Si può fare di più. sempre

La stanno migliorando. Continuamente. Senza sosta gli ingegneri ridefiniscono l’aerodinamica della Porsche 919 Hybrid. Il confine delle cose realizzabili viene continuamente reinventato. Tutto è traducibile in tempi sul giro. Ma i risultati servono soprattutto a ottimizzare i flussi aerodinamici dei futuri veicoli stradali, per ridurre i consumi e ottenere prestazioni ancora più esaltanti.

La presa d’aria sul parafango anteriore a Silverstone è smussata dolcemente e risalta poco. A Le Mans è spostata più verso gli pneumatici. Al Nürburgring ha in più un’appendice. Queste modifiche di dettaglio sono il risultato del lavoro del reparto Aerodinamica. Il lavoro degli ingegneri non è mai senza scopo e procede senza fine. Si può fare di più. Sempre. Agli occhi del neofita le 919 bianche hanno tutte lo stesso aspetto esteriore. Ma in realtà, dopo Le Mans, la 919 ha cambiato le parti della carrozzeria all’80%. Perché? Perché il Nürburgring, pieno di curve, e i seguenti circuiti della seconda metà della stagione richiedevano altri requisiti rispetto al Circuit de la Sarthe, con i suoi interminabili rettilinei, nel quale la Porsche il 14 giugno 2015 ha strappato la 17esima vittoria assoluta per la Porsche.

Sono più di 20 gli ingegneri che lavorano al prototipo Le Mans 919 Hybrid giostrandosi sulle due facce della stessa medaglia: la prima si chiama deportanza, l’altra resistenza aerodinamica. Che cos’è che provoca la deportanza? «Per fare un esempio», dice Alexander Hitzinger, il direttore tecnico del Programma Prototipi Le Mans (LMP1), «parliamo di un profilo dell’ala anteriore o posteriore regolato chiudendo l’angolo d’impatto aerodinamico». Quando l’aria defluisce sotto il profilo dell’ala più rapidamente di quanto non faccia l’aria che defluisce al di sopra, si crea una differenza di pressione che genera una forza, la deportanza, la quale fa aderire il veicolo alla strada. L’aumento di deportanza, di norma, si paga con una maggiore superficie d’impatto per i flussi d’aria. E una maggiore resistenza aerodinamica va a scapito della velocità massima.

In questo ambito i profili delle ali sono solo le parti di un quadro più complesso. Ogni millimetro quadrato del guscio in fibra di carbonio del prototipo, ogni presa d’aria e ogni sua fuoriuscita, ogni spigolo, per quanto abbia una forma addolcita, obbedisce ai dettami dell’efficienza aerodinamica. «La stragrande maggioranza dei dettagli importanti ai fini dell’aerodinamica sono del tutto invisibili, perché si trovano sotto al veicolo oppure sono parti interne», chiarisce Hitzinger. «I flussi aerodinamici attorno all’intero veicolo e i passaggi aerodinamici all’interno della carrozzeria stabiliscono tra loro dei complicati rapporti di causa-effetto e sottostanno ad un grande spettro di situazioni di marcia». In maniera esemplare il capo tecnico ci stila un elenco: «Uscite in rettilineo, percorrenze in curva, fasi di frenata, influssi dovuti al vento laterale, condizioni di marcia sottovento o anche subdoli vortici d’aria che si verificano viaggiando a breve distanza dal veicolo che precede».

Sulla base delle esigenze contrastanti, dovute alle più svariate situazioni di marcia che si verificano anche nella stessa gara, è impossibile ottimizzare ogni dettaglio per tutte le evenienze. Ma i differenti profili dei circuiti suggeriscono priorità che si discostano le une dalle altre. Pertanto avviene che la 919 Hybrid viene modificata costantemente. I passi più importanti in questo processo di affinamento sono dovuti all’estrosità del Circuit de la Sarthe di Le Mans. Hitzinger: «Il circuito, con i suoi lunghissimi rettilinei, richiede una resistenza aerodinamica così ridotta che vale la pena limitare la deportanza all’indispensabile. Nel corso delle prove del Campionato Mondiale, prima e dopo Le Mans adottiamo invece configurazioni con più deportanza».

Le modifiche sono iniziate con l’aerokit n° 1, con il quale la 919 ha effettuato a Weissach i suoi primi test funzionali nel dicembre 2014. Per il debutto stagionale ad aprile 2015 a Silverstone l’auto è scesa in pista già modificata con il kit n° 2. Il kit n° 3 è stato impiegato poco tempo dopo a Spa, già insieme ad una versione sperimentale del kit n° 4, il «Low Downforce Package», un pacchetto aerodinamico a basso coefficiente di deportanza utilizzato a Le Mans, il vertice della stagione. Per la gara di fine agosto al Nürburgring è stato approntato l’aerokit n° 5, l’«High Downforce Package», con la sostituzione dell’80% delle parti esterne dell’auto.

Mentre l’auto del 2014 aveva un tubo di scarico posizionato parecchio in alto, l’attuale versione mostra invece due terminali di scarico posizionati più in basso. Grazie a questa modifica il bordo del cofano motore viene accarezzato meglio dai flussi aerodinamici, fattore che contribuisce a generare una deportanza supplementare.

Questa parte della vettura è prescritta dal regolamento e serve ad aumentare la stabilità e pertanto la sicurezza: quando l’auto va in testacoda, improvvisamente un flusso d’aria ha effetto su questa superficie, la cui forza aiuta a raddrizzare la vettura.

Per favorire una ridotta resistenza aerodinamica si cerca di ridurre al massimo la superficie frontale. Il regolamento prevede delle sagome sulla base delle quali può essere realizzata la carrozzeria. Quanto più è possibile attenersi alle misure minime prescritte in fatto di altezza e larghezza, tanto inferiore risulterà la superficie frontale. Per mantenere le misure riducendo comunque la superficie, la 919, al di sopra dell’abitacolo, presenta una scalinatura che ricorda un unicorno: si tratta di un processo produttivo molto dispendioso, ma che va a vantaggio della riduzione della resistenza aerodinamica.

Il fatto che i passaruota, nella parte superiore, siano aperti è un obbligo dato dalla sicurezza. Infatti in questo modo l’aria che entra nel passaruota in maniera incontrollata, ad esempio nel corso di un testacoda, può nuovamente fuoriuscire, il che riduce il rischio che l’auto si stacchi dal suolo. In condizioni di marcia normali l’aria può defluire, entrare o attraversare i passaruota. Ciò che l’aria effettivamente fa può essere influenzato grazie alla conformazione della carrozzeria a monte delle aperture: l’aria impatta sulla parte anteriore della vettura e, passando sopra ai proiettori, accelera fino ai passaruota. A seconda dell’angolo che l’aria prende, rispetto all’apertura, il flusso riesce a tirarla fuori dai passaruota oppure ce la comprime dentro. La terza possibilità è che il flusso d’aria ha un effetto come quello di una tenda e chiude le aperture. A seconda del comportamento del flusso aerodinamico sulle aperture dei passaruota, una maggiore o minore quantità d’aria si incanala attraverso la vettura, generando deportanza. L’aria può anche fuoriuscire lateralmente dietro al numero di gara o trovare la sua strada nel sottoscocca lungo il diffusore posteriore. Quanta più aria fuoriesce in prossimità dei passaruota, tanto più grande sarà il flusso aerodinamico globale attorno all’ala anteriore, che così genera deportanza. Per ridurre la deportanza per la corsa di Le Mans, i pannelli prima dei passaruota sono stati spostati verso il basso.

Lavoro di fino al posteriore: la piccola appendice genera meno deportanza rispetto a quelle notevolmente più grosse, utilizzate all’inizio della stagione.

Gli estrattori laterali contribuiscono a regolare i flussi aerodinamici che fanno il loro ingresso nella parte anteriore della vettura. Una parte dei flussi fuoriesce dai passaruota oppure viene spinta attraverso il sottoscocca fino al diffusore posteriore. Se i flussi d’aria trovano poco intralcio, una maggior quantità d’aria potrà defluire attraverso la vettura, generando più deportanza grazie all’azione dell’ala anteriore. In parte l’assetto globale aerodinamico della vettura del 2015 è stato caratterizzato dalla differente realizzazione degli estrattori laterali.

L’astuto elemento supplementare dell’ala posteriore serve ad ottenere una maggiore deportanza nella zona posteriore. Quando si va a caccia di deportanza il posteriore non è affatto un terreno facile, perché il regolamento LMP1 prescrive le misure centrali per l’ala posteriore e il diffusore. Nella parte anteriore della vettura c’è più libertà per ottenere una deportanza supplementare. Ma poiché l’auto deve rimanere bilanciata in fatto di aerodinamica, ci si può permettere di raggiungere una maggiore deportanza anteriore solo quando essa è già ben presente sul retrotreno della vettura.

Su quale circuito il pendolo va più in direzione della deportanza o piuttosto sulla riduzione della resistenza aerodinamica, lo stabiliscono gli ingegneri in diversi passaggi. Le direttive basilari sono fornite dal profilo del circuito: andamento del tracciato, topografia, consistenza dell’asfalto, temperature previste il giorno della gara. Dal 2015 il team, su tutti i tracciati WEC, dispone inoltre di dati elaborati in autonomia dalle prove in circuito effettuate con la 919. Prima ancora che qualsiasi elemento della carrozzeria sia delineato in fase di progettazione e venga costruito sotto forma di modello, i sistemi CFD (Computational Fluid Dynamics) consentono la simulazione degli effetti e l’interazione delle parti in causa. Nel successivo passo è richiesta la costruzione del modello e qui gli ingegneri Porsche effettuano test con modelli in scala 60% nella galleria del vento del team Williams di Formula 1, nella città inglese di Grove. «Solo a quel punto», prosegue Hitzinger, «le componenti vengono prodotte e testate a grandezza naturale. Senza questo metodo, cosiddetto di Rapid Prototyping, la produzione delle parti sarebbe assai più onerosa e oltretutto ci vorrebbe molto più tempo».

Un grande vantaggio per il Reparto Corse di Weissach è dato dal fatto che l’auto da corsa del 2015 ha potuto sfruttare già in forma massiccia la nuova galleria del vento del Centro Ricerca e Sviluppo Porsche, un impianto in cui l’auto può essere testata a grandezza naturale. «Qui», dice Hitzinger, «a partire da dicembre 2014, abbiamo elaborato una considerevole quantità di miglioramenti, grazie al confronto tra i risultati CFD e del modello testato in galleria, nonché con un lavoro di affinamento fatto con piccole parti aggiuntive». Grazie a ciò, i team di sviluppo delle auto di serie e del Reparto Corse hanno lavorato insieme e più a stretto contatto anche per quanto riguarda la disciplina dell’aerodinamica. È un lavoro svolto in comunione, che porta sempre una ventata di aria fresca. Quando il prototipo ha vinto a Le Mans nel giugno 2015, gli sviluppatori erano già occupati con il modello successivo. Molto non è ancora dato sapere sulla terza generazione della Porsche 919 Hybrid. Sarà mantenuta però la concezione di fondo, con la trazione fornita dal downsizing operato sul motore quattro cilindri turbo, due litri a benzina, unito a due sistemi innovativi di recupero energetico. «Questo in linea di massima». Nello specifico anche qui non ci sarà un dettaglio che resterà uguale all’altro. Si può fare di più. Sempre.

Testo Heike Hientzsch