Sensori laser e decimi di millimetro: i guardiani invisibili dell’effetto suolo

La F1 è senza dubbio il laboratorio più avanzato del motorsport. Su una moderna monoposto sono presenti oltre 300 sensori che in tempo reale inviano migliaia di dati agli ingegneri al muretto e vengono poi utilizzati dai progettisti nelle fabbriche. Una vera e propria valanga di informazioni, oltre un milione di dati al secondo che riguardano i parametri più evidenti fino a quelli meno percepibili ad occhio nudo. Ci sono i sensori di pressione e temperatura degli pneumatici, i sensori di vibrazione e di accelerazione per monitorare le sollecitazioni sul telaio, i sensori di flusso e di temperatura dei liquidi, i sensori sulle sospensioni per valutare i carichi verticali, i trasduttori di posizione per l’apertura del DRS, poi i sensori del motore e della power unit, che misurano giri, coppia, consumi e recupero energetico, sensori biometrici che raccolgono i dati sul battito cardiaco e lo sforzo del pilota, ed infine sensori che stimano l'usura del plank e i sensori di altezza da terra che permettono di capire come la vettura interagisce con l’asfalto.

Nell'era dell'effetto suolo e dei controlli approfonditi sul fondo delle vetture, gli ultimi due hanno assunto un ruolo fondamentale per comprendere il comportamento della vettura in pista ed evitare squalifiche. Qualche settima fa vi abbiamo descritto come funziona il sensore che stima l'usura del plank e quali sono i suoi margini di errore, oggi vi parliamo in dettaglio del sensore che legge in tempo reale l'altezza da terra.

Avete presente quella piccola luce sotto il fondo delle monoposto che ogni tanto è visibile durante le gare notturne o in qualche sessione di prove pomeridiane? Ecco, quello è proprio il sensore laser che rileva l’altezza della vettura dall’asfalto.

Il laser colpisce la superficie del tracciato e, attraverso la riflessione, restituisce il dato istantaneo di altezza. Ghiaia, residui di gomma, olio e marbles possono sporcare la lente del laser o graffiarla, compromettendo la precisione della lettura. Per questo motivo il sistema è dotato di una finestrella in vetro sostituibile.

L’accuratezza è estrema, tanto da misurare variazioni con margine d'errore di 0.1mm, ed è essenziale perché in F1 l’altezza da terra influenza in modo diretto l’efficienza aerodinamica e il corretto funzionamento del fondo vettura. E' necessario non viaggiare troppo bassi per evitare fenomeni di contatto con l’asfalto che causano bottoming e usura del plank, ma anche mentre altezze troppo elevate che riducono l’effetto suolo e quindi il carico, e tutto questo in una finestra di un paio di millimetri. La misura consente inoltre di indagare su altri parametri importanti della dinamica veicolo, il rollio, l’affondamento verticale e il beccheggio, utili alla squadra per conoscere il comportamento dell’auto nelle situazioni di frenata, accelerazione e velocità massima.

A livello regolamentare, la FIA ha omologato per l’uso in Formula 1 il modello Optimess MC prodotto da Elag Elektronic ed utilizzato anche su alcuni veicoli stradali.

Le informazioni raccolte dal sensore vengono incrociate con i modelli di simulazione, aiutando gli ingegneri a definire set-up più efficaci, verificare la coerenza tra CFD, galleria del vento e pista, e soprattutto a rispettare i limiti regolamentari sull’usura del fondo e sul consumo del plank.

Conoscere la precisione richiesta a questi dispositivi può fornire un quadro più completo per comprendere come in F1 a volte alcune scelte siano obbligate, legate a parametri che hanno finestre di tolleranza nell'ordine dei 0.1mm, impossibili da stimare ad occhio nudo. Contesto che dovrebbe far capire ai tanti ingegneri da divano che criticare da dietro uno schermo è ormai un'operazione inutile e fantasiosa.

Un esempio recente riguarda le critiche alla Ferrari in merito al crollo di performance che sistematicamente vive al sabato e alla domenica, o scelte strategiche apparentemente incomprensibili. Solo disponendo di questi dati è possibile commentare razionalmente, sperando che i sedicenti Newey da divano se ne facciano una ragione. 

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