Esclusivo: viaggio nei segreti delle gomme Pirelli per la galleria del vento

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Esclusivo: viaggio nei segreti delle gomme Pirelli per la galleria del vento
Franco Nugnes
Di: Franco Nugnes
02 nov 2018, 15:30

Per il grande pubblico sono diventate il Trofeo del Pirelli Pole Position Award, ma le "gommine" in scala in realtà sono diventate protagoniste nella ricerca aerodinamica in galleria del vento. Perché dalla loro deformazione nel wind tunnel i team hanno capito che...

Pirelli PZero Supersoft
Massimo Donatellis responsabile Pirelli Motosport Modelling
Lewis Hamilton, Mercedes AMG F1 riceve il Pirelli Pole Position Award
Massimo Donatellis responsabile Pirelli Motosport Modelling
Pirelli PZero Supersoft
Massimo Donatellis responsabile Pirelli Motosport Modelling
Modello per la galleria del vento della Manor MRT07
Sauber, galleria del vento
Galleria del vento della Scuderia Ferrari
I modellini per la galleria del vento
Il pole man Lewis Hamilton, Mercedes AMG F1, riceve il Pirelli Pole Tophy
Sebastian Vettel, Ferrari, osserva la gomma posteriore Pirelli della monoposto di Lewis Hamilton, Mercedes-AMG F1 W09, nel parco chiuso
Ferrari SF71H, ruota anteriore con pneumatico Pirelli
Pirelli engineers and Pirelli tyres
Valtteri Bottas, Mercedes AMG F1, riceve il Pirelli Pole Position Award
Mario Isola, Racing Manager, Pirelli Motorsport, in conferenza stampa
Mick Schumacher presents Kimi Raikkonen, Ferrari, with the Pirelli Pole Position award
Sauber, galleria del vento
2017 Manor Racing, modello per la galleria del vento
Rendering

Sono tonde e nere come tutte le altre, ma sono molto più piccole. Sono diventate famose perché sono diventate il… Trofeo del Pirelli Pole Position Award che è stato consegnato a ogni pilota che quest’anno ha conquistato la partenza al palo. Dunque sono diventate ambitissime dai collezionisti che farebbero carte false per averne una.

Pochi sanno, invece, che in realtà la funzione primaria per la quale sono state realizzate è la galleria del vento: sono le Wind Tunnel Tire che la Pirelli realizza da qualche anno per soddisfare le richieste dei team che cercano di riprodurre in laboratorio le identiche condizioni che si registrano in pista.

Motorsport.com ha incontrato in esclusiva l’ingegnere Massimo Donatellis, il responsabile Pirelli di Motorsport Modelling, il reparto che si occupa dello sviluppo del modello degli pneumatici e dell’analisi dei dati di telemetria.

I tecnici di Donatellis, quindi, studiano i modelli degli pneumatici che vanno in pista, ma anche quelli in scala che sono destinati alla ricerca aerodinamica in galleria del vento e sviluppano il modello matematico che è destinato ai simulatori dei team.

Insomma, la fornitura esclusiva della Pirelli non si limita alle gomme che vediamo montate sulle F1, ma spazia in campi di ricerca che contribuiscono alla definizione delle nuove monoposto.

Si è instaurata una collaborazione virtuosa fra i team e la Casa milanese, dopo iniziali diffidenze da una parte e dell’altra: le squadre, infatti, possono disporre di un modello matematico della gomma che è sempre più veritiero, tale da migliorare la fase di simulazione, e allo stesso modo la Pirelli ha potuto sviluppare i nuovi prodotti potendo contare sui carichi effettivi espressi dalle monoposto.

Le gomme di galleria come nascono? Intanto bisogna dire che ce ne sono di due misure: in scala al 50% e al 60%. La maggior parte dei team lavora con il modello più grande, ma la Pirelli deve produrre entrambe le soluzioni per mettere tutti alla pari…
“In realtà non sono in scala. La copertura al 50% ha una larghezza e un’altezza che è la metà di quella reale, ma viene sottoposta a carichi che sono molto più bassi. E, quindi, la rigidezza della copertura e i materiali usati sono molto diversi da quelli degli pneumatici che corrono. Il design, quindi, è specifico per questa applicazione”.

Nasce prima la gomma che corre e poi quella di galleria?
“Al 1 ottobre è stata congelata la nuova specifica di gmma 2019. Una volta definita la specifica si passa alla caratterizzazione della gomma da galleria. Abbiamo sviluppato degli strumenti che ci permettono di acquisire la deformata tridimensionale della copertura in rotolamento anche in condizioni di velocità”.

“Prima facciamo dei test al banco e sollecitiamo la gomma in deformata con 1.000 kg di carico laterale a 350 km/h di velocità in rettilineo. E poi passiamo a estrapolare i dati per la Wind tunnel tire per avere un prodotto adatto alla galleria del vento”.

Quindi il primo contatto dei team con le gomme 2019 avverrà con le gomme da galleria in anticipo su quelle da corsa?
“Sì i team ricevono prima il modello FEM a parametri concentrati per il simulatore di guida e poi le gomme da galleria visto che ci sono dei tempi tecnici di realizzazione. Infatti dobbiamo fare diverse iterazioni di produzione dal prodotto reale che è molto diverso”.

“Dobbiamo modificare gli stampi e nel fine tuning della specifica da galleria dobbiamo cambiare dei materiali interni perché la copertura in scala deve essere molto leggera, ma in galleria deve arrivare a girare a 180 km/h, una velocità che è stata fissata dalla FIA. Si tratta di valori che generano delle forze centrifughe non indifferenti, per cui si devono avere dei dati d’integrità del prodotto”.

Ma quanto pesa una “gommina”?
“Intorno a 1,5 kg, comunque meno del rapporto 1:2. La copertura deve essere molto leggera, ma deve anche sopportare dei carichi importanti, per cui sono richiesti materiali particolari. Dobbiamo assicurare ai team stabilità di materiali e forma”.

Gli aerodinamici che lavorano nel wind tunnel di una squadra pretendono di trovare una condizione di ripetibilità delle prove: cercano una “base line”, quello che potremmo definire un assetto di partenza…
“Quando mandiamo una nuova specifica ai team, loro iniziano un lavoro per capire quanti punti aerodinamici si sono guadagnati o persi, prima di muoversi intorno al nostro prodotto”.

C’è un continuo scambio di informazioni?
“Sì le squadre ci mandano il loro feedback, così durante la stagione possiamo deliberare anche una seconda release con un fine tuning che ci permette di migliorare ulteriormente il prodotto sulle indicazione ricevute dai team".

“Ora i team usano la release del 1 ottobre, ma abbiamo avviato lo sviluppo della Wind tunnel tyre con le specifiche 2019: siamo in attesa della delibera dei prodotti 2019 nei test di Abu Dhabi e solo allora potremo mandare la specifica definitiva. Perché i test in pista danno sempre i riscontri migliori”.

Ma c’è un lavoro enorme dietro a questi che sembrano dei giocattoli…
“E’ così, nei primi anni non era nemmeno facile far capire in azienda la cura e il lavoro che c’è dietro a queste soluzioni. È vero sembrano dei giocattoli, ma possono avere un impatto importante sulle nuove monoposto”.

Queste “gommine” hanno una durata?
“L’usura deve essere bassissima. E i team ci chiedono un grip nullo per le gomme da galleria! Una cosa non facile da ottenere per chi cerca sempre la massima aderenza con gli pneumatici da pista. Le Wind tunnel tires devono essere le più stabili possibile alla velocità di 180 km/h”.

“Insomma si deve realizzare un prodotto con una deformata stabile per almeno 30/40 mila chilometri. La durata varia in funzione della severità del tappeto della galleria del vento che ciascun team usa”.

Quanti treni sono necessari in una stagione?
“L’aerodinamico sognerebbe l’uso di uno solo, cercando la stabilità dei dati, ma nella pratica si arriva a quattro o cinque. Ovviamente c’è un minimo consumo, ma emerge solo quando non c’è più la stabilità dei dati”.

Si sceglie anche la mescola?
“Certo e deve essere la più fredda che abbiamo nel nostro catalogo”.

Dunque deriva dalla Superhard, la slick blu?
“No, è molto più fredda! È una mescola al limite della… plasticità. Non ha un nome, ma solo un codice identificativo. In realtà da poco forniamo anche una seconda mescola dotata di un leggero grip. Si tratta di una soluzione che non è ancora usata stabilmente da tutte le scuderie, perché richiede una gestione diversa”.

Quanti sono le squadre che le utilizzano?
“Non abbiamo un feedback completo perché ogni specifica la dobbiamo spedire a tutti i team. Sappiamo cosa hanno utilizzato solo quando il materiale rientra. Ci risulta che le gomme con grip le usano per fare delle simulazioni. Sulla base dei risultati in galleria ci arrivano sempre nuove richieste dai team”.

La ruota anteriore è un generatore di vortici, per cui più è stabile e più si possono studiare le scie e le turbolenze che genera, condizionando l’aerodinamica della monoposto…
“E’ proprio questo il punto! I team contano di replicare con la deformata del pneumatico di galleria esattamente la forma che avrà il pneumatico vero in pista, per osservare i vortici che si generano, per fare in modo che, con le varie componenti aerodinamiche, possano “catturare” i vortici e gestirli. Per cui tanto più il prodotto della gomma di galleria è valido e tanto più si riesce a riprodurre la deformata del pneumatico in condizioni di esercizio”.

L‘esperienza, quindi, vi ha portato a grandi cambiamenti con gli sviluppi?
“Si, abbiamo dovuto rivedere tutto il processo, dal macchinario di produzione, ai materiali e dallo stoccaggio al cleaning delle gomme”.

L’evoluzione dove sta portando?
“E’ difficile da dire perché ogni squadra tutela la segretezza dei propria dati. I carichi con cui lavorano in galleria sono segretissimi. E il cerchio che usano nel wind tunnel è considerato un’appendice aerodinamica. Noi consegniamo la gomma che non è cerchiata. Ognuno realizza la sua ruota”.

Ma come è possibile riprodurre la deformata del pneumatico se non si conosce il disegno del cerchio nell’attacco al tallone?
“E in effetti all’inizio ci arrivavano delle critiche per la mancanza di confronto dei dati con la realtà, semplicemente perché la gomma l’avevamo sviluppata con un cerchio diverso”.

E come avete risolto il problema?
“Abbiamo mandato a tutti i team il profilo del nostro cerchio che era neutro, privo cioè di qualsiasi soluzione aerodinamica, per assicurare loro una base line. Questo è stato l’inizio di un dialogo molto costruttivo con i team, perché quando hanno visto che si trovavano degli effetti positivi nella ricerca, abbiamo avuto dei meeting con le squadre per definire le posizioni di montaggio dei plunger e anche sulla procedura di rodaggio. Abbiamo costruito un rapporto di fiducia che è andato crescendo nel tempo”.

Ma le "gommine" a che pressione vanno gonfiate?
“Questo è un altro dato sensibile che non si può divulgare, ma si usano pressioni veramente basse”.

Non è che i team vanno a cercare le condizioni limite in cui la macchina può funzionare più o meno in funzione dell’altezza? Perché se è vero che la gomma di galleria deve essere uno strumento stabile, se viene usato in un certo modo può permettere dei test al limite?
“Quando si parla di modelli è importante fornire dati con dei range di utilizzo. Se sono regolamentati dalla FIA hanno anche il valore di una direttiva tecnica proprio come avviene in pista. Quindi diamo dei valori massimi di camber e i PSI della pressione. Forniamo i parametri di riferimento, ma poi la ricerca la fanno come vogliono…”.

Ma è pazzesco, la ricerca estrema di soluzioni da provare in pista quindi nasce in galleria?
“Certo, è in galleria che nascono i nuovi fenomeni che possono essere studiati. Sarei ben lieto se potessero andare a sperimentare nuovi campi dell’aerodinamica, perché vorrebbe dire che hanno una confidenza tale con i nostri prodotti che non si devono più proteggere dai vortici, ma possono imparare a sfruttarli”.

Anche la gomma da galleria può trasformarsi in uno strumento per migliorare la prestazione aerodinamica…
“All’inizio i team ci chiedevano informazioni sul cerchio di riferimento, sul camber o sulla pressione, mentre adesso si discute dello spostamento di un millimetro nell’estremità della ruota. L’importante è fissare sempre una base line”.

Questo scambio di dati vi ha permesso di migliorare la base della vostra simulazione…
“Si, non c’è dubbio. Perché quando abbiamo studiato la deformata della gomma di galleria abbiamo tenuto conto dell’acquisizione reale che avviene con una risoluzione di un decimo di millimetro. La stessa accuratezza l’abbiamo messa nei modelli FEM per il simulatore. Siccome sulla Wind tunnel tire abbiamo grip zero, gli aerodinamici non riescono a misurare con precisione la deformata in curva”.

E allora l’aerodinamico dove ricava i dati?
“E’ semplice, dal nostro modello matematico FEM che è strutturato in scala 1:1. Dal CFD possono estrarre i valori di grip equivalente a quello che troveranno in pista. Insomma ai team forniamo i dati che mancano per la gomma da galleria con il modello di simulazione. E il cerchio di chiude”.

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Serie Formula 1
Autore Franco Nugnes
Tipo di articolo Analisi