuisce notevolmente. La pressione ridotta significa riduzione della deportanza e della resistenza aerodinamica. Un esempio di riduzione della deportanza e della resistenza aerodinamica che si verifica quando il DRS è attivo è riportato nell'immagine. Attivando il sistema DRS, una vettura di F1 può hanno un guadagno di oltre 10 km/h. Tuttavia, l'impatto complessivo del DRS sulle prestazioni dell'auto è molto influenzato dal profilo scelto come ala principale. Ad esempio, quando si utilizzano profili a basso angolo d'attacco e bassa deportanza (ad esempio a Monza), anche la l'efficacia del sistema DRS è ridotta.

DRS attivato: l'ala principale va in stallo.

Uno dei principali meccanismi aerodinamici che innescano la riduzione della resistenza aerodinamica è la principale stallo dell'ala. Infatti, quando il DRS è aperto e quindi il flap principale ha un angolo d'attacco inferiore, il flusso d'aria intorno al profilo principale dell'ala non riesce più a rimanere attaccato, per cui si verifica lo stallo dell'ala. Infatti, la riduzione della resistenza aerodinamica (o coefficiente di riduzione della resistenza aerodinamica, si veda la definizione nel nostro articolo qui) si raggiunge attraverso i due meccanismi seguenti:

  • Stallo dell'ala principale dell'aereo: questo provoca una forte diminuzione della deportanza e una leggero aumento del coefficiente di resistenza aerodinamica a livello locale.
  • In modo considerevole minore deportanza e resistenza aerodinamica sul profilo dei flap: la riduzione della deportanza è anche legata a una minore resistenza indotta .
sistema di riduzione della resistenza aerodinamica-effetto-motorsport

Effetto della rotazione dei flap sulla deportanza e sul coefficiente di resistenza aerodinamica (immagine https://www.racecar-engineering.com)

L'introduzione dell'aerodinamica attiva sulle hypercar: Ferrari e McLaren.

Dall'introduzione del sistema DRS in Formula Uno, anche le auto stradali di alto livello hanno iniziato a implementare l'introduzione del sistema DRS con aerodinamica attiva. In effetti, la maggior parte delle hypercar recenti ha introdotto uno spoiler mobile come "elemento standard"standard'. In generale, lo spoiler posteriore può essere spostato per adattarsi alle condizioni più adatte: alta velocità, equilibrato e impostazione della movimentazione. Il movimento dello spoiler posteriore avviene di solito tramite motori elettrici o attivazione idraulica e, abbinato a un controllo elettronico accurato, può offrire un'esperienza di guida unica.

Quali auto stradali utilizzano uno spoiler posteriore attivo e un'aerodinamica attiva?

Alcune auto che hanno implementato la funzione "DRS" sotto la pelle dello spoiler mobile sono Lamborghini Huracán Performante (che ha un sistema chiamato 'ALA' o Aerodinamica Lamborghini Attiva), Ferrari 488 Pista (che ha un'aletta che si abbassa per bypassare il diffusore in velocità) e McLaren P1 (l'alettone posteriore regolabile rimane a filo della carrozzeria fino a quando non è necessario aggiungere un po' di deportanza. Può estendersi di 120 mm su strada e di 300 mm in modalità Race).

Un altro veicolo che mostra un sistema DRS molto simile a quello utilizzato in Formula Uno è il veicolo completamente elettrico di ID Volkswagen. R, la cui differenza di deportanza tra la condizione piatta e la condizione completamente l'ala posteriore schierata è 20%.

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