COME INFLUISCE L’AERODINAMICA, SULL’USURA DELLE GOMME

L’aerodinamica corre in aiuto a molti aspetti a bordo delle auto da corsa e, soprattutto per le vettura da formula 1, che ripongono grandi attese in questo ramo della fisica, il discorso è ulteriormente amplificato.

Un carico elevato, come suggerisce la logica, incrementa l’attrito fra la gomma e l’asfalto, premendo più intensamente lo pneumatico al terreno. Inoltre, con incidenze e inarcamenti differenziati tra alettoni posteriori e anteriori, è possibile scegliere quale dei due assi caricare maggiormente. In questo senso, uno studio accurato dei flussi attorno alla monoposto aiuta a bilanciare il veicolo, facendo divenire la corrente fluida un oggetto complementare alla distribuzione dei pesi a bordo.

In questo capitolo, però, si vuole capire un terzo aspetto attuo a comprendere quanto fondamentale sia la deportanza per le auto da corsa. Questo perché anche l’usura delle gomme è correlata al livello di spinta al suolo generato dalle macchine. La relazione è molto semplice da rappresentare.

IL GRAFICO

Il grafico che mostra la relazione tra usura delle gomme e aerodinamica è il seguente:

Dallo schema precedente si osservano due curve ben distinte e contrassegnate da livelli differenti della forza Fz. Questa, infatti, rappresenta la forza premente su ogni singola ruota della macchina. Ci si aspetta una Fz uguale tra le ruote di uno stesso assale. Cosi potrebbe non essere per ruote di assali differenti. La macchina, infatti, a seconda delle occasioni, potrebbe essere caricata in modo asimmetrico tra asse frontale e posteriore.

Ci si può rendere facilmente conto che quando Fz sale, è perché, probabilmente, aumenta l’inarcamento e l’incidenza del profilo alare che genera il carico stesso.

Si nota, per altro, che ad un certo angolo di sterzo (asse X) entrambe le curve rappresentate (Fz=300kg e Fz=200kg) deviano riducendo drasticamente la loro inclinazione. Quella è la fase in cui si passa dal campo 1 al campo 2, ovvero dalla zona lineare alla zona di sliding.

È un campo in cui lo pneumatico non riesce più ad assorbire ulteriori quantità di forza centrifuga e per il quale, ogni tentativo di andare più veloce risulterebbe vanno e controproducente.

Il motivo per cui diventi inutile spingere di più è che, a quel punto, la gomma è già al suo limite e l’unica cosa che si può ottenere è una scivolata verso l’esterno della curva. Ciò genera aumento di lunghezza del percorso e instabilità del veicolo. (Per altro, introduce la distribuzione ellittica delle forze assimilabili dallo pneumatico, che verrà descritta nel prossimo capitolo).

COME SFRUTTARE LE GOMME IN GARA

Ciò che è importante notare, però, è come con Fz maggiore, aumenti anche la spinta laterale massima accettabile (chiamata Fy nell’immagine che segue) prima che si entri nel campo definito “di sliding”. Ciò significa che, a parità di angolo di sterzo, se la ruota è più premuta al suolo, la gomma perde aderenza per spinte laterali maggiori, ovvero per più alte velocità di percorrenza della stessa curva.

In qualifica, questo vantaggio si traduce in una velocità maggiore e una tenuta maggiore, ma in gara, si traduce in un consumo della gomma minore nonostante un passo equivalente rispetto agli avversari. Se la macchina che si guida ha più deportanza, le gomme raggiungono il limite a percorrenze più elevate degli avversari. In altre parole, sarebbe possibile seguirli alla stessa rapidità, ma senza che i propri pneumatici entrino nel campo di scivolata come quelli dei rivali. il concetto è ben rappresentato nel grafico che segue. 

Del resto una gomma che scivola meno, ovviamente, raschia sull’asfalto in quantità ridotta, a vantaggio dell’usura.

Quest’anno abbiamo visto spesso piloti arrivare a fine gara dopo un numero impensabile di giri con la stessa gomma, un esempio fra tutti Lewis Hamilton in Messico, e la motivazione potrebbe anche nascondersi nel carico aerodinamico sviluppabile a bordo vettura. Rispetto agli avversari, pochi gradi di incidenza dell’alettone avrebbero permesso all’inglese lo stesso passo con consumi di battistrada contenuti.

CONCLUDENDO

Anche se il tipo di mescola gioca un ruolo fondamentale nell’usura delle gomme, il carico deportante è cruciale. A volte, letteralmente, potrebbe significare vincere o perdere un appuntamento iridato.

A presto, dall’ing. Alberto Aimar.

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