giovedì, Febbraio 13, 2025

F1, ciclo di vita di una monoposto: dal concept allo sviluppo

Come ogni anno, la curiosità in merito alle nuove monoposto di F1 cresce a dismisura. Si susseguono ipotesi, congetture e anticipazioni in merito alle soluzioni tecniche dei nuovi progetti tecnici. Le vetture sono il prodotto finale di un lavoro che richiede circa 18 mesi, dal concept iniziale sino all’ultima fase di sviluppo del mezzo nel corso della stagione. Il numero di risorse umane dei team varia in modo sensibile, a seconda della loro posizione sulla griglia e del livello di produzione interna, nonostante il regolamento finanziario abbia imposto la riduzione degli organici delle scuderie.

All’interno delle squadre di F1 operano esperti professionisti che lavorano con il metallo, team di layout compositi, aerodinamici che studiano modelli fisici in galleria e gli equivalenti modelli virtuali al CFD. Per quanto concerne il lavoro aerodinamico delle scuderie, esso è disciplinato dal regolamento tecnico. Quattro anni orsono, la FIA ha disciplinato l’utilizzo dei wind tunnel e dei software di fluidodinamica (CFD), introducendo una sorta di balance of performance. L’ATR (Aerodynamic Testing Regulation) è un sistema ad handicap che regola l’utilizzo di infrastrutture fisiche e software.

Lo fa secondo uno schema inversamente proporzionale alla classifica costruttori. Una sorta di “scala mobile”. La percentuale di utilizzo delle suddette facilities viene assegnata dinamicamente durante l’anno solare. A livello aerodinamico, l’anno è stato diviso in sei Aerodynamic Testing Periods (ATP), tre per semestre. In ogni periodo, la scuderia settima in classifica può effettuare 320 “run” nei wind tunnel e operare su 2000 items al CFD. Per le altre squadre, i suddetti valori vengono maggiorati o diminuiti del 5% in relazione alla posizione nella classifica costruttori di riferimento.

F1 ATR
F1 ATR periodo Luglio -Agosto 2024 – Credit: @robertofunoat

Uno degli aspetti più affascinanti della massima categoria del motorsport è proprio il “ciclo di vita” delle vetture di F1. Un prodotto che deve essere realizzato in tempi tutto sommato contenuti ma che, al tempo stesso, rappresenta il vero e proprio lo stato dell’arte in merito all’innovazione nel campo della competizione. A questo punto un quesito sorge spontaneo: qual è l’ideale Gantt, parliamo dello strumento atto a pianificare i tempi di realizzazione di un progetto e verificarne in itinere il rispetto degli stessi, che le varie squadra sono obbligate a rispettare per produrre le rispettive vetture?

F1, il ciclo di vita di una nuova monoposto

La prima fase nello sviluppo di un nuovo bolide della classe regina è la “Progettazione concettuale“. Quest’anno le scuderie si troveranno di fronte a una sfida colossale imposta dal nuovo quadro regolamentare, che modificherà completamente le vetture sia dal punto di vista aero-meccanico che dei propulsori. In questa fase, gli ingegneri fanno brainstorming e abbozzano i progetti iniziali. Questo task prevede simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) per prevedere le prestazioni aerodinamiche della vettura. Successivamente, una volta finalizzata la progettazione concettuale, si passa alla fase di “progettazione dettagliata”.

A questo punto, le divisioni tecniche iniziano a creare modelli CAD precisi di ogni componente della futura monoposto. Durante questo lasso di tempo c’è una stretta collaborazione tra aerodinamici, ingegneri del telaio e specialisti dell’unità di potenza. Un mossa necessaria a garantire che tutti i sottosistemi si integrino perfettamente. Un task molto delicato, perché gli obiettivi delle divisioni sono quasi sempre diversi. Ad esempio, l’indirizzo aerodinamico potrebbe essere troppo aggressivo rispetto ai razionali di chi si occupa della dinamica del veicolo.

F1
Ciclo di vita di una monoposto – Credit: @robertofunoat

In sostanza, questo è il momento in cui tutte le aree tecniche devono trovare dei compromessi rispetto alla rispettiva soluzione ideale. A seguire c’è la fase di “Prototipazione e produzione“. Le componenti della vettura vengono realizzate utilizzando processi quali lavorazioni CNC e lay-up di materiali compositi. La tecnica lay-up è il processo di posizionamento del materiale di rinforzo e della resina in uno stampo: il processo di creazione di un laminato. I team con capacità di produzione interne possono produrre rapidamente componenti e iterare i progetti.

Una monoposto di F1 è composta da circa 15.000 componenti singole. Sembra esagerato ma questi sono i numero per assemblare un’auto. Successivamente vengono effettuati i “Test in galleria del vento”. Le squadre utilizzano le gallerie del vento per testare modelli in scala (50-60%) e convalidare le loro simulazioni CFD. I test nel wind tunnel aiutano a perfezionare le superfici aerodinamiche e di conseguenza a ottimizzare le caratteristiche di deportanza e resistenza. A questo punto arriva finalmente il momento di testare la monoposto nel contesto reale attraverso i “Test in pista e correlazione dati”.

Con il bando dei test collettivi e privati dal 2009, i team hanno a disposizione solo le sessioni invernali per convalidare in pista quanto progettato. Gli ingegneri raccolgono dati sull’handling, sulle prestazioni degli pneumatici e sull’affidabilità complessiva. Questa è una delle fasi cruciali, in quanto viene verificata la bontà della correlazione dati tra il contesto virtuale e quello fisico. Successivamente, i dati acquisiti rappresentano la base di partenza per la fase di “Simulazione e analisi dati“. Gli avanzati sistemi di simulazione svolgono un ruolo cruciale nello sviluppo delle vetture.

F1
flow viz sospensione anteriore, imbocco pance – Aston Martin AMR24 – test F1 Bahrain 2024

I piloti utilizzano questi simulatori per fornire feedback sul comportamento e sulle prestazioni dell’auto. Gli ingegneri analizzano questi dati per apportare miglioramenti iterativi all’assetto e al design della vettura. La fase ricorrente nel ciclo di vita di una monoposto è lo “Sviluppo iterativo“, task in cui i team di F1 sviluppano continuamente le loro auto, introducendo nuove parti e aggiornamenti basati sui dati sulle prestazioni delle gare precedenti. Questo processo è fondamentale per estrarre maggiore potenziale rispetto alla specifica di base.

Autore e grafiche: Roberto Cecere – @robertofunoat

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