MotoGP, la tecnica: lo sviluppo aerodinamico e l’importanza delle alette

In MotoGP, Ducati è stato il primo costruttore ad introdurre le alette. Analizziamo lo sviluppo aerodinamico che ha portato a questa novità.

17 maggio 2020 - 7:38

Ducati ha iniziato a lavorare sullo sviluppo aerodinamico applicato alle moto molto prima di chiunque altro al mondo. La struttura di Borgo Panigale è stata la prima a introdurre innovazioni di questo tipo in MotoGP.  Questo è un dato di fatto. Lo sviluppo di nuovi apparati aerodinamici è inevitabilmente legato ai prototipi Ducati in MotoGP. Mezzi creati per un contesto in cui ogni millesimo di secondo può fare la differenza.

Le alette sono più efficaci dell’elettronica

Anche oltre i 300 km/h, i prototipi MotoGP sono ancora in grado di accelerare fortemente. A questa velocità, la pressione del vento – o resistenza aerodinamica – nella parte anteriore della moto riduce considerevolmente il peso sulla ruota. L’aggiunta di accelerazione può causare instabilità o persino il l’inpennata della stessa ruota.

L’anti-wheeling non se ne occupa? Questo sistema non viene utilizzato costantemente per riportare la ruota anteriore a terra. Perchè funziona riducendo la potenza quel tanto da consentire all’anteriore di riprendere contatto con la pista. La riduzione di potenza però rallenta l’accelerazione della moto. Questo è ciò che può essere chiamato un circolo vizioso. Hai bisogno di ridurre la potenza per non generare l’inpennata, però ancora bisogno di abbastanza potenza per andare più veloce rispetto agli avversari.

Per risolvere questi problemi di instabilità e wheeling ad alta velocità, nel 2016 Ducati ha introdotto sulle sue carene delle minuscole alette. Tutte le altre squadre ne hanno poi seguito l’esempio durante l’anno.

A cosa servono queste alette?

Sugli aerei, le ali producono una portanza tale da consentire di volare. Sui mezzi terrestri invece i sistemi di ali invertite forniscono un forte supporto aerodinamico per impedire il decollo. Ricordiamo nel 1978 il pilota Mike Baldwin, in azione a tutta velocità sul circuito canadese Mosport su una Yamaha TZ750. L’anteriore era diventato così leggero che doveva agire sul freno posteriore per riportarlo a terra. Le MotoGP attuali hanno più del doppio della potenza del TZ750, ma pesano solo il 12% in più. Hanno bisogno di supporto: non in curva, come in Formula 1, ma in rettilineo.

In passato, l’unico obiettivo dello sviluppo aerodinamico era ridurre la resistenza, aumentando la velocità massima. La produzione di supporto di questo tipo è una novità nelle due ruote. Inizialmente però i piloti erano piuttosto contrari a queste alette, sottolineando il potenziale pericolo che potevano generare. Dani Pedrosa li ha paragonati a coltelli, Bradley Smith e Cal Crutchlow ne hanno chiesto la rimozione dalle loro carene.

Un anno dopo, il direttore tecnico FIM Danny Aldridge dichiarò che nessuno voleva regole così restrittive per quanto riguarda l’aerodinamica. Di conseguenza, l’interpretazione delle regole è diventata più flessibile. Le attuali alette quindi non sembrano più coltelli. Ora però hanno le piastre alle estremità e hanno iniziato ad apparire intorno alla parte anteriore della carenatura.

Da allora, i commenti sono passati da “Non saprei dire la differenza” e “Rendono le curve più difficili” a “Penso che ci sia un vantaggio”. Il supporto è utile, altrimenti sarebbe stato abbandonato dato il costo di sviluppo. Non si tratta però di una rivoluzione.

Qual è la forma ideale?

Le ali troncate sono inefficaci: l’alta pressione sulla superficie superiore “scivola” oltre l’estremità del componente. Si avvolge intorno ad essa nella zona di bassa pressione sotto l’ala e produce un “vortice della punta”. Questo riduce il sollevamento e il carico aerodinamico, ma disturba il flusso l’aria dietro la moto.

Quando l’aria circola attorno a un oggetto convesso in movimento, deve accelerare. Il flusso attorno all’oggetto è più lungo della lunghezza dell’oggetto stesso. Questo flusso accelerato attorno al naso curvo della carenatura è la posizione ideale per le alette. Il potenziale per la produzione di forza ascensionale aumenta al quadrato della velocità.

La portanza sugli aerei

Sembra che al problema dei supporti venga applicato un nuovo concetto: si chiama ascensore a vortice. Prendiamo come esempio un Mirage 2000 [un caccia multiruolo francese, metà degli anni ’80, ndr]. Quando un’ala a delta è soggetta ad angoli di attacco leggermente più elevati del solito – maggiori di 7 gradi – si verifica una separazione del flusso. Invece della separazione vicino al bordo posteriore, come accadrebbe con un’ala rettangolare, il rollio dei vortici induce una bassa pressione sulla superficie superiore dell’ala. Migliora così la portanza, sollevando l’aereo. Questo fenomeno è chiamato sollevamento a vortice e contribuisce a un angolo di stallo elevato.

Tali vortici, con pressioni abbastanza basse al centro, diminuendo la pressione sopra l’ala, possono approssimativamente raddoppiare la portanza ad alti angoli di attacco, ad esempio 30 gradi. Questa forza non è “gratuita”: serve energia per spingere l’ala ed il sistema a vortice nell’aria.

Nella F1, ad alta velocità viene consumato fino al 60% della potenza del motore per generare il carico aerodinamico. Il 40% serve per superare la resistenza al trascinamento ed al movimento del mezzo. È il prezzo della deportanza aerodinamica, che consente a tali auto di essere così veloci   in curva ed ai piloti di dover sopportare qualche G. In MotoGP il costo della potenza è molto più basso perché l’obiettivo di questo supporto è diverso e limitato. Miglioramento della stabilità e capacità di continuare ad accelerare ad altissima velocità. Ecco perché la MotoGP ha, spesso, velocità massime più elevate rispetto alla F1.

È davvero efficace?

I dati crittografati sono ovviamente riservati, in particolare per quanto riguarda la MotoGP. Ma in un video in streaming il collaudatore Ducati Alessandro Valia ha fornito i valori effettivi del carico aerodinamico prodotto dalle alette a diverse velocità sulla StreetFighter V4.

Gli specialisti della Ducati Corse, in collaborazione con il Ducati Style Center, hanno sviluppato e progettato alette che garantiscono la massima stabilità sia ad alta velocità che in frenata. Attenuano il “galleggiamento” della ruota anteriore in accelerazione, limitando il più possibile gli interventi sul telaio. Il fine è avere un comportamento agile e veloce su percorsi misti.

Quando vediamo l’effetto aerodinamico di alette così piccole, possiamo facilmente immaginare come quelle dei prototipi MotoGP siano ancora più efficienti. Sulla Superleggera V4, equipaggiata con le alette della Ducati GP16, queste sono inclinate in avanti per aumentarne l’effetto. Le alette generano 28 kg di supporto a 270 km/h , 20 kg sulla ruota anteriore e 8 kg su quella posteriore.

Gli altri vantaggi dell’aeropack

Le alette offrono inoltre vantaggi in termini di scarico di calore. Aumentano poi l’efficienza dei radiatori di acqua e olio rispettivamente del 2% e del 10%.

L’effetto anti-wheeling di questa forza di supporto è evidente. Non dimentichiamo la famosa osservazione di Valentino Rossi: “Wheeling is our enemy” (Il wheeling è il nostro nemico). Quando si verifica questo fenomeno, è molto difficile girare. Non importa se lo consideri un gioco. Se stai cercando di guadagnare un millesimo in pista, non avere il pieno controllo dello sterzo è un grosso problema.

Gli aiuti elettronici sono stati uno sviluppo eccellente per un’industria motociclistica che attualmente non ha livelli di vendita tali da creare nuovi modelli ogni due anni. I costruttori ora ci aggiungono alcuni chip elettronici e manubri in carbonio. Molto più economici dei nuovi stampi utilizzati per la pressofusione di carter nuovi fiammanti.

Allo stesso modo, l’aggiunta di misteriose alette alle moto di serie di fascia alta può portare a nuove direzioni di sviluppo in termini di stile. Un modo per attirare clienti, che avrebbero “lo stesso supporto della MotoGP”. Anche se pochi di loro viaggiano a lungo al di sopra dei 300 km/h.

L’articolo originale di Paul Emile Viel su paddock-gp

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