MotoGP, TECNICA Aerodinamica: Dall’Igna 'in cattedra', Bagnaia 'in carena'

II general manager di Ducati Corse è stato intervistato del commentatore Steve Day di MotoGP.com per illustrare, con l’ausilio dell’alfiere ‘rosso’ Francesco Bagnaia, gli effetti dell’aerodinamica applicati ai prototipi della MotoGP.
“L’aerodinamica è una scienza che ci aiuta a far andare più forte la moto” questa è la personale interpretazione di Dall’Igna. Più in dettaglio viene analizzata la forza resistente, che opponendosi al moto del veicolo, ne riduce le prestazioni e in particolare la velocità. L’ingegnere continua sottolineando la possibilità emersa negli ultimi anni di aumentare il carico sulla ruota anteriore sfruttando in maniera adeguata le superfici alari. Questa applicazione si traduce in un deciso vantaggio nel controllo dell’impennata. In generale migliora la stabilità della moto andando a ridurre gli ondeggiamenti specialmente ad alta velocità e migliora il comportamento dinamico anche nelle frenate più violente che iniziano da una velocità molto sostenuta.
L’interpretazione dal lato del pilota è che “l’aerodinamica potrebbe essere la cosa più importante”. Così apostrofa Bagnaia, evidenziando il ruolo dell’aerodinamica nel far aumentare la velocità massima in rettilineo e la velocità di percorrenza in curva.

“L’aerodinamica nelle moto è sempre stata secondo me troppo trascurata” spiega Dall’Igna sottolineando che solo negli ultimi si ha avuto uno sviluppo importante in questa area di progetto del veicolo. In precedenza l’aerodinamica veniva considerata solo in ottica di miglioramento della velocità di punta o per rendere più efficace il raffreddamento dei componenti della motocicletta.
Altro motivo che ha contribuito allo scarso sviluppo e applicazione di questa scienza in ambito motociclistico è il ruolo fondamentale che ha il pilota e la sua interazione con la forma della moto.La moto viene progettata considerando la forma di ogni pilota della squadra. E’ molto importante che la forma della carena sia tale da deformare il flusso d’aria così che lo stesso non investa direttamente il pilota. Gli accessori di abbigliamento più soggetti a questo tipo di studio sono il casco e la gobba sulla parte posteriore della tuta in pelle che costituiscono con il cupolino il profilo superiore della sagoma. Nello studio non si trascurano nemmeno gli arti superiori ed inferiori del pilota, quindi anche gli altri dettagli come stivali e guanti dei piloti sono valutati. Per ogni pilota viene computerizzato un modello tridimensionale grazie al quale è possibile eseguire gli studi aerodinamici dell’intero sistema moto più pilota. La carenatura restituisce un risultato differente per ogni pilota.

Bagnaia sottolinea come anche il pilota contribuisce attivamente a migliore l’efficienza aerodinamica cercando di accostare il proprio corpo il più possibile alla moto per far sì che ci sia una minor esposizione all’aria. Una carena di dimensioni generose agevola il pilota ad essere protetto più dal flusso d’aria e permette di migliorare la velocità massima. Di contro una carena più contenuta migliora il comportamento dinamico della moto in curva.

Ducati si avvale dell’analisi CFD – computational fluid dynamics – per studiare diversi particolari e lori effetti su vari aspetti dell’aerodinamica come ad esempio il carico verticale. Questo tipo di approccio si affianca al lavoro svolto in galleria del vento consentendo di ridurre tempo e costi nella delibera di nuove specifiche.

Le ali aumentano la sicurezza

“ Il lavoro delle ali è semplicemente quello di generare carico aerodinamico che permette alla ruota anteriore della moto di restare a contatto con il suolo”. Questa è la sintesi di Dall’Igna sulla principale funzione svolta dalle ali. Diminuendo l’impennamento si riesce a sfruttare maggiormente la spinta del propulsore, che è storicamente uno dei punti di maggior pregio della Ducati in moto MotoGP. Il propulsore di Borgo Panigale è ritenuto da molti lo stato dell’arte della categoria per lo meno in termini di prestazioni assolute. Il miglior contatto della ruota con il suolo permette al pilota di aver un maggior controllo della moto grazie alla maggiore stabilità.
“In questo senso le ali aumentano complessivamente la sicurezza della moto”. Degna di nota quest‘ultima battuta di Dall’Igna, che sottolinea il come il vantaggio di avere una moto più stabile superi l’ipotetico svantaggio secondo il quale i profili delle ali che fuoriescono dalla sagoma della carena potrebbero rappresentare un pericolo per il pilota in caso di incidente. In quest’ottica nel corso degli anni sono stati implementati dei limiti regolamentari sulle forme e geometrie delle ali.

Le ali deviano verso l’alto il flusso d’aria che in assenza dei profili alari sarebbe orizzontale. L’andamento del flusso genera una spinta sulle superfici delle ali che aumentano il carico sull’avantreno. Il fenomeno fisico appena presentato dal general manager viene confermato attraverso le sensazioni del pilota. Bagnaia conferma che in uscita dalle curve lente, come quelle del circuito austriaco e la curva 15 di Aragon, il carico aerodinamico generato sulla ruota anteriore contrasta la naturale tendenza dell’impennamento a causa della violenta accelerazione. La moto risulta “incollata” all’asfalto. Dall’Igna sottolinea anche il rovescio della medaglia di tale soluzione. E’ necessario infatti trovare il giusto compromesso tra il maggior carico verticale che aumenta la stabilità e la maggior resistenza che fa diminuire la velocità di punta. Bagnaia rimarca il concetto evidenziando che ogni costruttore ha la propria filosofia costruttiva per le ali che poi va ad influenzare il comportamento dinamico. Per Ducati è molto importante raggiungere elevate velocità in rettilineo che permette di eseguire sorpassi più facili rispetto alle fasi di curva.

Il raffreddamento

L’aerodinamica e la carenatura giocano indubbiamente un ruolo fondamentale nel raffreddamento. Il fenomeno interessa non solo i liquidi del motore (olio e acqua) ma anche freni e gomme. La maggior portata d’aria che serve a raffreddare le componenti del motore si incanala nel vano tra la parte frontale della carena e parafango anteriore. L’aria entra nel vano e viene deviata verso il basso sia perché segue la forma discendente della parte posteriore del parafango, sia perché impatta contro il radiatore. Importante è anche far uscire l’aria calda e questo è possibile grazie alla forma della carena nella parte bassa che tende a far defluire il flusso caldo lateralmente. Di contro questo genera un aumento trasversale della scia della moto.
Un adeguato raffreddamento del freno anteriore è necessario, attraverso anche l'adozione di convogliatori d'aria, specialmente in piste che stressano l’impianto frenante in modo gravoso come il Red Bull Ring di Spielberg. Oltre a ciò si può intervenire anche meccanicamente installando dei dischi in carbonio dal diametro maggiorato, entro i limiti regolamentari.
Le aperture posizionate nella parte laterale della carenatura sono poste immediatamente dopo il radiatore dell’acqua e dell’olio per smaltire l’aria calda riscaldatasi a causa del passaggio attraverso le masse radianti. Dall’Igna sottolinea come la temperatura esterna influenzi anche la mappatura del motore. Nelle piste dove solitamente è molto caldo occorre intervenire sui parametri motore per ridurre il problema della detonazione all’interno della camera di combustione che provocherebbe dei fenomeni esplosivi indesiderati e incontrollati. Per fare ciò è necessario ridurre la prestazione massima esprimibile dal motore per salvaguardarne l’affidabilità.
L’attenzione si sposta poi sul corretto intervallo termico di utilizzo delle gomme. Dato l’importante peso che gli pneumatici hanno sulle prestazioni generali della moto, vengono fatti degli studi dedicati per conoscere in che modo le gomme, sia anteriore che posteriore, subiscano variazioni di temperatura. Le alte temperature condizionano le performance degli pneumatici che oltre un certo limite iniziano a perdere grip e si consumano più facilmente.

Il ‘cucchiaio’

“Quello che tutti chiamano comunemente ‘cucchiaio’ non è altro che una parte aerodinamica che serve a far raffreddare la ruota posteriore”. Con queste parole Dall’Igna chiarisce la funzione del profilo aerodinamico ancorato alla parte inferiore del forcellone e posto davanti la gomma posteriore. Il cucchiaio convoglia l’aria fresca nello spazio tra forcellone e pneumatico aumentando il coefficiente di scambio termico grazie all’aumento della velocità relativa tra il flusso d’aria e la ruota. I vantaggi si riflettono su una minor usura dello pneumatico ma anche su miglior grip con l’asfalto dello stesso.