Validazione LiDAR e modello di degrado: Tutti i vantaggi del Filming Day Ferrari

Quella di ieri è stata una giornata molto importante per la Scuderia Ferrari e per gli organizzatori del Gran Premio di Spagna nel nuovo impianto di Madrid. La realizzazione del nuovo tracciato spagnolo è stato oggetto di tante speculazioni nel corso degli ultimi mesi. Il completamento di tutte le infrastrutture sta richiedendo uno sforzo immenso considerando che, ad oggi, mancano appena 62 giorni alla prima edizione del round nella capitale spagnola. Il filming day del team più iconico del circus è stato un assist clamoroso per gli organizzatori dell’evento in termini di visibilità. Hanno avuto modo di mostrare lo sforzo profuso e la capacità di poter completare le restanti opere. Per quel che concerne la storica scuderia modenese i benefici di questo test sono tanti. Certamente le condizioni della pista erano pessime in termini di aderenza, a causa dei lavori in corso e del manto stradale completamente “green”. Inoltre sia Charles Leclerc che Lewis Hamilton non hanno spinto in quanto il rischio di un rovinoso incidente era davvero concreto. Quali possono essere allora i vantaggi di questo test dai fini promozionali per la rossa? Sicuramente gli alfieri del Cavallino Rampante hanno già memorizzato tutte le pieghe del circuito iberico.

La calibrazione dei simulatori per i nuovi circuiti in Formula 1 è un processo ingegneristico che inizia quando il tracciato non è stato realizzato nel contesto reale. Di seguito i macro step di calibrazione dei simulatori.

Scansione LiDAR

Quando un nuovo tracciato entra nel calendario del mondiale gli organizzatori dell’evento commissionano una scansione LiDAR già in fase di posa dell'asfalto. Una scansione LiDAR (Light Detection and Ranging) si presenta inizialmente come un'immensa nuvola di punti 3D (point cloud), dove ogni singolo punto possiede coordinate spaziali millimetriche e un valore di riflettanza della superficie.

Questi dati vengono condivisi in anticipo con la FOM, la quale a sua volta li distribuisce ai team per permettere loro di preparare gli assetti prima ancora che la pista sia effettivamente realizzata nel contesto reale. Questo processo mappa non solo la traiettoria, ma ogni singolo cordolo, apserità, inclinazione (camber) e barriera. Vengono ricreati anche i punti di riferimento visivi esterni (ponti, cartelloni, alberi), fondamentali per i piloti come riferimenti di staccata.

Modellazione del manto stradale

Le caratteristiche chimico-fisiche dell’asfalto cambiano radicalmente il comportamento della vettura. Gli ingegneri inseriscono nel simulatore i dati relativi alla rugosità dell'asfalto e al livello di grip iniziale. Vengono calcolati i tassi stimati di degradazione degli pneumatici in base alla micro-struttura del nuovo asfalto. Per l’analisi del degrado gomma, vengono eseguite delle simulazioni basate su modelli predittivi al fine di determinare l’energia termica sviluppata sui pneumatici delle monoposto. La temperatura dei pneumatici delle F1 tendono ad aumentare non solo in frenata e in accelerazione o in curva, ma anche a causa della deformazione per la natura viscoelastica delle mescole.

Simulazioni Offline

Il software dei simulatori elaborano la traiettoria ideale teorica. Vengono stimate le velocità di percorrenza di ogni curva inserendo i dati aerodinamici (CFD) della monoposto. Si definiscono i livelli base di carico aerodinamico e i rapporti del cambio ideali per la geometria del circuito.

Test "Driver-in-the-Loop"

I piloti dedicati al simulatore effettuano lunghissime sessioni per validare il modello virtuale della pista. Il loro compito è verificare che le risposte del simulatore (forze G, reazioni sui cordoli, feedback dello sterzo) siano coerenti con la fisica reale.

Correlazione

La calibrazione si conclude solo quando le vetture scendono in pista il venerdì durante le prove libere (FP1 e FP2). I dati della telemetria reale vengono inviati istantaneamente al remote garage. Gli ingegneri correggono i flussi di dati del simulatore se il grip reale o i dossi si rivelano diversi dalle aspettative. Il simulatore, così ricalibrato alla perfezione, viene usato durante la notte del venerdì per deliberare l'assetto (setup) definitivo per le qualifiche e la gara.

In base ai suddetti step appare evidente che Ferrari, attraverso i dati acquisiti, potrà certamente valutare e modificare eventuali difformità tra la scansione LiDAR e il contesto reale.  In merito ai modelli predittivi implementati al fine di determinare l’energia termica sviluppata sui pneumatici delle monoposto, sarà possibile comprendere se quello utilizzato nel simulatore Dynisma del Cavallino Rampante è coerente con quanto rilevato dalla sensoristica installata sulla SF-26. Al netto del limitato numero di giri a disposizioni, delle condizioni della pista, e da un approccio certamente conservativo, il team di Maranello, almeno sulla carta dovrebbe essere più avanti rispetto alla concorrenza quando si dovrà fare sul serio al MadRing dall’11 al 13 Settembre.