Ferrari SF90 Spider: l’aerodinamica e la dinamica di guida

Abbiamo già avuto modo di parlare ampiamente del motore e della trasmissione della nuovissima Ferrari SF90 Spider. In questo secondo articolo analizzeremo l’aerodinamica e la dinamica di guida della vettura. Per sfruttare appieno la potenza del gruppo propulsore, gli ingegneri hanno sviluppato sistemi di dinamica del veicolo che garantiscono un miglioramento non solo in termini di prestazione pura e tempi sul giro, ma assicurano anche simultaneamente che i piloti di ogni tipo possano godere appieno del potenziale della vettura e divertirsi senza compromessi. La nuova architettura ibrida ha richiesto un ampio lavoro di integrazione sulle molte diverse logiche di controllo dell’auto, inclusi i controlli del sistema ad alta tensione (batteria, RAC-e, MGU-K, inverter), il gruppo propulsore e i controlli dinamici del veicolo (trazione, frenata, Torque Vectoring).

L’integrazione di queste aree con le logiche di controllo del veicolo esistenti ha portato allo sviluppo del nuovo sistema di controllo della dinamica del veicolo eSSC (Electronic Side Slip Control). Le sue principali novità sono tre innovative strategie di regolazione dinamica e distribuzione della coppia del motore su tutte e quattro le ruote:

• Electronic Traction Control (eTC): gestisce in modo ottimale la disponibilità della coppia – sia ICE che elettrica – distribuendola alle singole ruote in base alle condizioni di guida e alle esigenze di aderenza;
• Torque Vectoring: disponibile sull’assale anteriore per gestire la trazione elettrica sulla ruota esterna e interna in curva per massimizzare la trazione in uscita di curva e contribuire a garantire una guida facile, sicura e ad alte prestazioni;
• Controllo Brake-by-wire con ABS/EBD: suddivide la coppia frenante tra il sistema idraulico e i motori elettrici (Brake Torque Blending), consentendo il recupero rigenerativo in frenata che aumenta le prestazioni e la sensazione di frenata.

L’architettura ibrida si è rivelata una sfida in termini di gestione del peso: i 270 kg extra del sistema ibrido sono stati ampiamente compensati dalla potenza extra erogata (circa 220 cv). Anche sul resto della vettura è stato richiesto un ampio lavoro di ottimizzazione e riduzione del peso per mantenere il peso complessivo intorno ai 1.670 kg e garantire così un rapporto peso/potenza di 1,67 kg/cv. L’assale elettrico RAC-e mitiga ulteriormente la sensazione di peso in quanto, migliorando sensibilmente la stabilità e la trazione in curva, aiuta gli automobilisti a guidare con sicurezza al limite e offre una “riduzione di peso equivalente” di circa 200 kg.

Il telaio è stato completamente ridisegnato per far fronte alle sollecitazioni extra associate al nuovo propulsore e all’introduzione dell’AWD. Sono state introdotte una serie di tecnologie e innovazioni all’avanguardia, non ultima una paratia interamente in fibra di carbonio tra l’abitacolo e il motore. Il telaio della Ferrari SF90 Spider vanta anche una rigidità torsionale superiore del 30% rispetto alle piattaforme precedenti senza alcun aumento di peso, un fatto che ha influenzato in modo significativo l’abilità dinamica della vettura.

Ferrari SF90 Spider: l’aerodinamica

Gli obiettivi che hanno guidato lo sviluppo aerodinamico dell’auto fin dalle primissime fasi del design della piattaforma erano triplici: mantenere i livelli di prestazioni della SF90 Stradale con l’hard top schierato, ridurre al minimo la turbolenza aerodinamica e il rumore con il tettuccio retratto e ottimizzare i flussi nel vano motore. Il pacchetto aerodinamico della Ferrari SF90 Spider include un elemento attivo al posteriore chiamato Shut-Off Gurney che chiude o apre lo spazio sotto lo spoiler a ponte tra le due fiancate in funzione di una moltitudine di parametri.

I risultati in termini di prestazioni sono davvero impressionanti: ben 390 kg di carico aerodinamico generati in curva a 250 km/h con il pacchetto Assetto Fiorano. Per garantire che i piloti della Ferrari SF90 Spider godano dei 1.000 cv in modo efficiente e senza compromessi senza alcun impatto negativo sulla resistenza aerodinamica e sui coefficienti di carico aerodinamico, era essenziale concentrarsi sulla gestione efficace dei flussi di aria calda provenienti da motore, cambio, turbocompressori, pacco batterie, motori elettrici, inverter, sistema di ricarica e, naturalmente, freni.

Il vano motore, ad esempio, ospita sia il solito motore a combustione interna che genera temperature di quasi 900 °C, sia componenti elettronici altamente sensibili alla temperatura. Il vano dell’hard top cambia radicalmente la gestione dei flussi di calore nel vano motore: è fondamentale quindi che l’aria calda convogliata verso l’alto sia correttamente evacuata, e che il percorso che si fa non interferisca con i componenti elettronici termosensibili.

Dato che il vano dell’HTR avrebbe impedito il funzionamento delle bocchette poste immediatamente dietro il tetto della SF90 Stradale, nel lunotto della SF90 Spider sono state inserite delle lamelle trasversali. Esse sono state dimensionate in modo molto preciso per agire come un efficiente “camino” senza interferire con l’aerodinamica dell’auto in velocità.

Il motore a combustione interna e il cambio sono raffreddati da due radiatori posti davanti alle ruote anteriori. Il flusso d’aria calda che esce da questi radiatori viene convogliato nelle zone laterali del sottoscocca piuttosto che lungo i fianchi dell’auto. Ciò significa che il flusso d’aria lungo i fianchi è più fresco quando entra nelle prese d’aria davanti alle ruote posteriori, aumentando così l’efficienza dei radiatori dell’intercooler. I motori elettrici e gli inverter sono raffreddati da un circuito separato con un proprio radiatore nella parte anteriore della vettura con una presa centrale sul paraurti anteriore.

Infine, il circuito di raffreddamento dei freni è stato completamente ridisegnato per soddisfare le richieste di prestazioni aggiuntive della Ferrari SF90 Spider. Una nuova pinza freno è stata sviluppata per l’anteriore e ha un’appendice aerodinamica integrata che distribuisce in modo più efficiente il flusso d’aria altamente caricato dalla presa d’aria speciale direttamente sotto i fari sui paraurti anteriori, alle pastiglie e al disco dei freni. I freni posteriori sono raffreddati dal flusso proveniente da due prese d’aria sul sottoscocca vicino alle ruote posteriori.

Carico aerodinamico variabile in movimento

Il carico aerodinamico generato dalla SF90 Spider è in gran parte determinato dal dispositivo aerodinamico brevettato sulla coda dell’auto: lo shut-off Gurney. Per garantire le stesse prestazioni della coupé, il team Ferrari ha dovuto lavorare sui volumi e sulle superfici del tetto per gestire la direzione del flusso aerodinamico verso la coda della vettura. Lo shut-off Gurney è un elemento sospeso costituito da due sezioni: una fissa e una mobile con zona frontale a forma di cuneo.

Il sistema è controllato da una logica sofisticata che controlla parametri quali velocità, accelerazione, angolo del volante e pressione sul pedale del freno, centinaia di volte al secondo al fine di identificare le condizioni dinamiche che richiedono maggiore deportanza e quindi attiva prontamente il sistema, che può adottare una delle due configurazioni:

• Low Drag: le due sezioni sono allineate e sospese sopra il cofano motore, con il cuneo mobile che funge da efficiente carenatura all’elemento fisso, consentendo all’aria di fluire sia sopra che sotto che non ha quasi alcun effetto sul flusso. Questa di fatto è la soluzione che migliora la velocità di punta ed è a basso carico aerodinamico;
• High Downforce: l’elemento mobile abbassa e chiude l’area inferiore soffiata, che in condizioni di bassa resistenza aerodinamica ha consentito il passaggio dell’aria. Gli elementi mobili e fissi ora creano un profilo aerodinamico in grado di deviare i flussi che lo colpiscono e di generare una notevole quantità di carico aerodinamico extra.

Il carico aerodinamico posteriore è bilanciato nella parte anteriore dell’auto da un sistema complesso e ottimizzato dal generatore di vortici. Il sistema è stato affinato a nuovi estremi sulla SF90 Spider: la sezione anteriore del telaio è 15 mm più alta della sezione centrale nel punto in cui si trovano le fasce del generatore di vortice, aumentando così la quantità di aria convogliata verso di esse e potenziando il loro effetto. In effetti, il sottoscocca della SF90 Spider genera più carico aerodinamico di qualsiasi altro mai realizzato dalla Ferrari. Anche i due diffusori davanti alle ruote anteriori e la forma del cofano contribuiscono a generare deportanza sull’asse anteriore.

Una specifica ricerca aerodinamica è andata alla geometria delle ruote forgiate che sono realizzate utilizzando una tecnologia costruttiva che consente maggiore libertà quando si tratta di soluzioni aerodinamiche. I cerchi incorporano elementi radiali sul canale esterno, equidistanti tra i raggi e progettati per fungere da profili alari. La geometria di questi profili fa sì che la ruota funzioni come una pala del rotore, aumentando in modo molto efficiente l’evacuazione dell’aria dal passaruota, creando un’aspirazione che avvantaggia anche il flusso che passa attraverso i diffusori anteriori. Inoltre, il flusso in uscita dal cerchione viene allineato con il flusso longitudinale che corre lungo le fiancate.

Specifici per la SF90 Spider sono due elementi aerodinamici nell’abitacolo per garantire un ottimo livello di protezione dai flussi d’aria con il tetto abbassato. C’è una sezione di rivestimento centrale tra i sedili del conducente e del passeggero che convoglia il flusso d’aria lontano dalla testa e dalle spalle e in un doppio strato di rivestimento nella parte superiore del tunnel. Entrambe queste soluzioni sono essenzialmente drag neutral (cioè non influiscono dal punto di vista aerodinamico) e garantiscono lo stesso livello di comfort delle altre spider con motore centrale posteriore della Ferrari.