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3° Giornata di Studio
Gli strumenti del Race Engineering: l’Aerodinamica



Sala Conferenze Facoltà di Ingegneria – Università di Roma “Tor Vergata”

Venerdì 22 Giugno 2007







INDICE

PRESENTAZIONE DELLA GIORNATA
PROGRAMMA DELLA GIORNATA
RELAZIONE DELLA GIORNATA
CONCLUSIONE
RINGRAZIAMENTI




PRESENTAZIONE DELLA GIORNATA


"Gli strumenti del Race Engineering: l’Aerodinamica" è il titolo della Giornata di Studio promossa dal gruppo di ricerca "Tor Vergata Karting" in collaborazione con la sezione Lazio dell’ "ATA" (Associazione Tecnica dell’Automobile).

La scaletta prevedeva due sessioni tematiche, una industriale e una accademica, alle quali hanno partecipato ingegneri, tecnici ed esponenti del mondo accademico ai vertici di questa disciplina affascinante e complessa, di sempre più rilevante attualità nel mondo delle competizioni motoristiche. E’ evidente infatti il suo contributo e la sua influenza nella Formula 1, la massima espressione del mondo delle corse automobilistiche.

La Giornata di Studio si prefiggeva di costituire un momento di aggregazione e di confronto tra quanti si occupano del mondo delle competizioni sportive: in questo contesto verranno analizzate nuove prospettive nell’ambito della ricerca, dello sviluppo e della applicazione dell’ingegneria delle corse.

Nel corso del convegno è stata mostrata la monoposto da "FORMULA SAE" progettata e costruita dal team "SPQRacing", composto da studenti delle Università di Roma "La Sapienza” e “Tor Vergata”, sotto l’egida dell’ ATA Lazio. La vettura, approntata nottetempo appositamente per essere esposta in occasione della Giornata, è stata esposta in uno spazio antistante la sala convegni assieme ad altri veicoli da gara di diverso tipo, che verranno descritti in seguito.

All’incontro prendevano parte tra gli altri anche l’ing. Mauro Coppini, direttore di Nuvolari, canale satellitare e rivista mensile dedicati al mondo dei motori, accompagnato da una troupe televisiva per realizzare uno speciale dedicato all’evento.
Ospite d’onore Emanuele Pirro, pilota Audi Sport, recente trionfatore della 24 Ore di Le Mans.

Come rappresentante del Club Alfa Sport era presente all’evento lo scrivente, Alessandro Mascia (ssj1985), grazie all’ invito del Presidente dell’ Assomotoracing dott. Maurizio Valentini, che ha voluto fortemente la nostra presenza alla Giornata, allo scopo di approfondire e sviluppare una collaborazione del sodalizio con il Club Alfa Sport.
Assomotoracing (Associazione Culturale Storia della Tecnica del Motorismo da Competizione) è un'Associazione Culturale Onlus che sta raccogliendo materiale per costituire un Centro di Documentazione, con annessa Biblioteca, interamente dedicato al settore del motorismo da competizione.
Assomotoracing attualmente sviluppa giornate di studio e convegni in collaborazione con altre associazioni, università, istituti tecnici, musei, in Italia ed all'estero; cerca di fare interazione culturale tra le aziende, la filiera dei fornitori, il mondo della ricerca, quello della formazione e i semplici appassionati nei temi dei veicoli da competizione.

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PROGRAMMA DELLA GIORNATA




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Il convegno ha avuto inizio alle ore 9.00, con la Registrazione dei partecipanti, fino alla Chiusura dei lavori, prevista alle ore 17.30

Clicca per consultare il Programma Completo della Giornata di Studio con la scaletta di tutti gli interventi

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RELAZIONE DELLA GIORNATA




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In un' area antistante la Sala Conferenze della Facoltà di Ingegneria dell’ Università di Tor Vergata sono disposti alcuni veicoli da corsa: si va dalle 2 moto “supermotard” impegnate in competizioni italiane ed europee, per poi passare alla monoposto Formula Renault 2000 che gareggia nell’omonimo campionato; c’è la vettura da FORMULA SAE progettata e costruita dal team SPQRacing; un Kart da gara; un automodello in scala che partecipa a campionati italiani riservati al modellismo dinamico.
Infine c’è un' auto dalla linea molto avveniristica e sportiva, che si chiama “Magica II HU 245”. Si tratta di una vettura ibrida, ossia con propulsore termico ed elettrico: il motore termico è un Diesel, montato in posizione posteriore centrale, mentre il motore elettrico è montato anteriormente.


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La vettura è l’evoluzione tecnologica della precedente “Magica HU 245”, vettura progettata dal prof. Carmelo Caputo (docente dell’università La Sapienza) e dall’ ing. Giotto Bizzarrini (padre tra le altre della Ferrari 250 GTO del 1962); da quell’ esperienza, e con gli stessi progettisti, nasce la versione “II” della Magica, dove sono apportati nuovi e numerosi miglioramenti tecnologici (che riguardano in primo luogo i propulsori) e in cui si sperimenta un innovativo sistema di accumulo, chiamato “supercondensatore”, che migliora le prestazioni del veicolo (notevolissime: 0-100 in 6.1 sec), lo alleggerisce e permette una drastica riduzione dei problemi di manutenzione e di sostituzione del pacco di accumulatori.



Dopo la registrazione dei partecipanti, il convegno inizia alle ore 9.30 con l’apertura dei lavori affidata al prof. Gino Bella (foto a sinistra), Presidente ATA Lazio, che introduce le finalità della Giornata di Studio. Successivamente è il turno del ing. Marco Evangelos Biancolini (foto a destra), che presenta gli elementi distintivi del gruppo di ricerca Tor Vergata Karting.



Alle ore 10.15 ha inizio la “Sessione industriale” del convegno.




Il primo a parlare è l’ing. E. Costa , membro del Consorzio SCIRE (Scientific Consortium Industrial Research Engineering), che espone le teorie dei modelli matematici complessi (in particolare la CFD, ossia un tipo di simulazione dinamica) e delle applicazioni (la galleria del vento) nel campo dell’aerodinamica.
Di particolare importanza è la contrapposizione tra la “downforce” – deportanza - e il “drag” – resistenza all’avanzamento.


In seguito, con una piccola variazione rispetto alla scaletta originaria, prende la parola l’ing. Marco Giachi dell’associazione Assomotoracing: la sua dissertazione, molto tecnica ma allo stesso tempo esposta in modo molto piacevole, è battezzata “Quei favolosi prototipi… volanti”.
Viene descritta l’aerodinamica delle vetture Sport che correvano tra gli anni ’60 e gli anni ’80, in particolare le barchette e i coupè che infiammavano gli animi degli spettatori della corsa di durata più famosa del mondo: la 24 Ore di Le Mans.
In particolare, vengono analizzate le linee di alcune automobili da gara, come la Ford GT 40, la Ferrari P4, Porsche 917, Matra 640. Vetture esteticamente splendide, ma che ebbero, almeno nelle prime versioni di ognuna, evidenti e pericolosi problemi di portanza.
La versione iniziale della Ford GT 40 partecipò alla sua prima 24 Ore di Le Mans nel 1964; disegnata da Eric Broadley per offrire la minima resistenza all’avanzamento, con un forma quindi portante, la vettura denunciava gravi problemi di stabilità già a medie velocità: si verificarono infatti gravi incidenti. L’anno seguente, era il 1965, sulla Ford comparve uno spoiler posteriore e il disegno del muso fu cambiato completamente, con la comparsa di un vistoso ma necessario “dam” anteriore; tuttavia queste appendici erano ancora posticce, segno evidente che le idee ancora non erano chiarissime. Tali variazioni, studiate con i metodi attuali dall’ing.Giachi, dimostrano che si stava andando nella direzione giusta: si apprezza una maggiore depressione sul fondo della vettura, ed una minore depressione sopra la carrozzeria.
La porsche 917 del 1969 mostrava già uno studio dell’aerodinamica molto più attento, anche grazie ai nuovi regolamenti introdotti, con motori dalla cilindrata aumentata fino a 5000 cc; addirittura, queste vetture avevano un sistema di controllo del rollio, con appendici aerodinamiche mobili indipendentemente tramite dei leveraggi. Ciò nonostante, anche le 917 furono coinvolte in alcuni gravi incidenti, sempre cagionati da instabilità aerodinamica: in questo caso la motivazione consisteva nella forma della coda della vettura, troppo lunga e rastremata in modo errato.
Nella versione successiva della 917, la “K”, la linea della vettura fu modificata, adottando un nuovo profilo cuneiforme ed una coda tronca; più avanti comparve anche una piccola ala.
Con il tempo, i progettisti impararono ad utilizzare dei musetti “a cucchiaio”, provvisti di dam anteriore molto pronunciato, e rimasero molto diffuse anche le configurazioni a “coda lunga”, necessarie per un circuito da oltre 220 km/h di media.
Il concetto di intervenire direttamente sulla forma del corpo vettura, e non con appendici applicate in seguito, cominciò a prendere piede negli anni Ottanta. Da allora lo studio aerodinamico ha cominciato ad assumere un importanza sempre maggiore, e gli incidenti causati da instabilità in velocità scomparvero quasi del tutto. Quasi, appunto: ricordate l’incidente della Sauber Mercedes alla 24 Ore del 1999?


È la volta poi dell’ing. Riccardo Baudille: laureatosi a Tor Vergata, l’ingegnere attualmente opera all’interno del team Bmw-Sauber di F1 con il ruolo di aerodinamico.
Baudille mette in evidenza l’importanza della materia di cui si occupa nella Formula 1 moderna. Vengono utilizzati tutti i più moderni strumenti per lavorare sugli aspetti che permettono lo sviluppo dell’ aerodinamica più vantaggioso: galleria del vento, simulazioni dinamiche, ausilio di super-computer.
Attualmente l’impegno dei tecnici è incentrato sulla ricerca della migliore dissipazione termica possibile delle componenti elettroniche (le parti più problematiche nelle F1 odierne) da parte dei flussi d’aria che investono la vettura, senza che ciò pregiudichi il downforce, aspetto imprescindibile per avere una macchina competitiva. L’ingegnere spiega che nello studio dell’aerodinamica è molto utilizzata la simulazione dinamica CFD, che ha dei vantaggi rispetto alla galleria del vento (ad esempio, la CFD può riprodurre il comportamento della vettura durante la percorrenza delle curve, cosa che non è possibile fare in galleria del vento). Altra tecnologia molto utilizzata sono le “streamline” (linee di flusso): dal loro andamento è possibile esaminare i vortici che si sviluppano in coda, e “pilotarli” in modo da creare un disturbo dei flussi d’aria che investono la vetture che segue in scia. L’ing. Baudille ha poi confidato ai presenti che l’aerodinamico trascorre buona parte del suo tempo ad osservare prima e studiare e provare poi le soluzioni aerodinamiche viste sulle vetture concorrenti.
Altro argomento interessante è il rapporto tra aerodinamici e motoristi in un team di F1: nel caso di Bmw-sauber, i due staff operano in luoghi diversi (gli aerodinamici in Svizzera, i motoristi a Monaco di Baviera), ma ovviamente c’è grande interazione e confronto tra di loro, visto che in ogni caso il loro lavoro deve poi confluire in un progetto unico, la macchina di F1 appunto.



Durante la breve pausa seguente, l'ing. Mauro Coppini intervista Emanuele Pirro, mentre i partecipanti alla Giornata di Studio hanno l'oppurtunità di ammirare da vicino i veicoli esposti


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Il convegno riprende con l’intervento dell’ ing. Domenico Caridi dell’ ELASIS di Pomigliano d’Arco (NA).
Nata nel 1988 su iniziativa del Gruppo Fiat, ELASIS è una fra le principali società di ricerca private in Europa, in cui lavorano oltre 800 ricercatori e tecnici, con una età media di poco superiore ai 35 anni e una percentuale di diplomati e laureati superiore al 95%.
ELASIS nasce e sviluppa le sue competenze come centro di advanced engineering applicato al settore automotive, con particolare prevalenza per progetti targati Fiat Auto (rappresentano il 95% del totale).
Svolge quindi attività di ricerca, progettazione e sperimentazione di prodotti e processi finalizzati alle aree in cui operano le società consorziate. E' un centro di eccellenza a livello internazionale in questi settori: auto; veicoli industriali; componenti automotive; sistemi di produzione automotive.
L’ing. Caridi all’interno dell’ELASIS si occupa dello studio dell’aerodinamica delle vetture di serie o prototipi e della disamina dei flussi di climatizzazione negli abitacoli delle vetture.
Tra le vetture che sono state oggetto di indagine della factory di Pomigliano d’Arco, oltre agli ultimi progetti nati all’interno del Gruppo Fiat e poi regolarmente messi sul mercato (159, Brera, Spider per Alfa Romeo; Ypsilon per Lancia; nuova Bravo, Grande Punto, Nuova 500 per Fiat), troviamo anche dei modelli prodotti in piccolissima serie (Alfa Romeo 8C Competizione) oppure rimasti solamente allo stadio di prototipo (Alfa Romeo KAMAL e Alfa Romeo DIVA).
Apriamo un inciso per quest’ultima. Voluta da Egger e disegnata dal Centro Stile Alfa Romeo, la DIVA (clicca sul nome per vedere l'articolo) è stata progettata e costruita da ELASIS con la collaborazione della scuola di design Espera di Franco Sbarro. Obiettivo del progetto era quello di reinterpretare in chiave moderna alcuni dei capisaldi della tradizione Alfa Romeo: non a caso, dal punto di vista stilistico, la vettura presenta dei richiami fortissimi ad uno dei modelli più famosi della casa di Arese, la mitica 33 Stradale. Alcuni dati tecnici della DIVA: lunga 3.894 mm, larga 1.869 mm ed alta 1.182 mm, ha un passo di 2.402 mm ed è motorizzata con il V6 3.2 Alfa Romeo (lo stesso montato su 147 e 156 GTA) montato in posizione posteriore centrale e portato a 290 CV a 6.200 giri/minuto. La vettura, equipaggiata con il cambio robotizzato Selespeed a 6 marce, rileva sulla bilancia un peso di soli 1.000 kg, distribuito al 60% al posteriore; velocità massima 270 km/h, accelerazione da 0 a 100 in 5 secondi.
La DIVA è stata presentata al Salone Internazionale dell’Auto di Ginevra nel 2006, ed è stata poi esposta al Concorso d'Eleganza Villa d'Este. Successivamente la vettura viene riportata nella sede ELASIS, dove si trova tuttora, con la speranza per noi appassionati di vederla prodotta un giorno, magari utilizzando il nome della sigla di progetto in ELASIS: “33 Stradale”.

Tornando all'esposizione dell’ing. Caridi, viene spiegato come gli ingegneri aerodinamici in ELASIS facciano largo uso dei codici di calcolo (i più utilizzati sono il FLUENT, lo STARCD e il POWERFLOW) per lo studio delle vetture; questo soprattutto per motivi di costi: un modello in scala 1:3 si aggira indicativamente sui 70.000 €.
Rispetto all’intervento precedente dell’ing.Baudille, appare in maniera evidente quanto siano diversi l’approccio e le problematiche dello studio degli aspetti aerodinamici di una vettura da produrre in serie rispetto ad una macchina che è la massima espressione tecnologica attuale. Ad esempio, lo studio aerodinamico in un modello di grande serie deve sempre fare i conti con i problemi dei costi, e quindi bisogna trovare il giusto compromesso. Ciò vale in modo particolare per la Fiat, da sempre sensibile a questo argomento, e il cui apparato decisionale spesso porta a giorni e giorni spesi in attesa di un “sì” per una modifica da operare.
L’ingegnere poi parla degli ultimi suoi progetti affrontati, tra cui lo studio dello scivolo estrattore dell’ Alfa Romeo 8C Competizione e una ricerca molto innovativa sul progetto “313”, ossia la Nuova 500 appena presentata: era stata pensata una soluzione innovativa per il radiatore di raffreddamento, da montare in posizione laterale rispetto a quella classica centrale; affrontata (e risolta con successo) la problematica dello studio di un opportuno posizionamento per garantire l’adeguata capacità radiante, la soluzione, che avrebbe consentito la diminuzione dello sbalzo anteriore di circa 15 cm, è stata abbandonata per motivi di costi.
Nel corso del 2007, in ELASIS si affronteranno le problematiche riguardanti l’aeroacustica dell’impianto di raffreddamento e quelle relative alla riduzione della sensibilità delle vetture al vento laterale.



Terminato l’intervento dell’ing. Caridi, ha termine la “Sessione industriale” del convegno; dopo un ora di pausa pranzo, si riprende con un nuovo “chairman”, l’ing. Andreassi dell’Università di Tor Vergata, ed ha inizio la "Sessione Accademica".



Il primo a prendere il microfono è il prof. Leone Martellucci (nella prima foto in basso), dell’Università “La Sapienza” di Roma, che espone la sua trattazione dal titolo “Formula SAE Italy: SPQRacing”.
SPQRacing è il nome della squadra, formata da laureandi e neo-laureati in ingegneria dei due atenei romani “La Sapienza” e “Tor Vergata”, che parteciperà alla prossima Formula SAE Italy, in programma dal 21 al 23 Settembre a Fiorano (MO), con una vettura quasi interamente progettata e costruita all’interno del Team. I vincoli per lo sviluppo e la realizzazione della monoposto sono: costo inferiore ai 25.000 Dollari; utilizzo di un motore motociclistico (il team ha scelto un bicilindrico Aprilia da 550 cc, lo stesso che montano le moto Aprilia SXV ed RXV); struttura anteriore obbligatoria ad assorbimento d’urto.
La Formula SAE (Society of Automotive Engineers) è una manifestazione tecnico-sportiva nata nel 1981 negli USA, e che si é diffusa poi anche in Europa e in Australia. Dal 2005 si organizza l’evento italiano, sotto l’egida dell’ATA: la Formula SAE Italy. Questo tipo di evento fornisce ai vari team concorrenti l’opportunità sia di confrontarsi in pista (attraverso prove statiche e dinamiche), sia di affinare il proprio spirito di squadra e di vivere un’esperienza affine a quella professionale.

A seguire c’è l’intervento del prof. Fabio Bozza (nella seconda foto in basso), dell’Università “Federico II” di Napoli, dal titolo “Metodologie integrate per la simulazione delle prestazioni di motori a combustione interna ad accensione comandata”. Attraverso l’uso di complessi modelli matematici e modelli tridimensionali, vengono studiate le influenze del raffreddamento o delle variazioni di anticipo sui fenomeni di autoaccensione e di detonazione, deleteri e distruttivi per il propulsore.

Poi prende la parola il professore Gianmarco Bianchi (nella terza foto in basso), dell’Università degli Studi “Alma Mater” di Bologna, che espone l’applicazione del simulatore “LES” (simulazione sui vortici ampi) nei motori a combustione interna.

Successivamente interviene di nuovo l’ing. Marco Evangelos Biancolini (nella quarta foto in basso), che nella sua esposizione dal titolo “Il Cx nel Go-Kart” parla del tentativo di record di velocità con un kart 100 cc monomarcia; per la cronaca, segnaliamo che il record attuale è di circa 185 km/h. A tale scopo, si stanno studiando tutte le possibili soluzioni per cercare di diminuire il più possibile la sezione frontale del complesso “kart + pilota”, essendo il corpo del guidatore del kart parte fondamentale della sezione frontale totale.



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Termina a questo punto anche la Sessione Accademica della Giornata, e prima di concludere l’incontro, viene istituito un tavolo di lavoro finale, a cui partecipano l’ing.Giachi, l’ing.Baudille, l’ing. Biancolini e il pilota Emanuele Pirro, fresco vincitore della 24 Ore di Le Mans (17 giugno 2007, assieme ai piloti Frank Biela e Marco Werner); il pilota romano, portacolori del team Audi Sport, è la quinta volta che sale sul gradino più alto del podio della Classica francese.


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CONCLUSIONE


La chiacchierata con Emanuele Pirro, che doveva durare per una mezz’ora circa, si è protratta per oltre un ora; questo per la grande disponibilità del pilota, che ha risposto a tutte le domande dei relatori e di tutti coloro che hanno assistito alla conferenza. Tutto con grande umiltà e facendo apparire una smisurata passione per il lavoro che svolge (il pilota romano corre da professionista dal 1981).



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Tra le considerazioni e le curiosità, gli aneddoti e i retroscena raccontati da Emanuele Pirro, degne di nota sono le sue considerazioni a proposito del ridotto interesse che il pubblico manifesta per la Formula 1 da qualche anno.
Secondo Pirro, la colpa è da attribuire a diversi fattori.
In primo luogo l’esasperazione attuata negli ultimi 10-15 anni all’aerodinamica delle monoposto di F1, che ha portato ad uno snaturamento di quello che è e rimane il momento più emozionante di qualsiasi corsa: il sorpasso. Le monoposto moderne, infatti, producono dei vortici che disturbano notevolmente il flusso d’aria che investe la vettura che segue, rendendo impossibile superare la monoposto avversaria sfruttando la scia (di fatto lo stesso concetto l’aveva affermato, anche se non dichiaratamente, l’ing.Baudille durante il suo intervento N.d.R.).
Altra motivazione, secondo Pirro, è lo stravolgimento delle piste: la sicurezza deve, osserva il pilota giustamente, essere sempre al primo posto; ma è altresì vero che tutte le piste hanno subito tali e tanti interventi, soprattutto quelle “storiche”, i circuiti dalla grande tradizione (Monza, Nurburgring, tanto per citarne un paio), tali da renderli tutti simili, omologati. Anche per questa ragione i sorpassi sono sempre più difficili e rari.
Infine, Pirro nella sua ultima analisi punta l’indice sull’eccessiva estremizzazione che si coglie nel mondo dorato della F1: dai (tanti) soldi che girano, passando per la sempre più dominante presenza dell’elettronica nelle monoposto, che sovrintende ormai ad ogni insignificante parametro (senza contare gli aiuti alla guida, come i cambi elettroattuati o i Traction Control), e che rende praticamente infallibile il pilota, omologando le capacità di guida di ogni corridore.
A proposito dei piloti, Emanuele Pirro osserva anche come sia cambiata a livello psicofisico la figura del pilota di auto, che è oggi un atleta a tutti gli effetti, seguito da fior di preparatori in maniera mirata e specifica, e che segue una preparazione invernale per arrivare in perfetta forma all’inizio della stagione sportiva.
Pirro osserva divertito la differenza rispetto alla sua esperienza in Formula 1 di 15 anni prima...

Con questa ultima considerazione del pilota Emanuele Pirro, termina la Terza Giornata di studio incentrata sul l’Aerodinamica come strumento fondamentale del Race Engineering.


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RINGRAZIAMENTI


Il Club Alfa Sport ringrazia il Dottor Maurizio Valentini, dell’ associazione Assomotoracing, per l’opportunità cordialmente concessaci di partecipare alla Giornata di Studio.

Ringraziamo poi l’ingegner Fabio Renzi dell’Università Tor Vergata di Roma per l’accoglienza riservataci e per la disponibilità mostrata prima, durante e dopo l’evento.

Lo scrivente desidera poi ringraziare personalmente l’ing. Domenico Caridi dell’ELASIS, rimasto a soddisfare le mie curiosità e i miei interrogativi anche nel corso della pausa per il pranzo, ben oltre la fine dell’intervento effettuato durante la conferenza.

Infine, desideriamo ringraziare il sig. Goffredo Cerquetani e suo figlio Massimiliano per averci gentilmente concesso di pubblicare le fotografie del convegno.


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Alessandro Mascia - ssj1985


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