Tanti partners, tanti dati: come capire il comportamento dell’auto
Skydrive ha eseguito un test su un’auto monoposto Tatuus F4 T014 completamente strumentata da Skydrive-Master UNIPV-Harp-ASC, al fine di comprendere meglio il comportamento dell’auto e dei pneumatici.
PARTE 1
Innanzitutto, i ringraziamenti vanno a tutte le persone coinvolte, a partire dalla pista ASC di Vairano e dal team Harp Racing, poi Kistler Italia per la collaborazione e l’utilizzo di sensori speciali, Izze Racing e Megaride per il supporto e la condivisione del “know-how”, senza dimenticare il pilota Alessio Rovera.
Parliamo ora della sessione in pista!
Un modo di dire comune nelle corse automobilistiche è che il cronometro è il giudice ultimo di tutte le cose, l’unica cosa che conta.
La grande verità nascosta sotto questo aforisma è che il cuore del motorsport è fatto di numeri. Di DATI.
Un’auto da corsa, agli occhi di un ingegnere, è poco più di un sistema di dati in movimento, interconnessi e in continua evoluzione.
In realtà è possibile “tradurre” un veicolo in dati, ma non è così facile.
Tradurre il veicolo reale in dati certi e affidabili è un lavoro delicato, difficile e impegnativo.
È un lavoro delicato perché la catena di misura e il metodo fanno la differenza, evitando che una raccolta di dati sbagliata possa invalidare tutto il lavoro degli ingegneri.
È un lavoro difficile perché richiede una preparazione specifica e approfondita a partire dal posizionamento e dalla calibrazione dei sensori sulla vettura, dalla gestione della qualità dei segnali e dall’elaborazione dei dati raccolti.
È un lavoro impegnativo perché la strumentazione di cui dotare l’auto è costosa e, teoricamente, maggiore è l’investimento economico, migliori sono le misurazioni; ma lo sfruttamento di auto, pilota professionista, sensori, circuito, tempo in pista sono la chiave di questa attività e sono anche un’impresa che richiede molte risorse.
LA SESSIONE DI TEST
Il 15 maggio 2023 Skydrive e HARP e il Master in Race Engineering dell’Università di Pavia hanno organizzato una sessione di test presso la pista partner ASC di Vairano con l’obiettivo di acquisire dati affidabili sul comportamento dinamico della vettura e, soprattutto, sulle caratteristiche degli pneumatici, durante le qualifiche, i long run e in specifiche manovre di guida.
A questo scopo, la vettura è stata completamente equipaggiata.
Ci siamo concentrati soprattutto sullo pneumatico.
Lo pneumatico è ancora LA grande incognita del sistema: mentre la scocca dell’auto risponde alle più elementari regole della fisica newtoniana, lo pneumatico è un sistema altamente complesso in cui interagiscono decine di variabili relative a viscosità, temperatura, aderenza, ecc….
Ed è anche il punto cruciale dell’intero sistema dinamico dell’auto: è il punto di contatto con il suolo, quello che in ultima analisi determina l’aderenza in curva, in accelerazione e in frenata.
L’AUTO E LA STRUMENTAZIONE
La vettura scelta è una Tatuus F4-T014 messa a disposizione, come detto, dal team Arpa Racing, affidata alle sapienti cure di Alessio Rovera, due volte campione WEC in GTE e LMP2 Pro-Am e vincitore a Le Mans in GTE Pro-Am.
La giornata, fortunatamente limpida e asciutta in un maggio molto piovoso, ha permesso al team di rispettare appieno il cronoprogramma come previsto, riuscendo a effettuare una serie molto precisa di prove e misurazioni.
Innanzitutto, esaminiamo la strumentazione utilizzata:
4 HS-TTPMS (high speed tire and temperature monitoring system) per misurare la temperatura e la pressione dell’interno dello pneumatico;
1 Kistler Correvit-S Motion per la misurazione senza slittamento della velocità longitudinale e trasversale
4 Push rods strumentate con estensimetri (0-1000 kg) per misurare il carico dello pneumatico.
2 sensori laser (precisione 0,1 mm) per la misurazione dell’altezza di marcia
2 sensori IR a 4 punti per la temperatura della superficie dello pneumatico
GPS a 25Hz di frequenza (precisione <0,4 mt)
IMU per accelerazioni tri-assiali (+/- 5G) e giroscopio tri-assiale
4 potenziometri lineari miniaturizzati DIA 9,5 x 75 mm per rilevare lo spostamento dell’ammortizzatore
Come si può facilmente dedurre dal numero e dal tipo di sensori, molto raramente una F4 è stata misurata dal vivo in modo così approfondito in tutti i comportamenti dinamici in pista.
Inoltre, viene prestata particolare attenzione alle caratteristiche termiche dei vari elementi del pneumatico, dalla temperatura superficiale a quella del cerchio, per comprendere la generazione e il trasferimento di calore.
Dal calore isteretico generato dalla frequenza al riscaldamento per attrito con l’asfalto, dal calore convettivo scambiato con l’aria alla perdita o al trasferimento di calore conduttivo dal cerchio, dalla perdita di calore radiativo verso l’ambiente e dal guadagno dal freno… compresa la misurazione del corpo interno del pneumatico.
Abbiamo anche spinto il limite di frequenza il più possibile per acquisire i dati più precisi e accurati, soprattutto su alcuni fenomeni che sono cruciali nella definizione matematica dell’auto e dello pneumatico.