Riassunto analitico
Quali fasi segue lo sviluppo di un prototipo di auto da corsa endurance per WEC? Come può essere impiegato uno strumento per assistere sia la fase di embodiment design del prodotto che la ricerca delle prestazioni in pista una volta che è stato realizzato?
In questo lavoro verrà presentata una sorta di visione personale di una “guida pratica” per raggiungere questo risultato (l'autore è un ingegnere fortemente inesperto, si tenga presente nel giudizio di attendibilità di ciò che si troverà esposto all'interno di questo elaborato). La descrizione del processo parte dalla fase di progettazione concettuale di un prototipo da corsa, per chiarire ciò che l'esperienza di ingegneri senior abbia deciso di prendere in considerazione nella definizione delle specifiche di un tale tipo di prodotto; si procede poi alla fase di embodiment design (nella quale i componenti sono progettati e prodotti, e quindi i parametri prestazionali caratteristici congelati) fino alla naturale conclusione per ogni progetto di questo tipo: la competizione in pista.
Il reparto performance del team di progettazione ha sfruttato diversi strumenti per assistere e guidare le fasi di sviluppo, inseguendo obiettivi fissati in fase concettuale e anche alcuni che si sono scoperti esser rilevanti durante la stagione di gare (in un processo di apprendimento del tutto fisiologico, poiché si trattava di un team esordiente nella categoria in cui il prototipo avrebbe corso).
Tra gli utili strumenti di cui sopra, un modello di veicolo completo è in qualche modo essenziale, e questo è l'argomento principale di questo lavoro. Verrà descritta l'integrazione con il processo di progettazione e le attività in pista, mostrando quanto possa essere utile disporre di un potente strumento di calcolo che comunichi ai progettisti le implicazioni del panorama di possibili scelte ingegneristiche che devono essere fatte lungo il percorso verso la pista.
Il modello completo del veicolo è stato sviluppato all'interno del portale Canopy Simulations®, un simulatore di tempo sul giro strutturato più come un grande ottimizzatore, nessun modello di pilota, nessuna traiettoria obiettivo, nessun tempo sul giro come target, ma solo complessi problemi di ottimizzazione che hanno come obiettivo il minor tempo sul giro possibile; questo tipo di modello ha sostituito quelli pre-esistenti all'interno del team, migliorando molto le valutazioni relative alle prestazioni e rendendo più efficiente il processo decisionale all'interno dei loop ingegneristici.
Nella parte finale di questo lavoro, verrà mostrata una breve panoramica di come questo strumento è stato impiegato in scenari reali: definizione di opzioni cinematiche delle sospensioni da utilizzare sui diversi tracciati, utilizzo dei dati al banco prova di consumo di carburante specifico del motore per la definizione delle strategie per le diverse gare, convalida delle analisi ad elementi finiti tramite elaborazione di dati di telemetria reali, processo di correlazione con dati di telemetria per migliorare l'affidabilità del modello... sono alcuni dei modi in cui il team ha sfruttato il potenziale di questo tipo di strumento di simulazione.
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Abstract
How is the development of a WEC endurance racing car prototype carried on? How can a tool be employed to assist both embodiment design of the product and performance research on track once it has been produced?
In this work will be presented a sort of personal vision of an “how-to guide” to achieve these result (writer is a strongly unexperienced engineer, so take it in mind before fully trust what will be inside this work).
Description of the process starts from the conceptual design phase of a racing prototype, to clarify what the experience of senior engineers taught should be taken into account in the specification definition of such a type of race car, moving toward embodiment design phase (when components are designed and produced, and so characteristic performance parameters frozen) until the natural conclusion for each race car project: racing on track.
Performance department of the design team exploited some different tools to assist and drive development phases, aiming at targets set in conceptual phase and also at some found out to be relevant during racing season (physiological process since we are speaking of a rookie team in the category the prototype would have raced in). Among the useful aforementioned tools, a full vehicle model is somehow essential, and that is the main subject of this work. Process of integration with design process and trackside activities will be described, showing how useful can be having a powerful computational tool disclosing to designers the implications of the batch of possible engineering choices that has to be done along the way to the racetrack.
Full vehicle model was developed inside Canopy Simulations® portal, a laptime simulator structured more as a big optimizer, no driver model, no target trajectories, no target laptimes, but only huge optimization problems targetting the minimum possible resulting laptime; this kind of model substituted previously in-house existent ones, improving a lot performance-related evaluations and making more efficient the decision process of engineering development loops.
In final part of this work, it will be showed a brief overview of how in real-case scenarios this kind of tool was employed: definition of suspension kinematic options to be used on different tracks, use of engine specific fuel consumption dyno data to define strategies chosen for different races, FEA analyses validation from real telemetry data, correlation process with telemetry data to improve model reliability… are some of the ways the team exploited the potential of this kind of simulation tool.
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