Una spinta da cinque tonnellate
Per competere in Formula 1 bisogna lavorare praticamente senza sosta per perfezionare la propria monoposto e trovare l'assetto migliore possibile per la gara successiva. A partire dal 2026 Sauber gareggerà nel circuito della Formula 1 insieme ad Audi come costruttore. Attualmente gli esperti della scuderia svizzera fanno parte della squadra Alfa Romeo F1 Team Stake. Per mettere a punto il miglior assetto aerodinamico possibile hanno una propria galleria del vento a Hinwil, nei pressi di Zurigo.
Si tratta di un impianto in acciaio a circuito chiuso dalla lunghezza di 140 metri. Al suo interno, una turbina da 3.000 kilowatt genera una spinta fino a cinque tonnellate. Questo vento artificiale viene trasformato in un flusso d'aria uniforme da raddrizzatori sotto forma di griglie e nidi d'ape per poi essere convogliato nella camera di prova. A questo punto viene spinto contro il rivestimento esterno del modello di prova simulando la resistenza all'avanzamento che si verifica in condizioni di gara reali. «Il regolamento stabilisce che non possiamo eseguire test sulla monoposto da gara», spiega Peter Herrsche, responsabile della galleria del vento del Gruppo Sauber. «Ad ogni modo, l'utilizzo di un modello di prova presenta anche notevoli vantaggi poiché ci permette di lavorare in modo molto più flessibile ed efficiente. A differenza dell'autovettura da corsa, il modello che usiamo in prova ha al suo interno anche abbastanza spazio per installare gli strumenti di misura necessari per ottenere informazioni dettagliate durante i test».
Il veicolo di prova è in scala al 60% rispetto alle dimensioni della vettura originale ed è lungo circa tre metri. Nella galleria del vento, si trova o meglio si «muove» su una «rolling road». Si tratta di una sorta di tappeto mobile su nastro con una superficie che imita quella della pista (un gioiello estremamente costoso assicurano gli esperti) in grado di raggiungere velocità fino a 300 km/h. Un sofisticato meccanismo di sospensione applicato al sistema di movimento consente al modello di simulare tutte le manovre attive che una monoposto esegue in pista, da accelerazioni e frenate fino a curve e derapate. La turbina fornisce il vento contrario corrispondente alla velocità del tappeto rotante. Una deportanza generata aerodinamicamente agisce sugli pneumatici. La resistenza all'avanzamento ha un impatto sulla vettura come in una gara reale: in curva, ad esempio, totalmente diverso rispetto ai lunghi rettilinei.
«Il DRS può essere usato solo su pochi tratti del circuito», spiega Peter Herrsche. «Tuttavia, questa posizione dell'ala può far raggiungere una differenza di 25 chilometri orari in fase di sorpasso». La sigla DRS sta per Drag Reduction System (sistema di riduzione della resistenza aerodinamica): modificando l'angolo del flap superiore posto sull'ala posteriore si riduce la resistenza all'avanzamento. Le complesse regole della Formula 1 ne consentono l'uso solo in determinati tratti e quando la distanza rispetto al predecessore non è superiore a un secondo.
Indipendentemente che il sorpasso riesca o meno, subito dopo questa manovra incredibilmente veloce il flap si abbassa facendo aumentare di nuovo la resistenza all'avanzamento e la deportanza. L'equilibrio perfetto tra queste due variabili varia da un circuito all'altro. L'esperto di aerodinamica aggiunge: «Ad esempio, sul velocissimo circuito di Monza vogliamo che la resistenza all'avanzamento sia la più bassa possibile ma sulle strette strade di Monte Carlo abbiamo bisogno di molta deportanza».
La strumentazione di misura e il cosiddetto «popometro»
Fino a 350 punti di misura sotto forma di sonde di pressione dinamica registrano la distribuzione della pressione sulla superficie del modello. Le forze esercitate sugli pneumatici e sulle ali anteriori e posteriori sono misurate con delle bilance speciali. Una sequenza di test della durata compresa tra i 15 e i 20 minuti consente di testare fino a 70 elementi, tra cui la posizione dell'ala o il comportamento del sottoscocca. Vengono simulate anche variabili come il serbatoio pieno o vuoto e gli pneumatici nuovi o usurati.
Inoltre, c'è un continuo scambio di informazioni tra gli ingegneri aerodinamici e la squadra corse durante le sessioni di allenamento sui circuiti. Per quanto il «popometro», che potremmo definire come la sensibilità del pilota alla guida, non fornisca dati precisi resta comunque una fonte di informazioni essenziali per trovare l'assetto ottimale. «In fin dei conti è il pilota che guida, quindi la monoposto deve funzionare nel modo migliore possibile per lui», sottolinea il responsabile della galleria del vento. «Per questo il suo feedback rappresenta una variabile molto importante per noi».
L'obiettivo è sempre quello di ottenere la minor resistenza all'avanzamento possibile con una distribuzione della deportanza che sia il più uniforme possibile e questo in tutte le manovre di guida e in tutte le situazioni immaginabili. «Immaginate che l'auto sia come una bilancia», afferma Peter Herrsche nel descrivere una delle sfide specifiche dei test. «In frenata il muso dell'auto si abbassa e l'effetto della resistenza all'avanzamento cambia di conseguenza. Al contempo, la parte inferiore del veicolo non deve entrare in contatto con il tappeto rotante, ma nelle vetture da corsa il sottoscocca è sempre molto vicino al suolo e sul modello di prova tale distanza è ridotta di un ulteriore 40%. Alla velocità di prova definita questo causerebbe enormi danni sia alla vettura di prova che al nastro rotante. Dobbiamo riuscire a controllare dinamicamente questo movimento di beccheggio del modello di prova con una precisione di mezzo millimetro».
Non c'è tempo per i problemi tecnici
Questo significa, ad esempio, che le ali devono essere regolate con una precisione entro il decimo di millimetro. È qui che entrano in gioco i motori FAULHABER. In un test di prova gli azionamenti utilizzati sono otto in totale. Di questi, sei servono a far muovere gli elementi di sospensione e di controllo mentre gli altri due si occupano delle angolazioni delle ali. Laddove gli spazi sono particolarmente ristretti all'interno del modello di prova, si opta per i motori brushless CC della serie 1226…B. Nei punti in cui invece c'è più spazio si predilige il modello 2264…BP4 con il controllo di posizione MCBL3002.
Questi azionamenti sono in grado di fornire la coppia necessaria da un volume ridotto al massimo e possono essere installati anche in spazi ristretti. Per regolare il meccanismo di sospensione del modello sul soffitto della galleria del vento, Sauber utilizza il motore brushless più potente della gamma FAULHABER: il modello 4490...B, in combinazione con un controllo di posizione, questa volta della serie MCBL3006.
La precisione degli azionamenti è in cima alla lista dei requisiti della Sauber. Ma seguono subito dopo la durevolezza e l'affidabilità, come sottolineato da Peter Herrsche: «Da un lato, le regole limitano la durata dei test di prova nella galleria del vento. Dall'altro, durante la stagione della Formula 1, la gara successiva per cui bisogna preparare la macchina è sempre dietro l'angolo. Non possiamo sprecare nemmeno un minuto: la tecnologia impiegata deve essere affidabile al 100%. I motori FAULHABER ci aiutano a garantire questo risultato da molti anni e ne siamo estremamente soddisfatti».
