Indycar | I dettagli del nuovo windscreen

INDYCAR
I dettagli del nuovo windscreen

Tino Belli (INDYCAR) racconta il processo di sviluppo del nuovo dispositivo di sicurezza di 30 Maggio 2019, 11:00

Pochi giorni prima della 500 Miglia di Indianapolis, la Indycar Series ha diffuso le prime immagini del nuovo windscreen che sarà implementato nella Dallara DW12 a partire dalla prossima stagione con l'obiettivo di proteggere la testa dei piloti dall'urto contro eventuali oggetti volanti. Lo sviluppo di questa soluzione, composta da una struttura resistente in titanio simile all'halo adottato in F1 e da uno schermo trasparente in policarbonato, è stato lungo e difficoltoso, ha richiesto lo svolgimento di svariati test e soprattutto ha visto la necessità di cambiare in corso d'opera la filosofia progettuale, dato che in origine l'intelaiatura in titanio non era prevista.

La genesi dell'Aeroscreen sviluppato in collaborazione con Dallara e Red Bull è stata raccontata direttamente da Tino Belli, il responsabile della Indycar per quanto riguarda l'aerodinamica, in una lunga intervista a racer.com di cui riportiamo i tratti salienti. "Mi è capitato di andare in Inghilterra per Natale e loro [la Red Bull, ndr] mi hanno chiesto di andare in visita da loro. Abbiamo avuto una conversazione molto franca e nei nostri confronti loro si sono comportati come un libro aperto: volevano aiutare la Indycar a sviluppare l'Aeroscreen. Ovviamente la Formula 1 si è mossa in direzione differente: loro hanno scelto l'Halo, noi avevamo scelto il windscreen".

"Purtroppo il windscreen da solo non ha funzionato come avremmo voluto. I test in pista sono andati bene: dal punto di vista dell'ottica la situazione era buona, c'erano stati alcuni problemi con le forze agenti sulla testa - eventualità riscontrata al CFD e confermata da Josef dopo il suo test ad Indianapolis lo scorso anno - e con l'aerazione dell'abitacolo". Tuttavia se questi problemi potevano essere risolti in qualche modo modificando la geometria del dispositivo, l'idea del windscreen isolato è naufragata definitivamente in seguito ai test balistici, che "semplicemente non sono andati sufficientemente bene".

Accantonata l'idea del windscreen, è stato necessario cercare delle alternative: "Una delle opzioni" ha proseguito Belli "era seguire il suggerimento di Dallara e utilizzare l'Halo standard della FIA, così abbiamo effettuato dei test di visuale perché temevamo che sugli ovali a banking elevato potessero ostacolare la visione del pilota. Con nostra sorpresa, nel test condotto da Scott Dixon sul simulatore della Dallara non sono stati riscontrati problemi di questo genere. I problemi sono sorti durante le prove di carico strutturali, perché abbiamo scoperto che l'attuale scocca della Dallara non poteva sopportare i carichi imposti dall'Halo standard della FIA".

I problemi, in particolare, erano stati riscontrati nella parte posteriore della struttura: l'Halo utilizzato in Formula 1, Formula 2 e nelle altre categorie FIA, infatti, si unisce nella zona centrale della macchina all'altezza del poggiatesta, un punto che sulla Dallara DW12 non era stato pensato per possedere la stessa capacità di resistenza ai carichi verticali. "E allora ci siamo detti: 'Dove sono i punti più resistenti della scocca? La base del rollbar è robusta' e successivamente abbiamo aggiunto un ulteriore punto di resistenza per posizionare l'AFP (Advanced Frontal Protection, il pezzo in titanio introdotto dalla Indycar a partire dal GP di Indianapolis), quindi ci siamo detti: 'Perché non costruiamo il nostro windscreen con un'intelaiatura superiore che arrivi fino a quei due punti [alla base del rollbar]?'".

"Allora ci siamo messi a collaborare con Red Bull per provare una versione del loro schermo da fissare al telaio Dallara: questo schermo incorpora l'elemento resistente superiore, capace di assorbire gli urti più violenti come quelli contro una ruota o un musetto, e il Windscreen, di cui abbiamo bisogno per il nostro modo molto ravvicinato di correre. Prendiamo per esempio l'Iowa, una pista che si percorre in 17 secondi con 24 macchine in pista: anche in assenza di duelli ravvicinati, di fatto le macchine sono separate di mezzo secondo una dall'altra. Sapevamo di aver bisogno di uno schermo protettivo, perché è vero che non è bene che oggetti grandi colpiscano i piloti, ma è vero che anche un piccolo oggetto che colpisce un pilota a 175 mph di velocità può fargli perdere i sensi o procurargli gravi ferite. La soluzione con il solo Halo non ci piaceva anche perché i detriti potrebbero essere deviati verso il torace del pilota, che è una parte completamente priva di protezione, e questo sarebbe catastrofico".

Per quanto riguarda gli effetti sulle prestazioni, Belli assicura che sono minimi. "Potrebbe essere sorprendente, ma in rapporto alle forze principali che agiscono sul veicolo l'Aeroscreen non influisce sulla downforce e sul drag come ci si potrebbe aspettare. Ha un impatto leggermente maggiore sui superspeedway dove l'ala posteriore è molto bassa, al di sotto del livello superiore del Windscreen, ma su uno stradale o un circuito cittadino, dove si usa l'ala posteriore a due elementi, l'effetto globale sull'aerodinamica della macchina è quasi nullo".

Un altro problema che è stato necessario risolvere è quello legato alla modifica del campo della pressione dell'aria che si genera sul casco del pilota: "Prendiamo come esempio l'AFP: un paio di settimane fa abbiamo scoperto che riduce la pressione nella zona frontale del casco tra gli occhi e al di sopra degli occhi; questa pressione spinge il casco all'indietro. Eliminando questa forza, il casco tende ad essere spinto in avanti dall'aria che passa tra esso e il poggiatesta. Le fessure che si vedono alla base del windscreen servono sostanzialmente per portare un po' di aria di fronte al casco in modo da bilanciare le forze aerodinamiche che tendono a spingerlo in avanti. Non servono per l'aerazione del pilota, perché sono dirette verso la parte superiore del casco e ovviamente il pilota deve essere rinfrescato nella zona del torso, non sul casco".

"Ora c'è poca aria che entra nel'abitacolo verso il torace del pilota. Dobbiamo fare in modo di far arrivare un po' più di aria verso il cockpit, quindi proveremo a spingerla all'interno utilizzando un foro che c'è nella zona della barra antirollio. Di fatto l'aria entrerà da dove ci sono i piedi del pilota, risalirà il corpo e infine uscirà fuori dalla macchina".

"Il progetto è composto da tre fasi. La prima era verificare che l'idea fosse realizzabile, quindi abbiamo fatto delle analisi al CFD sulla scocca simulando la presenza dell'elemento in titanio (top frame) per sviluppare i primi studi aerodinamici preliminari; questi studi in realtà proseguiranno fino al termine della seconda fase. La prima fase è stata completata e al momento crediamo di essere ad un terzo della fase due, che comprende il progetto del top frame per la sua produzione dettagliata".

"Abbiamo dovuto tenere in considerazione anche qualche altra cosa come ad esempio la questione dell'appannamento, quindi lo schermo avrà al suo interno degli elementi riscaldanti. Stiamo studiando dei tear-off [l'analogo delle visiere a strappo per i caschi dei piloti], gli effetti della riflessione della luce e tutti gli altri problemi che incontriamo. Red Bull ha svolto la prima Analisi agli Elementi Finiti (FEA) in merito alla produzione del top frame e ora sta effettuando una seconda iterazione perché vogliamo minimizzarne il peso: non vogliamo mettere materiale dove non ne abbiamo bisogno e vogliamo massimizzarne la quantità dove ce n'è bisogno".

"Ci mancano due o tre settimane per produrre un primo prototipo del top frame, del quale faremo una nuova verifica al simulatore della Dallara per studiarne gli effetti sul campo visivo dato che abbiamo effettuato alcune modifiche allo schermo. Successivamente entreremo nella fase del progetto dei dettagli, che durerà fino alla fine di luglio: ovviamente dobbiamo decidere chi produrrà il windscreen e chi produrrà la parte superiore e inferiore della struttura in titanio. Successivamente utilizzeremo i primi prototipi per fare i test di carico: per iniziare collauderemo i primi tre/cinque dispositivi".

"Infine dovremo fare i test balistici: abbiamo in programma di sparare una ruota completa come quelle che si vedono nei test della FIA, ma faremo anche un secondo tipo di prova sparando un pezzo di alluminio da un chilogrammo a 220 mph. In passato questi materiali utilizzati con questi criteri di progettazione hanno sempre superato questo tipo di test".

"Tutti i calcoli effettuati da Dallara e da Red Bull mostrano che la scocca dotata di questo tipo di intelaiatura può sopportare un carico di 150 kiloNewton e a partire da qui siamo andati avanti".

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