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Brevetto BMW: ali mobili e ripiegabili come i ‘cacciabombardieri’

La Casa dell’Elica si ispira agli aerei da combattimento per aumentare le performance di guida. ‘Prove generali’ per la moto a guida autonoma.

Moto - News: Brevetto BMW: ali mobili e ripiegabili come i ‘cacciabombardieri’

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Il sempre ben informato sito inglese Bennets ha pubblicato nei giorni scorsi un articolo su un interessante studio di BMW che brevetta delle alette a geometria variabile.

Le ali, nel settore motociclistico, ormai sono state ampiamente sdoganate sia nelle competizioni che in ambito stradale. Il progetto teutonico introduce due ‘diversi’ concetti rispetto a quanto si può generalmente osservare – alette fisse con profili di differenti forme e geometrie installate nella parte anteriore della carena -. Il primo concetto è che i profili non sono fissi, ma sono in grado di muoversi per adattarsi alle diverse condizioni di guida. Il secondo è che i tali appendici aerodinamiche si possono collocare in posizioni ‘alternative’ cui siamo abituati a vederle.

I VANTAGGI DELLA GEOMETRIA VARIABILE

Le alette poste sulle parte anteriore della carenatura aiutano a tenere l’anteriore a contatto con l’asfalto quando la moto, accelerando, innesca un trasferimento di carico verso il retrotreno. Utili anche in frenata per aumentare le stabilità. Il vantaggio della deportanza, l’opposto della portanza – fenomeno fisico che permette agli aerei di volare-, si paga con un aumento della resistenza aerodinamica (drag force per usare l’equivalente termine anglofono) che si traduce in un assorbimento di potenza a causa dell’attrito generato tra gli strati di vena fluida ed il corpo investito. Il rapporto tra queste due forze o meglio tra lift (portanza) e drag (resistenza) indica l’efficienza aerodinamica di un velivolo.

Le alette a geometria variabile permettono di variare la deportanza e di conseguenza la resistenza aerodinamica in base alla condizione di guida. In frenata o in accelerazione si preferisce avere un mezzo che sia ‘schiacciato’ al suolo per cui è importante avere una elevata deportanza. Il carico verticale generato da quest’ultima aumenta con il quadrato della velocità di avanzamento quindi è utile variare l’angolo di attacco durante i transitori. Nella fase finale del transitorio, il moto di avanzamento sarà quasi uniforme – velocità costante – e l’accelerazione, positiva o negativa, sarà quasi nulla per cui si può ridurre l’azione della deportanza. Traduciamo il concetto con un esempio: una moto in rettilineo che ha quasi raggiunto la sua velocità massima può ‘permettersi’ di ridurre il carico verticale. Diminuisce anche la resistenza di avanzamento e di conseguenza migliora la prestazione velocistica e si riducono i consumi di carburante. Un ulteriore vantaggio delle alette a geometria variabile è riscontrabile nella percorrenza di curva. Le alette, fisse e solidali alla carena, generano una spinta aerodinamica lungo la retta che congiunge il baricentro con il punto di contatto con l’asfalto. Questa genera un aumento sia della componente verticale che orizzontale (rappresentate in verde nelle figure seguenti). I due effetti si bilanciano tra loro e quindi il maggior carico sullo pneumatico viene contrastato dall’aumento della forza centrifuga. Con l’utilizzo delle soluzioni brevettate, si potrebbe aggirare il problema tramite l’utilizzo di profili mobili che rimangono sempre paralleli al terreno, indipendentemente dall’angolo di piega, consentendo di percorrere la curva con un minor angolo di rollio. In questo caso la spinta aerodinamica sarebbe completamente verticale andando ad aumentare solo il carico sulla ruota.

 

CONFIGURAZIONI ALTERNATIVE

Interessante anche l’altro schema mostrato nel brevetto in cui si può notare come le alette vengano posizionate direttamente sulle forcelle anteriori e sul forcellone posteriore. Questo permette di svincolare il carico aerodinamico generato dai profili alari dalla risposta della sospensione. Quest’ultima infatti non verrà compressa a causa della ‘down force’ e quindi si ha un vincolo progettuale in meno nella scelta/taratura delle sospensioni. La forza aerodinamica, non essendo filtrata dalle sospensioni, agirà direttamente sulle ruote. Oltre al trascurabile svantaggio del lieve aumento delle masse non sospese, in particolare se le alette come di consueto verranno realizzate in materiale composito, si potrebbe avere quello del contatto con il suolo quando la moto è molto inclinata. Per ovviare a questo in BMW hanno pensato ad alette ‘ripiegabili’ replicando quanto già adottato negli aerei da combattimento in cui la parte terminale della superficie alare può ruotare verso l’alto di 90° e oltre, rispetto al terreno, per ridurre gli ingombri. Al di là che le alette siano installate sulla carena piuttosto che vicino le ruote, il meccanismo di attuazione è gestito elettronicamente e attraverso una catena cinematica si trasforma il moto rettilineo dell’attuatore lineare in quello rotatorio dell’aletta. Il cervello del sistema è una centralina che leggendo i vari parametri della moto muove le alette, anche in modo indipendente, per sfruttare i principi aerodinamici sopra descritti. L’aver ipotizzato e brevettato la possibilità di muovere e ruotare i profili alari in diverse orientazioni, non solo rispetto all’asse che varia l’angolo di attacco, lascia presupporre che BMW abbia voluto lasciare aperte diverse strade in attesa anche che la tecnologia della guida autonoma (clicca qui per il video) diventi più ‘matura’ sia da un punto di vista tecnologico che legislativo. Per essere più chiari si potrebbero sfruttare le forze e quindi i momenti generati dai profili alari per far svoltare la moto. Rimanendo invece in un futuro prossimo, i vantaggi per una applicazione sportiva sono concreti. Sportiva si, ma comunque in un ambito stradale e non orientato a competizioni ufficiali, in quanto in alcuni regolamenti, su tutti la MotoGP, sono vietati i profili alari a geometria variabile. Al di là della guida autonoma, il poter muovere e ruotare le appendici su diversi assi ed in modo indipendente permette molteplici combinazioni, sfruttando forze aerodinamiche generate, per frenare, accelerare e curvare in modo più performante.  

Per chi volesse approfondire i principi base dell'aerodinamica si rimanda a questo precedente articolo.

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