Le quattro aerodinamiche dei veicoli a motore

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Parlando di aerodinamica, la mente salta immediatamente alla linea filante di una carrozzeria o di una carenatura e generalmente si è abituati a pensare solo a quella.

In verità, la scienza aerodinamica coinvolge più parti di un veicolo.

Sicuramente almeno quattro.

Penetrazione/deportanza

Il primo aspetto aerodinamico, quello da cui sono partiti tutti gli studi e tutte le evoluzioni, è quello che riguarda il profilo della carrozzeria (o della carenatura per le moto), che deve offrire la minor resistenza alla penetrazione della barriera d’aria e, nei veicoli più performanti, aggiungere peso aerodinamico per aumentare la stabilità e l’aderenza sui pneumatici aumentandone il carico. Ne parlo in questo articolo.

Aerodinamica dei condotti di aspirazione e scarico

All’interno dei condotti di aspirazione e scarico l’aria scorre a velocità molto elevate. Già solo in un motore stradale automobilistico si arriva a 50 metri al secondo, il che si traduce con 180 km/h che per le leggi dell’aerodinamica è una velocità decisamente importante.

Sulle superfici di scorrimento, l’aria forma uno strato che funge da lubrificante (detto “strato limite”), più lento lungo le pareti e più veloce al centro del condotto, tanto più sottile quanto più le pareti sono lisce.

Tanto più sottile è lo strato tanto più amplio sarà la parte centrale dove l’aria scorre più velocemente.

Per comprendere l’immagine facciamo un paragone con un corso d’acqua.

Un corso d’acqua naturale, con le sponde frastagliate, avrà solo una piccola parte centrale che vedrà un veloce scorrere dell’acqua.

Un corso d’acqua artificiale, se pure della stessa ampiezza e profondità, grazie alle sponde più lisce si ritroverà con una maggiore portata d’acqua proprio perché la parte di scorrimento centrale, che è al più veloce, sarà più amplia.

Una qualsiasi irregolarità dei condotti farà si che lo strato di “lubrificante” si ispessisca e non potendo allargare le pareti restringerà la sezione di passaggio dell’aria rallentandone il flusso.

I condotti di aspirazione e scarico sono anch’essi come i corsi d’acqua e se rendiamo le loro pareti lisce, eliminando le irregolarità e gli spigoli, faremo in modo che lo strato non si ispessisca e la portata rimanga massima, agevolando così l’aspirazione e lo scarico.

Quando si parla di lucidatura dei condotti si parla appunto di questa aerodinamica.

Aerodinamica interna

Non mi trattengo molto per trattare questo argomento in quanto ne ho già trattato in un articolo precedente.

All’interno del basamento motore vi sono delle masse in continuo e rapido spostamento; i pistoni e i contrappesi dell’albero motore.

Nei motori poco frazionati (sino ai tre cilindri) abbiamo all’interno del carter una rapida variazione di volume che comprimerebbe l’aria all’interno se non avesse opportuni sfoghi. Ma per far spostare l’aria si ha necessità di concedere passaggi con il minor numero ed entità di ostacoli possibili.

Se prendiamo un motore a due tempi abbiamo addirittura un’esasperazione di questo fenomeno. Infatti è proprio lo spostamento d’aria del pistone che dà la spinta alla miscela perché entri nel cilindro e per far si che entri la maggiore quantità di aria (accuratamente miscelata) si lavorano i condotti per raccordarli e lucidarli. Anche se non si tratta di una vera e propria lucidatura a specchio ma si una lavorazione particolarmente fine del metallo (i motivi li tratterò eventualmente in altro adeguato articolo).

Aerodinamica di raffreddamento del blocco motore

Eccoci giunti all’ultima aerodinamica.

Il motore ha necessità di raffreddamento e questo avviene attraverso i radiatori e attraverso la corrente d’aria che lambisce il blocco e/o attraversa le alette.

Quindi anche tutti i passaggi di aria hanno la necessità di lasciar scorrere il flusso senza intoppi e senza creare rallentamenti.

Un vortice nel punto sbagliato può far ristagnare l’aria e restringere il passaggio e mancando l’aria che va a lambire le pareti calde si ha un cattivo raffreddamento.

Se si osserva con attenzione una vettura da competizione, si nota che per i radiatori, i freni e il motore è stato disegnato un corridoio di scorrimento del flusso d’aria, il quale termina con un estrattore di coda.

All’interno della carenatura racchiusa dalla carrozzeria, c’è questo tunnel, dove l’aria non deve assolutamente trovare ostacoli in quanto si avrebbe sia un cattivo raffreddamento delle parti, sia un’ostruzione alla penetrazione aerodinamica del veicolo aumentandone il Cx totale.

Nelle autovetture stradali questo aspetto è piuttosto trascurato, l’aria che attraversa il radiatore e lambisce il motore scorre al di sotto della scocca creando una restrizione e di fatto un’ostruzione. La sezione frontale dell’aria che entra nella mascherina per il radiatore e quella che passa al di sotto del paraurti è superiore alla sezione disponibile sotto la scocca oltre il parafiamma ed oltretutto ne è incrementato il volume per effetto dell’innalzamento della temperatura.

L’aerodinamica non è una scienza semplice, lo dimostrano le linee delle vetture da competizione ai massimi livelli, dove l’esasperazione della ricerca ha portato all’utilizzo di nuove e inaspettate forme e sinuosità.

Lo Zingaro

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