Esempio di utilizzo della galleria del vento per l’esecuzione di due “run”
Nel 2030, in F1, potrebbe concludersi l’era delle gallerie del vento, infrastrutture indispensabili nella fase di prototipazione di una monoposto. Grazie ai wind tunnel è possibile acquisire i dati relativi alle forze aerodinamiche, resistenza, portanza, forza laterale, beccheggio, imbardata, rollio, variazione delle forze e dei momenti aerodinamici con l’imbardata, distribuzione della pressione superficiale, esaminare l’influenza di diversi dettagli del veicolo sulle grandezze appena citate, resistenza di raffreddamento del veicolo e valutazione dei flussi di raffreddamento dei freni.
Nel campo delle simulazioni, il ricorso sempre più ampio ai metodi forniti dall’Information technology è un processo di trasformazione ineludibile. Nonostante l’accuratezza dei software di fluidodinamica computazionale sia prossima al contesto reale, il recente fenomeno del porpoising ha dimostrato che gli algoritmi utilizzati non sono ancora in grado di riprodurre alcune condizioni che si apprezzano in pista.
La data del 2030 non è casuale, in quanto corrisponde alla deadline che la F1 si è imposta nel perseguire il proprio impegno nel progetto Net Zero Carbon, da realizzare entro tale data. Tra gli obiettivi prefissati c’è lo sviluppo di un carburante sostenibile al 100%, la riduzione dell’uso della plastica, la revisione della logistica per diminuire gli spostamenti, la riduzione degli sprechi in circuito e l’utilizzo di energie rinnovabili. Obiettivi sfidanti e condivisibili che implicano la progressiva riduzione dell’uso dei wind tunnel.
Un test di 8 ore in galleria del vento richiede circa 10.000 kWh. E’ necessario ricordare che il tempo utile per gli ingegneri, ovvero le fasi di “wind on” varia dal 15 al 35%. La restante parte del tempo è utilizzata per l’accensione della galleria e la configurazione del modello da testare.
Si è inoltre stimato che il ciclo di vita di un wind tunnel ha un costo complessivo prossimo ai 200 milioni di dollari tra spese in conto capitale (per la realizzazione, nda ) e costi operativi (manutenzioni ed aggiornamenti, nda). Da questo punto di vista il regolamento finanziario non può limitare gli investimenti dei competitor se non l’utilizzo delle infrastrutture.
Nel 2021 è stata istituita la disciplina di utilizzo che regola tunnel del vento e CAD, secondo una metrica che favorisca il bilanciamento delle performance in pista. I team devono fornire periodicamente i report di utilizzo, in conformità con l’assegnazione dei run negli ATP (Aerodynimc Testing Period, nda).
Tuttavia alcune squadre non hanno recepito l’indirizzo desiderato della F1. Nel 2020 McLaren ha investito 20 milioni di dollari per l’ammodernamento della propria galleria del vento, mentre attualmente è in corso la realizzazione di un nuovo impianto che a causa di un ritardo sulla road map sarà operativo solamente a metà stagione. Lo stesso dicasi per Aston Martin che, nell’ambito del completo rifacimento del plant di Silverstone, sta finalizzando la costruzione di un nuovo tunnel del vento.
La transizione digitale non poteva non interessare una delle discipline a maggior contenuto tecnologico. Gli indubbi vantaggi legati ai passi da gigante compiuti nell’ambito hanno consentito ai progettisti di comprimere i tempi di design e simulazione di tutte le componenti di una monoposto. Di fatto, i test in galleria del vento sono principalmente effettuati per verificare la correlazione rispetto a quanto simulato al CFD.
Il divieto degli in season test al termine della stagione 2008 ha accelerato la necessità di avere strumenti di simulazione sempre più affidabili. L’eventuale esclusione delle gallerie del vento a partire dal 2030 conferirebbe tutto il ciclo di vita in carico alle tecnologie software. Una svolta epocale che potrebbe celare diverse insidie. E’ bene ricordare che le vetture di F1 sono prototipi dove ogni componente é massimizzata in termini di efficienza e peso.
Abbandonare completamente gli strumenti tradizionali di prototipazione è un rischio accettabile? Eventuali limiti strutturali delle componenti aerodinamiche possono essere rilevati dalle sole simulazioni di fluidodinamica computazionale? Non sarebbe più logico definire degli standard ecosostenibili per l’approvvigionamento di energia pulita alle gallerie del vento? A volte, gettare il bambino con l’acqua sporca non è la migliore delle soluzioni…
Autore e infografiche: Roberto Cecere – @robertofunoat