Aerodinamica: l’importanza dello scarico delle Rally1

Quando si guarda lo scarico delle nuove auto regine da rally Mondiali, verrebbe da pensare che la sua posizione non abbia molta importanza. Ma in uno sport altamente competitivo come il WRC, dove ogni frazione di secondo conta e ci sono molti soldi in ballo, ogni piccolo dettaglio diventa significativo. Certo, rispetto ad altre soluzioni più importanti, che influiscono in modo determinante sulle prestazioni dell’auto (motore, alettone anteriore e posteriore, sottopavimento, guidatore, …), svolge senza dubbio un ruolo minore, ma gioca un ruolo essenziale quando si tratta di ridurre la resistenza.

Quando un oggetto viaggia attraverso uno spazio, sposta l’aria davanti a sé fuori dalla sua traiettoria. La taglia, per intenderci. L’area di alta pressione nella parte anteriore dell’auto (l’aria si comprime quando si scontra con un oggetto) crea un’area di bassa pressione – o di vuoto – nella parte posteriore dell’auto poiché quell’aria che viene spostata non può riempire lo spazio dietro l’auto abbastanza velocemente. Ciò è causato dal distacco del flusso sui bordi posteriori dell’oggetto. La differenza di pressione porta a una forza nella direzione opposta a quella di un’auto che si muove in uno spazio, a causa della differenza di pressione, nota come resistenza alla pressione. Più veloce si muove l’auto, più resistenza crea (se la velocità è raddoppiata, la resistenza è quadruplicata).

La resistenza aerodinamica

La resistenza è una forza meccanica generata da un oggetto solido che si muove attraverso un fluido. Un’auto da rally deve affrontare un’alta pressione nella parte anteriore a causa dell’impatto con l’aria mentre genera una bassa pressione nella parte posteriore, dove l’aria ricircola. La differenza di pressione si traduce in una forza (resistenza) che spinge indietro l’auto. Come se fosse, di fatto, una forza frenante.

La resistenza dell’aria nella parte posteriore dell’auto può essere ridotta utilizzando diversi dispositivi come l’alettone posteriore, lo spoiler sul tetto, il paraurti posteriore, il diffusore, lo scarico, eccetera. Ma siccome stiamo parlando proprio di questo, proprio del ruolo aerodinamico dello scarico, allora fermiamoci qui ed analizziamo meglio l’interazione tra diffusore e scarico.

Lo scarico, le WRC Plus e le Rally1

Il posizionamento dello scarico non è regolamentato in modo esplicito ma è influenzato da altre normative o implementazioni di nuovi dispositivi tecnici. Nel 2017, quando furono introdotte le auto WRC Plus, i diffusori erano ammessi. Un diffusore è un dispositivo asimmetrico collocato sul sottoscocca dell’auto che serve ad abbassare la pressione dell’aria nella parte bassa del posteriore del veicolo, aumentando la velocità del flusso d’aria inferiore. Ciò si traduce in un effetto di aspirazione e, quindi, in una maggiore deportanza (simile alla forma dell’ala di un aeroplano capovolta). Tuttavia, quando questo flusso viene interrotto da un oggetto come uno scarico, la sua aspirazione ne risente pesantemente. Quindi, i team hanno messo lo scarico sopra il diffusore.

Contrariamente al regolamento delle WRC Plus, le nuove vetture Rally1 non possono più utilizzare un diffusore. Tuttavia, lo scarico è integrato leggermente sopra per non disturbare il flusso d’aria sotto l’auto (in quanto altrimenti creerebbe vortici che causerebbero ulteriore resistenza aerodinamica). Quindi, come abbiamo appreso, c’è un’area di bassa pressione dietro ogni macchina che si muove in avanti. La resistenza si riduce riempiendo quest’area di bassa pressione dietro il veicolo con l’aria proveniente dallo scarico.

I gas di scarico sono piuttosto caldi rispetto alla temperatura ambiente. La differenza di temperatura è ancora maggiore in una prova speciale veloce (le PS pianeggianti richiedono il massimo dell’accelerazione e quindi temperature dell’aria più elevate nell’impianto di scarico) come in Svezia, dove si sono superati i 120 km/h di media). Questo effetto è più significativo che mai con il regolamento Rally1, in non è consentito alcun diffusore per ridurre la resistenza dietro l’auto. Ciò lascia ai Costruttori un minor numero di opzioni per aumentare la presa nella parte posteriore del veicolo.

Come i team hanno aggirato l’ostacolo

Si potrebbe presumere che lo scarico sia posizionato al centro dell’auto per ridurre la resistenza in modo uniforme. Tuttavia, Hyundai ha optato per uno scarico a destra delle sue WRC Plus. Hanno anche sperimentato uno scarico nel mezzo, ma presto sono tornati alla sua posizione originale. Sembra che Hyundai stesse accettando una riduzione della resistenza sulle auto WRC Plus a favore del raffreddamento.

Con il regolamento Rally1 e l’implementazione dei propulsori ibridi, i team hanno dovuto ripensare al posizionamento dello scarico. Per il raffreddamento dell’ibrido e della sua batteria, le auto sono ora dotate di prese d’aria nella parte superiore del mezzo. M-Sport utilizza una grande ventola centrale per rilasciare l’aria dopo che la vettura passa dal sistema ibrido a quello endotermico per evitare lo stallo del flusso d’aria. TGR utilizza due ventole più piccole (anche al centro) per ottenere un effetto simile, mentre Hyundai ha implementato due raccordi per l’uscita dell’aria su ciascun lato.

Questi rilasci d’aria del sistema di raffreddamento ibrido contribuiscono, insieme allo scarico, a ridurre la resistenza alla parte posteriore, riempiendo l’area di bassa pressione dietro il veicolo, e aggiungendo energia all’aria che scorre sotto l’auto. A causa dei rispettivi design, M-Sport e TGR hanno spostato il loro scarico sul lato destro, mentre Hyundai ha lo scarico di nuovo al centro.

A giudicare dalle immagini che si vedono in giro, è probabile che Hyundai abbia l’approccio più equilibrato per ridurre la resistenza dietro l’auto, mentre M-Sport potrebbe avere il sistema più robusto. Ciò è dovuto principalmente alle dimensioni della ventola e alla sua indipendenza dalla posizione dell’acceleratore.

Quelle sopra menzionate sono tutte ipotesi, poiché i giornalisti non hanno accesso a simulazioni o dati CFD, la differenza tra i sistemi non può solo essere stimata e non espressa in numeri. Il tempo lo dirà e potremmo vedere alcune configurazioni di scarico cambiare durante i prossimi rally.