La fine delle gallerie del vento è davvero realistica?

La galleria del vento è stata uno strumento essenziale nello sviluppo delle auto di F1 per circa 50 anni, e si dice che Brabham abbia usato l'allora nuova galleria del vento in scala reale al MIRA già nel 1964. Dagli anni ‘80 è stato lo strumento principale per aggiungere prestazioni alle auto. Il livello di sofisticazione si è sviluppato enormemente da quei tempi.

Potrebbe sembrare una sorpresa, quindi, il fatto che otto delle 10 squadre abbiano recentemente affermato come la FIA dovrebbe eliminare l'uso delle gallerie da qui a 10 anni. Prima di discutere ciò che potrebbe aver portato a tale strategia, vale forse la pena di esaminare come i test in galleria del vento si siano sviluppati nel corso degli anni.

Uno dei miei primi compiti quando sono entrato nel mio primo team di F1, la Toleman, è stato quello di impostare un programma di galleria del vento. In precedenza il design della vettura non aveva beneficiato di alcuna ricerca aerodinamica. Con la guida di reclute di altre squadre abbiamo realizzato un modello in scala 1:4 della vettura esistente testato nei tunnel dell'Università di Southampton e dell'Imperial College.

Queste erano le uniche gallerie con un piano mobile, un dispositivo simile a un grande nastro trasportatore che si muoveva sotto il modello stazionario e, insieme a un flusso d'aria soffiata, rappresentava le condizioni incontrate da un'auto nella realtà.

I modelli erano poco sofisticati. Erano fatti di alluminio e Jelutong, un legno naturale della Malesia relativamente facile da lavorare ma con una stabilità dimensionale eccezionale. Le ruote erano lavorate in nylon e correvano su assi esterni fissati al lato del tunnel, in modo da non interferire con le forze generate dal modello. Le forze erano misurate da un dispositivo di equilibrio che sospendeva il modello dal tetto.

La bilancia stessa era un dispositivo meccanico non molto differente da un dispositivo comune in grado di misurare sei forze e momenti, cosa che si poteva compiere spostando dei pesi su una trave fino a raggiungere l'equilibrio. Le pressioni erano misurate nel modello da piccole prese nel sottoscocca e nelle ali, che erano collegate a un manometro ad acqua. L'acquisizione dei dati a quei tempi consisteva nell'annotare le forze e fotografare il manometro.

La galleria del vento di oggi è fondamentalmente la stessa, ma il livello di sofisticazione è totalmente diverso. L'avvento dell'elettronica e del controllo computerizzato ha permesso di effettuare misurazioni molto più numerose e precise. I modelli stessi sono cresciuti dalle riproduzioni in scala 1:4 dei miei primi giorni alla Toleman fino a raggiungere il 60%.

Costruire un modello da zero oggi costerebbe circa mezzo milione di sterline, tale è il livello di strumentazione e precisione. Gli pneumatici si sono evoluti da forme semplici lavorate al computer a pneumatici in scala reale che flettono sotto carico esattamente come i loro cugini a grandezza naturale.

Le gallerie stesse sono cresciute in dimensioni, con sezioni di lavoro intorno ai 15 metri quadrati, più i ventilatori che richiedono fino a 3.000kW per spingere l'aria a piena velocità. Naturalmente, tutto questo non è economico. Non solo un tunnel costerebbe probabilmente circa 50 milioni di sterline per costruirlo oggi, ma i costi di gestione, compreso il personale e la produzione di modelli, comporterebbero un incremento di 6 o 7 milioni di sterline. Anche la bolletta dell'elettricità per il tunnel sarebbe di più di 1 milione di sterline all'anno.

Con questo livello di investimento e gli indubbi ritorni che il processo sperimentale fornisce alle prestazioni dell'auto, perché le squadre dovrebbero cercare di vietarne l'uso? La risposta si trova forse in due aspetti. In primo luogo, i costi indiscutibilmente alti. Una nuova squadra senza il budget necessario potrebbe prendere in affitto una galleria, ma questo ha un costo di circa 100.000 sterline al giorno.

In secondo luogo, è solo una questione di tempo prima che qualcuno costruisca un impianto di prova che superi alcune delle carenze dei tunnel attuali. Mentre i regolamenti possono limitare ciò che può essere fatto, un tunnel definitivo comprenderebbe il flusso che un'auto affronta in curva su pista. O potrebbe anche essere che il modello venga spostato in un grande spazio 3D su una replica in scala del tracciato.

Quindi, quali sarebbero le alternative se i tunnel fossero vietati? La risposta è la fluidodinamica computazionale (CFD), una scienza in cui le squadre hanno già investito molto. Negli ultimi anni, la fedeltà della CFD è migliorata enormemente grazie a codici informatici migliori e a un hardware più potente, permettendo di simulare un numero sempre maggiore di dettagli.

Il passaggio al cloud computing dovrebbe permettere ai team di poter sempre lavorare sull'hardware più recente, mentre l’unico limite sulla potenza di calcolo sarebbe finanziario o normativo.

Il CFD ha vantaggi e svantaggi. Per ottenere precisione, i modelli virtuali devono essere estremamente complessi. Il CFD funziona risolvendo un gran numero di equazioni simultanee, oltre 300 milioni in alcuni casi, dando così un gran numero di soluzioni che permettono di ispezionare in dettaglio il flusso d'aria in qualsiasi punto della vettura o intorno ad essa. Questo livello di comprensione non è semplicemente disponibile in un tunnel, anche con tecniche avanzate di visualizzazione del flusso.

L'aspetto negativo è dato dal fatto che è difficile produrre una mappa aerodinamica completa dell'auto. I progressi tecnologici nell'apprendimento automatico potrebbero però trasformare questo.

Il CFD può prendere il posto delle gallerie del vento, ma la domanda non è se ma quando. 10 anni a partire da adesso è una previsione ottimistica? Soltanto il tempo potrà fornire una risposta.