Grazie all'aerodinamica, l'Audi e-tron segna un ulteriore progresso

L’Audi e-tron Prototipo si presenta con un’aerodinamica al vertice: videocamere invece di specchietti retrovisori esterni e perfino pneumatici ancor più aerodinamici.

Migliore è l’aerodinamica di una vettura elettrica, maggiore sarà la sua autonomia: con un coefficiente di resistenza aerodinamica (Cx) di 0,28, l’Audi e-tron Prototipo registra un risultato d’eccellenza nel segmento dei SUV. Questo valore contribuisce infatti in misura decisiva a un’autonomia reale di oltre 400 chilometri nel ciclo di marcia WLTP. Una caratteristica di rilievo nel sistema aerodinamico di questo modello di alta gamma a trazione puramente elettrica sono gli specchietti retrovisori esterni virtuali.

Lo sapevate che … il valore Cx indica la maggiore o minore resistenza aerodinamica di un corpo in moto? Più tale coefficiente è piccolo, tanto maggiore è la capacità di penetrazione nell’aria del corpo stesso. Nel caso dell’Audi e-tron Prototipo, il Cx è di 0,28. Un coefficiente Cx sorprendentemente alto è quello riscontrabile nelle auto da competizione, per esempio nella Formula 1, dove gli ingegneri cercano di ottenere un Cx massimo di quasi 1,2. Questo perché una «scarsa» aerodinamica «schiaccia» l’auto contro l’asfalto, migliorandone il trasferimento di potenza sulla strada. Persino una bici da corsa (con o senza ciclista) ha una maggiore penetrazione nell’aria: qui il valore Cx è all’incirca di 0,4

Lo scenario: test di resistenza nella galleria del vento

Posta davanti al rotore a bassa rumorosità del diametro di circa cinque metri, l’Audi e-tron Prototipo guarda direttamente nell’occhio del ciclone. Sul banco per prove di aeroacustica della galleria del vento di Ingolstadt, la galleria per autoveicoli più silenziosa al mondo, gli ingegneri Audi ottimizzano resistenza aerodinamica e rumorosità in condizioni estreme. Entrambi i valori sono infatti determinanti al fine dell’efficienza e del comfort di un’auto. Dotato di una potenza di 2,6 megawatt, il ventilatore genera velocità di flusso fino a 300 km/h. In questo impianto l’Audi e-tron Prototipo ha portato a termine cicli di prova per oltre 1000 ore di funzionamento, facendo registrare come risultato un Cx di 0,28. Si tratta di un coefficiente che contribuisce in misura notevole al raggiungimento di un’autonomia di oltre 400 chilometri nel ciclo WLTP e da cui i clienti potranno trarre un immediato vantaggio. Da notare che nella guida quotidiana un centesimo di tale valore equivale a circa cinque chilometri di autonomia.

La resistenza aerodinamica: essenziale sui lunghi percorsi

Sulle lunghe distanze, il territorio dell’Audi e-tron Prototipo, la resistenza all’aria è il fattore che più ostacola l’avanzamento del veicolo, molto più della resistenza al rotolamento e dell’inerzia delle masse. L’energia che un’auto deve applicare per riuscire a vincerla va dispersa ed è per questo che una buona aerodinamica è così importante. Nel traffico cittadino occorre invece tener conto di altri aspetti: qui un’auto elettrica quando decelera può recuperare buona parte dell’energia utilizzata, motivo per cui la sua massa ha una minore importanza.

Per ottenere il coefficiente Cx di 0,28, gli ingegneri Audi hanno dovuto adottare numerose soluzioni aerodinamiche per tutte le parti della carrozzeria. Alcune di queste sono subito visibili, altre svolgono la loro funzione nell’ombra. Grazie a queste misure l’Audi e-tron Prototipo può contare su un Cx inferiore di quasi 0,07 a quello di una vettura comparabile con propulsione di tipo convenzionale. Tenendo conto di un tipico comportamento di guida, il vantaggio che ne deriva in termini di autonomia nel ciclo WLTP è quantificabile in circa 35 chilometri per ogni ricarica completa della batteria.

Soluzioni intelligenti: specchietti retrovisori virtuali e «dimple» nel sottoscocca

Nella versione di serie dell’Audi e-tron Prototipo, gli specchietti retrovisori esterni virtuali (su richiesta) costituiscono una prima mondiale. Decisamente più corti rispetto agli specchietti di tipo standard, essi riducono la larghezza della vettura di 15 centimetri e la loro nuova conformazione non riduce solo la resistenza all’aria, ma abbassa sensibilmente anche il comunque basso livello di rumore aerodinamico. Ognuno dei loro supporti piatti integra una piccola videocamera le cui immagini registrate compaiono su display OLED posti nel punto di giunzione tra quadro portastrumenti e portiera. Gli specchietti virtuali sono adattabili a varie situazioni di marcia in modo da aumentare la sicurezza e il sistema MMI consente di scegliere fra tre visualizzazioni diverse: autostrada, svolta e parcheggio.

Un altro importante elemento tecnico è costituito dall’Adaptive Air Suspension, il sistema di sospensioni pneumatiche ad ammortizzazione regolabile che, a partire da una velocità di 120 km/h, abbassa la carrozzeria fino a un massimo di 26 millimetri rispetto all’assetto standard riducendo così la resistenza aerodinamica. Il sottoscocca del SUV elettrico è interamente carenato, zone frontale e posteriore sono dotate di protezione integrale. Sotto la cella dell’abitacolo una lastra di alluminio protegge la batteria ad alto voltaggio da possibili danni, ad esempio causati da pietrisco o da cordoli. I punti di fissaggio a vite sono incavati, similmente alle «dimple» (fossette) di una pallina da golf, in modo da facilitare ancor più il deflusso dell’aria rispetto a una superficie perfettamente piana.

Alla minore resistenza aerodinamica contribuisce anche la presa d’aria adattiva (SKE), costituita da un telaio posto dietro la calandra single frame che cela due feritoie ad azionamento elettrico. Quando queste sono chiuse l’aria fluisce quasi senza generare vortici, ma non appena vi è la necessità di raffreddare i componenti del propulsore o di aerare il condensatore del climatizzatore, prima si apre la feritoia superiore e successivamente anche quella inferiore. La SKE si apre anche in caso di forte sollecitazione dei freni idraulici, abilitando due condotte che attraverso i passaruota convogliano l’aria fresca verso le superfici d’attrito dei freni.

Le prese d’aria poste a lato del frontale dell’Audi e-tron Prototipo, ben visibili dall’esterno, integrano altri condotti che convogliano l’aria verso i passaruota, lungo la parte esterna dei cerchi da 19″ ottimizzati a livello aerodinamico e con una conformazione più piatta rispetto ai cerchi di tipo standard. Gli pneumatici da 255/55 si distinguono per la ridotta resistenza al rotolamento e per i fianchi, anch’essi aerodinamici, con le scritte in negativo anziché in rilievo.

Quanto è stato impegnativo per Lei e per il Suo team sviluppare l’aerodinamica della prima autovettura elettrica di Audi?

Ovviamente, trattandosi pur sempre del nostro primo modello di serie completamente elettrico, l’Audi e-tron rappresentava una sfida particolarmente complessa. Nel nostro disciplinare ci siamo posti come obiettivo che nella sua categoria dovesse essere il modello Audi più aerodinamico di tutti i tempi. Per riuscirci, come team abbiamo dovuto impegnare tutte le nostre conoscenze e capacità in questo progetto, e a volte stabilire dei turni di lavoro notturni.

Secondo Lei, qual è il componente più importante nell’aerodinamica dell’Audi e-tron?

Dal mio punto di vista è sicuramente lo specchietto retrovisore virtuale. E non solo perché costituisce una sensibile miglioria dell’assetto aerodinamico, ma anche per il carattere simbolico che esso riveste. Segna infatti il passaggio a una nuova concezione di sviluppo automobilistico che comporta degli approcci completamente diversi.

Moni Islam è Responsabile Sviluppo Aerodinamica/Aeroacustica presso Audi SA

In cosa si differenzia lo sviluppo dell’aerodinamica in un modello elettrico rispetto a un’autovettura con motore a combustione? È la filosofia di base ad essere diversa?

Il nostro lavoro sta diventando sempre più complesso, perché nelle auto elettriche è sempre più importante realizzare una buona aerodinamica con bassa resistenza all’aria. In linea di principio si può affermare che si dispone di un’energia totale sensibilmente minore rispetto a un motore a combustione, motivo per cui è necessario ottimizzare l’efficienza a tutti i livelli. Questo vale in particolare per la resistenza aerodinamica nella marcia a velocità costante, ad esempio in autostrada. Ai nostri clienti offriamo proprio un SUV elettrico adatto alle lunghe distanze.

È più forte ora l’influenza che gli esperti in aerodinamica esercitano sul processo di sviluppo in generale?

Sì, ho la netta sensazione che sia così. Questo è dovuto al fatto che nelle auto elettriche l’aerodinamica è fondamentale al fine della sua autonomia. In fin dei conti, diversamente da quanto avviene nella fase di accelerazione del veicolo, l’energia consumata per vincere la resistenza aerodinamica non è recuperabile.

Quali parti dell’auto elettrica offrono una maggiore libertà nel suo allestimento e sviluppo rispetto a un veicolo di tipo tradizionale?

Date le dimensioni della loro batteria, i veicoli elettrici hanno un sottoscocca chiuso e molto liscio. Essendo il sogno di ogni esperto di aerodinamica e un grosso vantaggio per noi in fase di sviluppo, ciò avrebbe potuto indurci a non preoccuparci più di tanto. Cosa che però non abbiamo fatto, anzi: ci siamo impegnati al massimo per rendere anche la forma della carrozzeria la più aerodinamica possibile. Tra l’altro, essa presenta una novità assoluta, essendo l’Audi e-tron il primo modello di serie a convogliare l’aria in circuito chiuso attraverso l’intero frontale dell’auto e a farla uscire nel sottoscocca. Una soluzione finora mai vista in un’auto a scoppio.

Gli specchietti retrovisori virtuali sono un punto di forza della nuova Audi e-tron. Siamo sinceri: chi ha avuto l’idea, il Suo team o i colleghi del reparto progettazione?

È da anni che ogni esperto di aerodinamica sogna di poter rinunciare prima o poi all’uso degli specchietti retrovisori esterni. Nell’Audi e-tron lo specchietto retrovisore virtuale era stato installato relativamente presto. Chi abbia avuto l’idea definitiva non sono in grado di dirlo, ma nemmeno questo ha molta importanza. Il fatto importante è che questo dettaglio dell’equipaggiamento comporta 5 punti di cx, aumentando l’autonomia di circa 2 chilometri e mezzo.

Grazie all’ingegnosità degli interventi sull’aerodinamica, l’Audi e-tron ottiene un ottimo coefficiente cx. Qual è il vantaggio per il cliente?

Nelle auto elettriche il coefficiente di penetrazione aerodinamica è essenziale per determinarne l’autonomia, quindi lo è anche per i nostri clienti. L’Audi e-tron ha un cx che supera di quasi 70 punti quello di un normale SUV di dimensioni analoghe, il che si traduce in un guadagno di autonomia pari a circa 35 chilometri.

Quando avete iniziato, Lei e il suo team, a lavorare sull’aerodinamica dell’Audi e-tron?

Molto presto, già nell’anno 2013. Ne abbiamo elaborato la concezione a tavolino, analizzato i primi abbozzi assieme ai progettisti e collaudato i primi modelli nella galleria del vento.

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