Innovazione aerodinamica: progettare un’ala posteriore deformabile per il Motorsport

Nel mondo delle competizioni automobilistiche, l’innovazione tecnologica ha sempre avuto un ruolo centrale, con l’aerodinamica che si conferma un elemento cruciale per migliorare prestazioni e sicurezza. Questo progetto, guidato dai professori Francesco Leali e Fabio Pini e sviluppato da Simone Bellini, Antonio Maria Macripò, Veronica Massa, Amedeo Moriconi e Michele Tomaselli, presenta una soluzione all’avanguardia: un’ala posteriore attiva e deformabile per il motorsport.

Ispirandosi al settore aerospaziale, il design integra una tecnologia avanzata con attuatori elettrici interni, capaci di modificare il profilo alare per ottimizzare le prestazioni aerodinamiche. Dopo un’approfondita analisi del mercato e delle categorie motoristiche, è stato individuato il Campionato Mondiale Endurance (WEC) come il contesto ideale per l’introduzione di questa innovazione, dove un dispositivo di questo tipo non è ancora utilizzato. Questo progetto mira a rispettare rigorosi requisiti tecnici, normativi e di performance, presentando un dispositivo che potrebbe rivoluzionare il mondo delle competizioni.

Nell’ambito del motorsport, migliorare l’efficienza aerodinamica e ridurre il consumo energetico rappresentano sfide fondamentali. Sebbene attualmente i regolamenti del WEC non consentano l’uso di sistemi aerodinamici attivi, il panorama tecnologico in evoluzione suggerisce che queste innovazioni potrebbero presto essere introdotte. In quest’ottica, il progetto mira a sviluppare una soluzione capace di abbattere la resistenza aerodinamica senza compromettere la stabilità e la sicurezza del veicolo.

Il WEC è stato scelto come il contesto ideale per l’implementazione di questa tecnologia, grazie alla lunghezza delle gare e al ruolo cruciale che l’efficienza aerodinamica riveste in questa categoria. A differenza della Formula 1, dove la massimizzazione della velocità è l’obiettivo primario, nel WEC si pone maggiore enfasi su sostenibilità ed efficienza, rendendo questa soluzione perfettamente allineata alle esigenze della competizione.

Il cuore del progetto è un’ala posteriore dotata di un profilo aerodinamico deformabile, in grado di modificare la propria forma tramite un meccanismo e attuatori elettrici interni. Questo approccio, ispirato al settore aerospaziale, consente di ridurre la resistenza aerodinamica fino al 25% e di mantenere un livello adeguato di stabilità del veicolo. La scelta di un sistema elettrico offre un’integrazione più semplice e riduce il peso rispetto a soluzioni idrauliche.

Il progetto è stato suddiviso in diverse fasi, seguendo un approccio sistematico che ha portato al raggiungimento di una soluzione efficace:

• Analisi dei requisiti: La prima fase ha riguardato la raccolta e l’interpretazione delle esigenze dei clienti e dei requisiti normativi. Grazie al Quality Function Deployment (QFD), sono stati tradotti i bisogni in requisiti tecnici misurabili. Tra i parametri chiave sono stati considerati la riduzione della resistenza, l’aumento massimo del peso (+40%), affidabilità (24 ore di funzionamento continuo) e sicurezza (ripristino automatico della configurazione ad alto carico in caso di guasto).
• Valutazione delle soluzioni: Una volta definiti i requisiti, è stata eseguita una valutazione comparativa di diverse configurazioni. Attraverso diagrammi decisionali e analisi multi-criterio, il team ha esplorato vantaggi e svantaggi di differenti opzioni, includendo profili deformabili e diverse tecnologie di attuazione, come sistemi idraulici ed elettrici. Il team ha quindi selezionato il “profilo deformabile”, che permette un’efficace regolazione aerodinamica mantenendo un peso complessivo competitivo.
• Design concettuale: Successivamente, il team ha sviluppato diversi concept utilizzando modellazione CAD (Computer-Aided Design) e simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics) preliminari. Questa fase si è concentrata sulla progettazione dei meccanismi interni necessari per la deformazione del profilo, ottimizzando la flessibilità strutturale e la risposta degli attuatori. Sono stati esplorati diversi meccanismi per attuare la deformazione, tra cui strutture interne flessibili e attuatori lineari. La soluzione scelta prevede un sistema elettrico integrato nell’ala, ottimizzato per rispondere rapidamente e con precisione.
• Progettazione preliminare: il design è stato affinato attraverso simulazioni FEM (Finite Element Method) per analizzare la resistenza strutturale dei materiali compositi (CFRP). Allo stesso tempo, ulteriori simulazioni CFD hanno permesso di ottimizzare le prestazioni aerodinamiche del sistema, garantendo che rispettasse i vincoli dimensionali e normativi del WEC. L’ala identificata è composta da materiali compositi CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) per garantire leggerezza e resistenza.
• Validazione e risultato finale: Infine, il design è stato validato attraverso prototipazione virtuale e simulazioni integrate. Questi test hanno confermato che il sistema soddisfa gli obiettivi prefissati, tra cui una significativa riduzione del drag, un’elevata stabilità del veicolo e conformità agli standard di sicurezza.

Vantaggi:

• Prestazioni Aerodinamiche: Resistenza aerodinamica ridotta, con un aumento minimo del peso.
• Sicurezza: Ripristino automatico della configurazione di massima deportanza in caso di guasto.
• Durabilità: Resistenza a cicli prolungati di utilizzo grazie a materiali avanzati.

Sfide:

• Costo: La produzione è limitata (50 unità per la stagione), aumentando i costi unitari.
• Integrazione: Ottimizzare il sistema per spazi limitati e alti carichi aerodinamici.

Questo sistema rappresenta un significativo passo avanti verso l’introduzione di tecnologie aerodinamiche attive nelle competizioni endurance. Sebbene le attuali regolamentazioni del WEC non consentano sistemi DRS, il progetto dimostra come queste soluzioni possano essere adattate per soddisfare le esigenze future, migliorando le prestazioni senza sacrificare la sicurezza e la sostenibilità.

Con l’evolversi delle regolamentazioni e l’adozione di nuove tecnologie, il profilo deformabile potrebbe diventare un elemento chiave per migliorare l’efficienza e mantenere la competitività nel motorsport.

Per leggere lo studio completo contattami tramite il form.