MotoGP, aerodinamica

MotoGP, la tecnica: Ecco perchè l’aerodinamica è più importante della potenza

La resistenza all'aria è un fattore determinante per il successo, ancora più della potenza massima. Ecco perchè in MotoGP ormai è diventata una linea di sviluppo irrinunciabile

27 marzo 2020 - 9:38

di Paul-Emile Viel

La ricerca aerodinamica è parte integrante dello sviluppo di un prototipo di MotoGP. Non solo per le ali, che sono gli elementi più visibili, ma perché su un campo di gioco così competitivo, ogni piccolo dettaglio diventa un fattore determinante. Infatti, per poter raddoppiare la velocità, sarebbe necessario moltiplicare per otto la potenza del motore. Molte persone ritengono che occorra più potenza  per andare più veloce, motivo per cui sono in aumento preparazioni meccaniche di ogni tipo. Ma  velocità di una motocicletta dipende anche da due parametri aerodinamici che sono il profilo dell’anteriore e il suo coefficiente di resistenza all’avanzamento. La resistenza all’avanzamento all’aria aumenta al cubo del valore della velocità. Quindi, senza lavorare sull’aerodinamica, per poter raddoppiare la velocità, devi moltiplicare per otto la potenza del motore!

IL COEFFICIENTE DI RESISTENZA
 
Ma cos’è esattamente l’aerodinamica? È una branca della dinamica che si occupa dello studio del movimento dell’aria quando interagisce con un oggetto solido. Si intuisce quanto possa diventare importante questa scienza al fine di migliorare le prestazioni dei prototipi di Moto3, Moto2 e MotoGP.  La resistenza alla marcia di un veicolo su  ruote è la somma della resistenza all’aria, al rotolamento dei pneumatici, alle perdite del sistema di trasmissione, all’accelerazione e alla possibile pendenza della strada.

DA 100 KM/h IN SU

Da una certa velocità , circa 100 km/h, la resistenza all’aria diventa il fattore dominante. Nella meccanica dei fluidi, la resistenza è la forza che si oppone al movimento di un corpo in un fluido. È ciò che ostacola l’avanzamento di una moto e ne limita la velocità massima. Questo è il motivo per cui gli ingegneri stanno cercando di ridurre questa resistenza che assorbe la maggior parte della potenza necessaria per raggiungere una determinata velocità.  Questo effetto provoca un aumento del carico del motore, quindi un aumento del consumo di carburante e limitate di prestazione.

IL FATTORE SCx

La resistenza aerodinamica (SCx) a cui è sottoposta una motocicletta si suddivide in 2 parti: l’area anteriore della motocicletta (la S, che sta per “surface”) e quello che viene chiamato il suo coefficiente di resistenza (Cx). Un oggetto come un missile avrà un coefficiente di resistenza molto più basso di un oggetto massiccio come un camion. Riassumendo, al fine di aumentare la velocità massima di una motocicletta mentre si lavora sull’aerodinamica, gli ingegneri hanno due scelte: avere una superficie anteriore più piccola e/o ridurne la resistenza.

LA MOTO A FORMA DI GOCCIA

Il miglioramento del coefficiente di resistenza comporta il mantenimento del flusso d’aria su un oggetto. Un design a forma di goccia, che è attualmente seguito dalla maggior parte dei produttori di motociclette, è una forma abbastanza ideale grazie alla sua estremità anteriore liscia e arrotondata con una coda gradualmente ridotta. Con questo design, l’aria viene semplicemente allontanata quando la goccia si muove. Non ci sono aree di bassa pressione o vortici che aspirano l’oggetto e aumentano la resistenza.

PORTANZA

La ricerca aerodinamica si è inizialmente concentrata sulla riduzione della resistenza, ma è presto diventato chiaro che anche le forze verticali (sollevamento o deformazione) rivestono un’importanza fondamentale. L’aerodinamica determina anche la distribuzione di queste forze che influenzano la stabilità direzionale e il comportamento di una motocicletta.

PORTANZA NEGATIVA

In aeronautica, la portanza serve per decollare e mantenere l’aereo in aria, perché il profilo dell’ala di un aeroplano genera una differenza di pressione tra i suoi lati: l’aria ha un percorso più lungo sopra il lato superiore rispetto al lato inferiore, quindi maggiore velocità relativa e minore pressione, che genera portanza. Negli sport meccanici, l’obiettivo è creare portanza negativa, in modo da aumentare l’aderenza al terreno. La portanza è molto importante ed è una questione di compromesso: infatti, se è troppo forte ridurrà la velocità della moto e se è troppo debole ridurrà eccessivamente l’aderenza sulla pista. Quindi la portanza è un componente importante dell’aerodinamica ma è più difficile da modificare rispetto alla resistenza.

LE ALI DUCATI
 
Questo è uno dei motivi per cui la Ducati ha introdotto i famosi winglet nel 2015, che da allora sono stati ripresi da tutti i produttori. La Ducati non lo nasconde, si tratta sempre più di trasporre esperienze molto più ampie dalla F1 alla MotoGP e, a giudicare dai risultati che il produttore è riuscito a ottenere, quest’area merita di essere attentamente analizzata.

IL PILOTA ELEMENTO RESISTENTE

Ingegneri e progettisti hanno in mente molte idee per rendere le auto più veloci, ma è più complicato per le motociclette: la preoccupazione maggiore è legata al fatto che il pilota è  “appollaiato” sulla moto, e risulta essere un elemento molto resistente all’aria. Fare in modo che  flusso d’aria che circonda un pilota scivoli dietro la moto, come una goccia d’acqua,  è la parte più difficile. Anche  in F1, la testa del pilota sporge dall’abitacolo, ma il flusso d’aria viene deviato prima di raggiungerlo e il suo impatto è più trascurabile. Nella parte anteriore della motocicletta, la ruota, la forcella ma soprattutto l’enorme radiatore sono problematici per avere il flusso d’aria meno disturbato possibile. E nella parte posteriore, la ruota posteriore, i tubi di scarico, il forcellone e la schiena del pilota generano una forma irregolare, lontana dalla goccia d’acqua ideale.

LA GALLERIA DEL VENTO
 
Come in qualsiasi fase di sviluppo, una parte viene eseguita su computer: la meccanica dei fluidi analizzata via computer si chiama CFD. Dopo di che viene testata su banchi di prova. Gli ingegneri simulano le condizioni di esercizio grazie al calcolo della dinamica dei fluidi che verrà poi sperimentata a grandezza naturale. Vengono utilizzati metodi numerici molto avanzati per le complesse equazioni che governano il campo di movimento attorno alla motocicletta, tenendo  conto del fatto che il pilota si muove sulla sella, l’mpatto che ne deriva sulla dinamica del veicolo. È difficile convalidare l’impatto delle modifiche aerodinamiche direttamente sulla pista e visualizzare i flussi d’aria. Questo è il motivo per cui i produttori stanno conducendo sempre più frequentemente  test in galleria del vento.

LE SIMULAZIONI

Questo genere di simulazione permette verifiche molto più efficienti e rapide quando si tratta di lavorare sulla riduzione dei livelli di resistenza. Durante questi test, i tecnici lavorano sulla posizione del pilota, ma anche sul design del parafango che devia l’aria verso i lati della carenatura. Questo effetto ammorbidisce l’impatto aerodinamico delle gambe del pilota. Stesso effetto è generato dalla  grande sezioni dei gusci della carenatura che mirano a indirizzare nel modo più proficuo il vortice d’aria verso la parte posteriore della motocicletta.

L’IMPORTANZA DEL CASCO 

Ma non è solo la moto ad essere sviluppata in galleria del vento: anche i caschi lo sono. Ricordiamo in particolare la protuberanza aerodinamica sul retro del casco di Jorge Lorenzo nel 2016 (vedi qui sotto). Il minimo dettaglio conta e questo casco era destinato a migliorare la velocità massima del campione spagnolo. Altri marchi di caschi hanno già affrontato il problema dell’aerodinamica. Questo è ad esempio il caso di AGV con il suo modello Pista, sviluppato in collaborazione con Valentino Rossi.

LA SINTESI

L’aerodinamica è un fattore importante nella progettazione di una motocicletta, ma il pacchetto aerodinamico più difficile da armonizzare è il corpo del pilota. È estremamente importante lavorare sulle posizioni di guida per cercare di migliorare la velocità massima. Più alto è il pilota, più difficile è nasconderlo dietro  il cupolino  e la carenatura. Loris Baz, con i suoi 1,88 m, può confermare… Rendere aerodinamicamente efficienti i piloti più piccoli è ovviamente assai più facile, quando si cercando vantaggi in velocità massima.

Leggi qui l’articolo originale su Paddock-GP

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