In Qatar abbiamo visto debuttare finalmente la soluzione aerodinamica di casa Ducati: il muso Hammerhead, come è stato ribattezzato dagli anglofoni (tradotto Testa a martello).
La MotoGP ha dato il benvenuto all’aerodinamica, quella vera. Come saprete la moto è, come tutti i mezzi in movimento, un corpo immerso in un fluido, ma l’arrivo delle varie alette ha scoperchiato il vaso di Pandora.
Come i legislatori impareranno alla svelta, l’ingegno dei tecnici aerodinamici ha la stessa forza di un flusso acqua. Si può limitare, ingabbiare, ma se c’è un minimo anfratto, una crepa o un’ambiguità nel regolamento, questo verrà sfruttato fino al limite. Il caso delle alette è emblematico: messe al bando lo scorso anno in vista della nuova stagione 2017, sono uscite dalla porta per poi rientrare dalla finestra.
Dopo aver visto la soluzione Yamaha e delle altre case come Suzuki e Aprilia, è toccato alla casa italiana presentare la sua idea aerodinamica nei test conclusi da poco.
La Ducati ha portato sulla sua moto una modifica originale, non bellissima a vedersi (io l’ho definita “brutta come i debiti”), formata da un condotto ai lati del muso della moto.Sembra la testa del Pesce Martello, da qui il nome “Hammerhead”.
Una prima analisi della forma del condotto si vede chiaramente come questo abbia una forma conica, con il foro d’ingresso dell’aria di sezione inferiore rispetto alla sezione di uscita del fluido. In pratica hanno creato un condotto Venturi.
Giusto per essere chiari, il principio del condotto Venturi dice una cosa molto semplice che viene definito “paradosso idrodinamico”: quando un fluido viene convogliato in un condotto, le variazioni di sezione cambiano la velocità del fluido e la pressione che lo stesso genera sulle pareti del condotto.
Come vedete nell’immagine, al ridursi della sezione del condotto la velocità aumenta ma diminuisce la pressione sul condotto. Quando la sezione si riallarga, il fluido rallenta e aumenta di nuovo la pressione.
Questo perché esiste un principio fisico (equazione di continuità) che dice che la portata (il volume del fluido) entrante nel condotto deve essere la stessa all’uscita. Ed ecco che, con la Portata costante, la velocità del fluido aumenta con la riduzione della sezione diminuendo la pressione e viceversa.
Oltre ai cambi di pressione al suo interno, il Condotto Venturi riordina i flussi d’aria spostando le turbolenze che una carena normale crea.
Un condotto come quello pensato dalla Ducati dovrebbe quindi creare intorno alla zona del pilota un flusso d’aria pulito che consente di tenere più stabile il mezzo alle alte velocità migliorando la penetrazione aerodinamica.
Questo dovrebbe risolvere anche i moti turbolenti che si creano intorno ai piloti con le carene “tradizionali”.
Infatti, se una classica carena con fori e prese aria ha una certa regolarità nell’affrontare i flussi d’aria laterali, il pilota con le braccia, spalle e corpo ha una forte interferenza con i flussi aria anche se si pone in posizione aerodinamica.
Passiamo ora alla parte superiore del condotto, che ha la forma di un profilo alare vero e proprio. In sostanza l’ala c’è ancora, è stata solo ingabbiata in un sistema più complesso che ha una duplice funzione.
Da una parte il condotto centrale aiuta il flusso aria a defluire in modo più ordinato e laminare ai lati del pilota come abbiamo spiegato sopra.
Poi c’è l’aria che passa nella parte superiore del condotto affronta il profilo alare, che funziona sicuramente meglio grazie alla pulizia dei flussi d’aria all’interno del condotto, che crea un carico concentrato verticale.
In sostanza, l’aria che passa nel condotto crea un piccolo effetto suolo rispetto al profilo alare che si trova sulla parte superiore di questa scatola, generando carico verticale che possiamo definire una deportanza vera e propria.
La parete laterale del condotto ha la stessa funzione delle minigonne nella auto che in questo campo sono avanti di almeno 30 anni: devono sigillare il flusso d’aria in modo da renderlo costante facendolo passare su una superficie neutra inferiore.
La scelta di avere un condotto potrebbe anche essere dovuta alla necessità di avere zona stabile sotto il profilo alare anche quando la moto non è più dritta alle basse velocità.
Teoricamente, la soluzione Hammerhead potrebbe essere più efficace delle classiche alette viste fino ad ora, in particolare nei transitori in piega. Le ali sulle pance delle carene funzionavano al 100% a moto dritta, con i flussi che investivano puliti la moto.
Ma durante le fasi di percorrenza le ali non venivano più investite da flussi laminari, ma da flussi turbolenti dati dalla traiettoria “diagonale” del veicolo nel moto circolare (in curva). Quindi le ali esterne alla curva non generavano lo stesso carico dell’ala interna.
La sezione frontale è invece sempre investita da flussi puliti (scie a parte) e quindi può generare un carico costante anche nelle fasi di cambio di traiettoria o nelle pieghe, dove la minore velocità è compensata dalla superiore incidenza delle alette rispetto al vento risultante, senza il rischio di generare dannose turbolenze sulle superfici grazie al flusso guidato.
Resta da capire quanta forza deportante questa soluzione sia in grado di assicurare, ma in ogni caso c’è una regola non scritta tra i tecnici: una cosa bella non necessariamente funziona anche bene. Vista dall’esterno la soluzione Ducati non appare il massimo dell’estetica, ma magari funziona meglio di come appare. Come si dice: non importa se è brutta, basta che vinca.
Danny Garbin, Daniele Amore, Federico Devoto
Quindi come immaginavo si lascia volutamente immerso il pilota in un flusso maggiormente controllato anzichè in balia delle turbolenze generate dal cupolino tradizionale…. Boh, mi sembra troppo semplice, viene da chiedersi come mai finora nessuno l’abbia mai provato. Tra l’altro, non si era sempre detto che la deportanza in curva è un sovraccarico controproducente sulle gomme?
Mah, il canale inferiore più che un venturi lo vedo un semplice canale che deve solamente far passare l’aria sotto l’ala e al contempo funzionare da deviatore di flusso in modo che il pilota non venga investito eccessivamente dall’aria.
Semplice, pulito… Vedremo se efficace…
dopo la gentile spiegazione di Federico (che ringrazio) questa notte sui flaps degli aerei , niente è più come prima!
l’effetto Coanda, l’innesco di Bernoulli , la portanza, la resistenza, la coesione ….. mi ha caricato di nozioni come un microcip!! 😛
un altra carica di dati e guido un F24!!
😉
@Filippo: il carico è sempre gradito ma ovviamente c’è sempre un range ottimale di carico. Il problema della deportanza delle ali è che rendono la moto più difficile da manovrare nei cambi di direzione e in alcune fasi transitorie.
@Sacramen: il compito del profilo superiore è di massimizzare l’effetto del flusso superiore, non deve essere profilato eccessivamente
Alla fine ci avevate visto giusto… Di tutto il lotto mi sembra che Ducati abbia portato la soluzione più concreta ed efficacie.
Han fatto bene ad aspettare l’ultimo momento per mostrarla
Ditelo che avete una talpa all’interno!!!
@Smeriglio: In definitiva Ducati ha presentato il classico “uovo di Colombo”…
Hanno preso il cupolino, l’hanno “smontato”, c’hanno piazzato due profili NACA (uno a destra e l’altro a sinistra) e raccordati lateralmente in modo da non essere sporgenti (che era il motivo del bando).
Il foro inferiore di fatto è necessario per far funzionare il profilo alare ma più che un venturi sembra più un semplice foro che al contempo funziona come deviatore di flusso in modo da evitare che l’aria investa il petto/spalle del pilota. Anche perchè non so quale potrebbe essere l’efficienza di un venturi così corto…
Senza quei fori per avere abbastanza carico avrebbero appunto dovuto aumentare l’incidenza del profilo superiore ma probabilmente sarebbe stato uno svantaggio (da quel che ho letto in giro Aprilia deve aver seguito proprio la strada del semplice profilo inclinato…)
il profilo NACA della Ducati e’ molto piu’ inclinato di quelli che aveva l’anno scorso perche’ la superficie e’ minore. bisogna vedere la vista di lato.
il venturi non e’ voluto, viene dal fatto di aver messo la paratia laterale. il venturi non ha funzione deportante, e’ neutro rispetto ai carichi verticali quindi va evitato e la Ducati lo ha fatto, in parte, facendo la paratia laterale il piu’ corto possibile, soprattutto in basso vicino alla superficie orizzontale del “venturi”. qui l’aria puo’ rientrare dal fianco e ristabilire una pressione normale, quindi sopra la superficie orizzontale inferiore del venturi c’e’ una pressione ambiente e non si crea portanza (che spingerebbe la moto in alto).
c’e’ da dire che il cupolino in parte gia’ faceva un effetto simile, quindi a quello che hanno guadagnato con questa soluzione c’e’ da togliere quello che gia’ faceva il cupolino normale.
Jo, veramente il canale venturi, accelerando l’aria al suo interno, causa un VOLUTISSIMO calo di pressione, che combinata alla sovrapressione sulla faccia superiore del cupolino massimizza la famosa differenza di pressione che applicata alla superficie genera la forza di deportanza.
Secondo me è proprio qui l’efficacia della soluzione. Sono vietate le ali “libere”? Bene, io metto 2 cose distinte che combinate insieme mi danno lo stesso effetto. Sopra un piano inclinato (aumento pressione), sotto un canale venturi (diminuisco pressione). Non so quanto standard sia come profilo la parte superiore. In questo sistema la “depressione” sulla parte inferiore è massimizzata dall’effetto venturi più che dall’effetto coanda sulla faccia inferiore dell’ala… ma qui sono ben oltre le mie competenze…. comunque complimenti a chi riconosce profili NACA a go go da semplici foto… già era difficile quando si poteva vedere la sezione, ora che è completamente nascosta bisogna proprio essere dei draghi!
@Jo: Un venturi non ha una diretta funzione portante ma indiretta. Accelerando il flusso d’aria sotto l’ala ne massimizzi il rendimento visto che la deportanza nasce dalla differenza di velocità fra il flusso superiore ed inferiore al profilo. Ma il condotto deve avere determinate caratteristiche per essere considerato un vero venturi (e mi sembra troppo corto per asserlo)…
La paratia laterale sembra avere più una funzione di winglet, un profilo che viene applicato sul bordo delle ali per stabilizzare il flusso sulla zona superiore (nel caso degli aerei). E non è un caso se questi profili vengono applicati nelle F1…
@Davide
la tua analisi e’ corretta per quel che riguarda la parte superiore del venturi, pero’ c’e’ anche la parte inferiore e qui la depressione si trova sopra la superficie e non sotto, quindi lavora al contrario.
il venturi nelle auto citato nell’articolo, il famoso effetto suolo, funziona perche’ la superficie inferiore del venturi e’ il suolo e non una parte del telaio dell’auto.
in Ducati invece la parte inferiore del venturi e’ la carenatura.
@Davide: Parlo di profilo NACA perché la forma curva del cupolino sembra portare proprio a quello.
Fosse solo un semplice profilo curvo per generare una “pressione” il condotto inferiore non servirebbe. O no? 😉
@Jo: Nelle auto il venturi serviva a velocizzare il flusso d’aria sotto la vettura rispetto il flusso d’aria sopra la vettura.
E le minigonne servivano a bloccare il flusso d’aria stabilizzando la pressione come un’enorme winglet.
Attualmente la velocizzazione del flusso inferiore viene fatto dal fondo piatto, ci fossero ancora le minigonne il carico sarebbe ancora più alto…
Jo, ok, ci sto ragionando. In sostanza dici che la “depressione” sulla faccia superiore del canale venturi e relativa forza si bilancia e annulla con la “depressione” sulla faccia inferiore e relativa forza… in effetti il ragionamento non mi sembra sbagliato. Ma, (anche se dalle foto non si capisce), se la superficie superiore del canale venturi è maggiore di quella inferiore, dovremmo massimizzare la porzione di superficie su cui gioca la differenza di pressione con la parte superiore del cupolino.
Qui inizia a sudare il cervello!!!
Sacramen, i NACA sono i profili normati…. tu a occhio capisci la differenza tra un NACA ed uno sperimentale? Rinnovo i complimenti, sei un drago!
il venturi a mio avviso se fa qualcosa , crea una maggiore pressione ed apparentemente gioca contro… tranne che in curva piegati dove agisce come un falp consentendo ancora una certa deportanza…. evitando che il flusso diventi turbolento
sempre se ho capito qualcosa alle 2 di notte! 😛 e usando parole terra terra!
se no perdonatemi!
Vedo che l’argomento appassiona, prossimamente sarà il caso di scrivere qualche riga con alcuni concetti di base sulla dinamica dei fluidi. Con parole semplici, l’intento è che si capisca chi crea cosa, e in che modo.
Davide,
“dovremmo massimizzare la porzione di superficie su cui gioca la differenza di pressione ”
esattamente.
la superficie di sotto del venturi deve avere (nella sua parte superiore, quella dentro il venturi) la pressione atmosferica ed in parte lo hanno fatto facendo la paratia laterale piu’ corta possibile proprio vicino a questa superficie in modo che l’aria esterna possa spingere su quella dentro il venturi. la pressione si esercita in tutte le direzioni, quindi anche in orizzontale (freccia blu).
https://postimg.org/image/3qs46skzl/