Il vento del cambiamento

Più veloce dentro la curva, mentre la lancetta del serbatoio si muove più lentamente: non è solo una questione aerodinamica. Nella nuova galleria del vento aeroacustica del Centro Ricerca e Sviluppo di Weissach i tecnici riescono a stabilire, ora con più precisione, il percorso dei flussi d’aria che garantiscono la minima resistenza.

Trecento. È una barriera magica, al di sopra della quale si muovono solamente le auto supersportive e quelle da corsa. Un aereo adesso decollerebbe. Non è così per la 911 Turbo Cabriolet. Oltre al peso che normalmente grava sugli assali, il vento della velocità spinge l’auto, grazie alla sua aerodinamica, ad aderire al fondo stradale, dandole un’elevatissima stabilità in carreggiata e una direzionalità perfetta. È questo il compito degli esperti di aerodinamica nel Centro Ricerca e Sviluppo di Weissach: realizzare un effetto di deportanza, in presenza di velocità elevate, mantenendo allo stesso tempo una bassa resistenza all’aria per ridurre quanto più possibile i consumi di carburante.

Una sfida non da poco, poiché qualsiasi modifica infinitesimale del profilo esterno può influire sulla resistenza all’aria e anche sulle forze di deportanza. Pertanto ogni nuova versione di qualsiasi modello deve essere testata nella galleria del vento. «In questo processo la prima cosa è la precisione», chiarisce Hauke Stumpf, direttore della stazione di prova della nuova galleria del vento, entrata in funzione all’inizio del 2015 e gestita insieme al suo team. «Dobbiamo essere capaci di raccogliere dati delle forze di un solo Newton». Un Newton rappresenta la forza-peso che una massa di 100 grammi scarsi sviluppa sulla bilancia. In pratica è un nonnulla, se rapportato ad un’auto che pesa circa una tonnellata e mezza e si muove a 300 km/h, dove inoltre si aggiungono il peso del veicolo e le forze aerodinamiche di deportanza.

Già la galleria del vento utilizzata fino a ieri a Weissach, e costruita alla metà degli anni Ottanta, riusciva a compiere misurazioni soddisfacenti. Ma per gli ingegneri della Porsche «soddisfacente» non è mai abbastanza, per questo l’azienda ha investito molto nella realizzazione di una nuova galleria superiore in tutto alla precedente. «Adesso con le nostre misurazioni siamo assai più vicini alla realtà della strada», dichiara Stumpf. La ragione più importante di questo è che mentre i prototipi nella vecchia galleria erano statici, adesso viaggiano. Non nella realtà, ovviamente, ma ciò è possibile perché sotto la vettura da testare scorre un sistema a nastro fino a 300 km/h di velocità. Il sistema simula il relativo movimento dell’auto su strada. Questo è assai importante, poiché solo in questo modo il flusso d’aria sotto la vettura può essere simulato realisticamente. In una galleria del vento col fondo fisso si formerebbe uno strato limite di spessore non indifferente. Ciò significa che l’aria, in prossimità del fondo, fluirebbe più lentamente, fino a raggiungere lo stallo, direttamente sulla superficie del fondo immobile della galleria del vento. Proprio qui, nella zona del pianale della vettura e sui passaruota, c’è ancora un elevato potenziale di miglioramento per aumentare l’efficienza e la stabilità di marcia, grazie a un’aerodinamica migliore.

Il sistema a nastro, dotato di bilancia, forma anche il cuore della nuova galleria del vento. Una particolarità di quella di Weissach è che gli ingegneri dei test possono scegliere tra due diversi sistemi a nastro. Con il primo, il sistema a cinque nastri, ogni ruota poggia su un suo nastro in acciaio, mentre al centro scorre un grosso nastro sotto il pianale dell’auto. «In questo modo possiamo effettuare misurazioni praticamente esatte», spiega Stumpf. Il sistema a nastro singolo, come già tradisce il nome, è composto da un singolo nastro in acciaio che si muove sotto l’auto da testare. Questo sistema si avvicina maggiormente alla realtà stradale, cosa che ha grandi vantaggi per molte verifiche, ma fornisce risultati meno precisi. In base al principio che «Due è meglio di uno!», Porsche ha deciso di accoppiare entrambi i metodi di misurazione in un impianto unico. In poche ore i sistemi a nastro, che pesano più di 20 tonnellate, possono essere sostituiti grazie ad una gru di tipo industriale.

I sistemi a nastro hanno però anche un’altra funzione importantissima: danno la possibilità di misurare le forze con le quali il vento influisce sulla vettura. Questo perché sono collegati ad una bilancia di precisione dotata di una base a sé stante. Con questa bilancia vengono misurati i cambiamenti infinitesimali delle forze eoliche che agiscono sulla vettura ovvero la ripartizione di esse sulle ruote. Da questi dati gli ingegneri riescono a ricalcolare la resistenza all’aria e le forze di portanza e di deportanza sull’assale anteriore e posteriore.

Il vento artificiale viene prodotto da una grossa ventola dotata di pale al carbonio, il suo diametro è di circa otto metri. La potenza massima, erogata da un motore elettrico delle dimensioni di un piccolo autobus è pari a circa sette megawatt, cioè 9.300 CV. Ciò nonostante nella nuova galleria c’è un relativo silenzio: a 200 km l’impianto è notevolmente più silenzioso di quello precedente. Così adesso è possibile eseguire a Weissach anche talune misurazioni acustiche per le quali in passato bisognava ricorrere a fornitori esterni. In questo quadro il problema riguarda meno il livello di rumore assoluto, quanto piuttosto il lavoro di dettaglio da detective. Ad esempio, quanto influisce un determinato profilo degli specchietti o una nuova guarnizione delle portiere sullo spettro sonoro? Alcune centinaia di microfoni adatti a questo tipo di misurazione vengono direzionati sulla vettura all’interno della camera di prova, il tutto avviene in maniera tale che, successivamente al computer, sia possibile riprodurre una rappresentazione tridimensionale dell’espansione sonora prodotta dalla vettura.

Molte delle misurazioni, ad esempio quelle per la determinazione della resistenza all’aria, si svolgono anche in seguito, in autostrada, alla consueta velocità di 130 km/h. Ciò nonostante è importante riuscire a riprodurre anche velocità del vento assai superiori, ad esempio per i test di rigidità strutturale o per lo sviluppo mirato al motorsport. Riuscire a stare dentro i parametri del regolamento e pur tuttavia accumulare un piccolo vantaggio competitivo grazie all’aerodinamica studiata allo stato dell’arte rappresenta la classica virtù della Porsche. E infatti, tanto per fare un esempio, le auto da corsa destinate all’endurance dei decenni passati si sono contraddistinte sempre per un buon valore di deportanza, dalla leggendaria 956 fino all’attuale 919 Hybrid.