Opel Calibra: aumentare l’efficienza aerodinamica per ridurre i consumi

Inquinamento, consumi, carico aerodinamico, effetto suolo, cosa hanno in comune? Apparentemente possono sembrare concetti non totalmente connessi l’uno all’altro e invece, sono strettamente legati da un unico comun denominatore: l’efficienza. Ottimizzando le linee di una vettura è possibile aumentare l’efficienza aerodinamica al fine di ridurre i consumi. Questa pratica, che oggi è abbondantemente usata nei veicoli elettrici per aumentare il range di funzionamento, ha avuto nell’Opel Calibra un precursore che ha mostrato al mondo l’importanza degli studi aerodinamici su vetture stradali e non solamente su quelle destinate al mondo delle corse.

La nascita del progetto dell’Opel Calibra

Francoforte, 1989, salone dell’automobile, Opel presenta la Calibra, una vettura assolutamente innovativa per l’epoca che segna una pietra miliare per l’automobilismo. Infatti, viene presentata una coupé con il Cx (coefficiente di resistenza aerodinamico) pari a 0.26, il che rappresenta un record per l’epoca, e rimarrà imbattuto per ben 10 anni. Il fiore all’occhiello del progetto era certamente l’aerodinamica studiata ad hoc dagli ingegneri al fine di ottimizzare l’efficienza e ridurre i consumi.

L’Opel Calibra è stata sviluppata in parte nella galleria Pininfarina di Grugliasco sotto la supervisione dell’ Ing. Gogotti il quale concentrò le sue forze per migliorare il fondo della vettura e migliorare  prestazioni senza intaccare la resistenza all’avanzamento. Prima di analizzare le innovazioni apportate dagli ingegneri tedeschi per raggiungere il loro obiettivo è doveroso introdurre qualche concetto teorico.

Concetto di Lift e Drag

Per sfruttare al meglio le prestazioni di una vettura come sappiamo bene non bisogna concentrarsi solamente sul potenziare il motore così da avere più cavalli possibile. Un tema molto importante è il carico aerodinamico che offre manovrabilità e schiaccia la vettura al suolo. Tutto questo si traduce in un aumento di velocità in percorrenza di curva. Per aumentare il carico aerodinamico, la forza con cui l’auto viene schiacciata a terra, bisogna inevitabilmente aumentare la resistenza di quest’ultima.

Come si può vedere dal disegno all’aumentare dell’inclinazione dell’ala corrisponde una variazione dei valori di portanza e resistenza. Maggiore sarà la portanza, maggiore sarà la spinta che l’ala riceverà verso l’altro. Allo stesso modo, ad un aumento della resistenza corrisponde una riduzione della facilità con cui l’ala fende l’aria. Il concetto, che può essere facilmente espresso da un’ala, si può riportare nel comportamento complessivo di una vettura.

Maggiore sarà la resistenza della vettura, minore sarà la facilità con cui la vettura avanzerà e quindi maggiore sarà l’energia necessaria ad avanzare. Tutto questo si traduce in un aumento dei consumi. Ulteriori informazioni su resistenza e portanza le trovate nell’articolo “Rapporto Lift/Drag”: Calcolo dell’efficienza aerodinamica ed “End Plates” di F1.

Opel Calibra: effetto suolo

Un metodo per generare carico aerodinamico “gratis” è utilizzare l’effetto suolo. Attraverso questo stratagemma la vettura viene schiacciata al suolo senza aumentare la sua resistenza all’avanzamento. Per comprendere questo fenomeno possiamo utilizzare uno stratagemma considerando la vettura come se stesse procedendo su un specchio.

Immaginiamo il fondo di una vettura come un’ala rovesciata, che quindi ha il punto di bassa pressione verso lo specchio. Il fondo della vettura essendo su uno specchio, avrà specularmente un altro fondo che combacia, il quale genererà un altro punto di bassa pressione. Queste due zone di pressione sommano e generano un effetto di schiacciamento pari alla somma delle due aree.

Questo principio viene utilizzato anche dagli aerei che volano a bassa quota, così da aumentare la lift e aumentare la loro efficienza. Un esempio possono essere gli aerei antincendio che per motivi operativi sono soliti volare a bassa quota e quindi richiedono elevata efficienza e di generare una spinta sufficiente verso l’alto.

Opel Calibra: scia

Il concetto di scia è l’ultimo dei temi che servono per comprendere le scelte compiute dagli ingegneri per ridurre la resistenza all’avanzamento della Calibra. La dimensione della scia è fondamentale per definire l’efficienza di una vettura. Infatti, in quest’ultima è contenuta la quantità d’energia dissipata dal veicolo. Ovvero maggiore è la scia, maggiore è la resistenza del veicolo all’avanzamento. Quindi, certamente, uno dei punti cardine su cui si concentrò l’Ing. Gogotti fu la riduzione della dimensione della scia al fine di rendere la vettura più efficiente e di ridurne i consumi.

Innovazioni dell’Opel Calibra

La prima innovazione apportata in Opel fu una riorganizzazione degli uffici. Può sembrare banale, ma per la prima volta nella casa automobilistica teutonica, il reparto di sviluppo aerodinamico fu posto vicino al reparto di styling. Facendo questo, fu possibile per gli aerodinamici seguire l’intero processo di sviluppo del progetto, compiendo scelte che potessero accontentare sia il gusto stilistico che gli standard tecnologici dell’epoca. Inoltre, venne fatto un grande uso della galleria del vento sfruttando sia modelli 1:5 che vetture a grandezza naturale.

L’Ing. Gogotti individua il problema dell’Opel Calibra…

Durante lo sviluppo della vettura, prima di definire il design definitivo, si analizzò il risultato di un test in galleria del vento. All’Ing. Gogotti qualcosa non tornava e analizzando le mappe di pressione notò qualcosa di strano. Osservando con attenzione i risultati di un test in galleria del vento l’ingegnere  notò che a 500mm dalla fine della vettura la scia era troppo grande. Come detto precedentemente la dimensione della scia di un corpo è proporzionale alla sua resistenza all’avanzamento quindi l’obiettivo fu quello di ridurla il più possibile.

…E lo risolve egregiamente

Per raggiungere l’obiettivo prefissato il team di aerodinamici si impegnò per modificare la forma dello spoiler anteriore. Venne modificata la parte centrale dello spoiler sia in forma, che in materiali. I materiali scelti permisero di consentire allo spoiler di non deformarsi sotto la forza dell’aria applicata all’aumentare della velocità. La modifica della forma, invece, consentì di aumentare la quantità d’aria che attraversava il fondo della vettura. L’aumento della portata a parità di sezione, consenti di avere una maggiore velocità del flusso in uscita dal diffusore e quindi una minore dimensione della scia.

Per la cupè della casa tedesca furono i dettagli a fare la differenza infatti, vennero curate parti come il serbatoio carburante che tramite la sua forma consentiva una migliore estrazione del flusso nel fondo. Un’ulteriore raffinatezza furono le minigonne laterali, disegnate per ridurre la dimensione dei vortici e per isolare meglio il fondo.

La somma di tutti questi accorgimenti consentì il raggiungimento dell’obiettivo principale: realizzare la vettura con il Cx più basso dell’epoca. Mettendo a confronto due test (prima e dopo lo sviluppo) possiamo notare come la sezione della scia a 500mm dalla vettura dopo le modifiche è decisamente minore. Questo permise alla cupè tedesca di essere una vettura altamente efficiente aerodinamicamente consentendo un’elevata riduzione dei consumi e di produzione della CO2.

A cura di Luca D’arrigo