I cerchioni stanno ingrassando, il che sembra controintuitivo per renderli più veloci, quindi cosa sta succedendo?
La logica suggerisce che se vuoi che qualcosa tagli l'aria velocemente, la rendi sottile e nitida, come il Concorde. Aveva la forma di un dardo mentre altri aerei passeggeri erano a bulbo e, di conseguenza, poteva attraversare l'Atlantico in meno di tre ore. Più o meno lo stesso pensiero è andato nelle prime generazioni di ruote aerodinamiche a sezione profonda: sezioni a V sottili e profonde affusolate fino a un bordo affilato, che dava l'impressione di tagliare l'aria con la massima efficienza. Aveva un senso intuitivo, ma i tempi sono cambiati.
L'avanguardia del design delle ruote ora è, beh, meno tagliente e più smussato. I bordi sono stati ammorbiditi e i cerchioni allargati nella misura in cui ora ci viene detto che i profili dei cerchioni grassi e arrotondati sono la migliore forma antivento per prestazioni a tutto tondo. Allora cosa è successo?
Vento di Hed
Il sostenitore originale della forma del cerchio più ampia è stato Hed Wheels, con il suo fondatore, il compianto Steve Hed, che ha guidato gran parte del pensiero negli anni '80. Quando Hed ha lanciato il suo set di ruote delle Ardenne in lega di alluminio a profilo largo a metà degli anni 2000, raccomandando che fosse abbinato a pneumatici da 25 mm anziché agli onnipresenti 23 mm, molti hanno espresso incredulità sul fatto che questa potesse essere una configurazione più rapida. All'epoca, i dettagli tecnici erano imprecisi. Sembrava che Hed stesse cercando una migliore stabilità degli pneumatici per un maggiore controllo in curva, oltre a ridurre la possibilità di pizzicare i flat su terreni accidentati, ma la ricerca iniziale negli anni '80 aveva anche dimostrato che i cerchi più larghi potevano essere più veloci aerodinamicamente. Poi, quando il brevetto Hed è scaduto nel 2009, si è aperta la porta a un'ondata di innovazione.
Michael Hall, direttore dello sviluppo avanzato presso il produttore di ruote Zipp, afferma: "Per anni l'industria ha inseguito l'efficienza della resistenza aerodinamica complessiva [i risultati più veloci nei test nella galleria del vento] senza tener conto delle prestazioni di questi componenti su sub- giorni ottimali e reali. Nel mondo reale, i motociclisti devono fare i conti con tutto ciò che il loro ambiente gli mette addosso. Per le nostre ruote Firecrest, lanciate nel 2010, abbiamo spostato la nostra attenzione e i prodotti risultanti hanno cercato di essere più stabili e prevedibili in qualsiasi direzione del vento rispetto a quelli delle nostre generazioni precedenti.'
Kevin Quan, direttore dell'ingegneria presso Knight Composites, entra più nel dettaglio: "Il modo in cui progettiamo parte dal bordo di uscita, ovvero la metà posteriore della ruota". Potrebbe sembrare controintuitivo dato che è la gomma e la guida bordo del cerchione che colpisce per primo il vento, ma Quan afferma: "La nostra ricerca mostra che quando il vento colpisce uno pneumatico con un angolo di imbardata [qualsiasi angolo diverso da quello diritto] si staccherà [perdendo il suo flusso regolare sul bordo], quindi la forma aerodinamica nella parte anteriore del cerchio non funziona molto, è quasi sempre in stallo.' In altre parole, non ha senso dare la priorità a una forma aerodinamica nella parte anteriore.
Vantaggi aeronautici
Per capire come un cerchio più largo possa migliorare l'aerodinamica piuttosto che aumentare la resistenza aerodinamica, dobbiamo considerare il fatto che l'aria in cui stiamo viaggiando non si comporta in modo coerente. Anche in una giornata calma, l'aria è un caos vorticoso e complesso. Ciò che la scienza aerodinamica ha capito è che la dinamica dei fluidi ottimale – il modo in cui l'aria interagisce con le forme e le strutture superficiali con cui entra in contatto – si riduce alla riduzione dell'attrito.
Quando si tratta di flusso d'aria, ci sono tre grandi categorie. La prima categoria è il flusso d'aria "laminare". Questo è lo stato più desiderabile per basse perdite per attrito e si riferisce all'aria che si muove in linee lisce, diritte o curve. Quando incontra un oggetto in movimento, il flusso d'aria laminare si separa, scivola intorno all'oggetto, quindi riprende il flusso dall' altro lato con il minimo sforzo.
Il secondo stato è 'turbolente'. Come suggerisce il nome, si riferisce all'aria confusa che è tutt' altro che fluida, sebbene possa avere elementi sia di aria "laminare" che "staccata" al suo interno. I motivi della turbolenza possono essere tanti: forse è una giornata ventosa, o stai seguendo da vicino un altro pilota, oppure ci sono macchine e camion che passano. Queste condizioni non ottimali sono talvolta chiamate aria "sporca" ed è lo stato più comune in cui guidiamo.
La terza condizione è "bloccata". Questo è quando l'aria non scorre più, ma vortica in diverse direzioni contemporaneamente. Questo stato provoca la maggiore quantità di attrito e come tale ha il maggiore effetto sul rallentamento di un ciclista.
Tutto ciò significa che, sebbene sia fantastico avere una combinazione di ruote e pneumatici che funzioni bene nel flusso laminare, mentre ti trovi frontalmente in una galleria del vento, ciò che è di maggiore beneficio negli scenari del mondo reale sono ruote e pneumatici che funzionano bene in aria turbolenta. I design moderni di maggior successo mirano effettivamente a prendere aria turbolenta e ridurne la resistenza, per ripulire l'aria sporca. Questo è uno dei motivi per cui i cerchi delle ruote sottili e affilati vengono sostituiti da cerchi più larghi e rotondi: i nuovi design sono semplicemente più veloci nel tagliare l'aria disordinata che i motociclisti incontrano nella maggior parte delle corse del mondo reale. Ma c'è un altro motivo principale per cui i cerchi si stanno allargando, ovvero la resistenza al rotolamento.
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Il passaggio a cerchi più larghi è in parte il risultato di uno spostamento simultaneo verso pneumatici più larghi. Laddove i pneumatici da 23 mm erano la norma, più motociclisti e produttori stanno optando invece per 25 mm e, occasionalmente, anche più larghi.
"La ricerca di Continental mostra che uno pneumatico 25c ha una resistenza al rotolamento inferiore del 10-15% rispetto a uno pneumatico 23c", afferma Quan. 'Continental ha dimostrato che se hai uno pneumatico più grande la zona di contatto, invece di allungarsi, diventa più corta ma più ampia, quindi la superficie effettiva sulla strada rimane la stessa alle stesse pressioni.'
Questo è supportato dalle scoperte del produttore di pneumatici Schwalbe. Il product manager Marcus Hachmeyer afferma: Se si confrontano pneumatici con larghezze diverse ma specifiche identiche - stessa mescola, profilo e pressione di gonfiaggio - in termini di resistenza al rotolamento, una maggiore larghezza è più veloce. Se immagini la tua bici e il tuo pilota parcheggiati su una lastra di vetro e che stavi guardando da sotto nel punto in cui la gomma incontra il vetro, vedresti due forme nettamente diverse. Su uno pneumatico stretto la forma sarebbe lunga e sottile, un ovale. Su uno pneumatico più largo, la zona di contatto sarebbe più corta e più grossa, più simile a un cerchio, e in questo modo vengono utilizzati meno fili che compongono la parete laterale e aiutano a creare resistenza al rotolamento in un dato momento e l'attrito è inferiore.'
Va tutto molto bene, ma perché non montare semplicemente pneumatici più larghi su cerchi stretti? Quando il cerchio è stretto, il pneumatico forma una forma a "lampadina" se visto di profilo: pizzicato nel punto in cui si aggancia al cerchio e a bulbo lontano dal cerchio. Con un cerchio interno più largo, lo pneumatico forma più una forma a "U" rovesciata, che aiuta a creare una zona di contatto più rotonda con la strada e, di conseguenza, una minore resistenza al rotolamento.
La larghezza interna dei cerchioni delle ruote da strada - la distanza tra le due flange uncinate che ospitano il tallone del pneumatico - fino a poco tempo fa era di circa 14 mm. Sul primo raccolto di cerchi più larghi, quello spazio è cresciuto fino a 16 mm e ora i produttori li stanno allargando di nuovo. L'ultima gamma Aeolus TLR D3 di Bontrager, lanciata all'inizio di quest'anno, ha ampliato quella larghezza rispetto alla precedente D3 a 17. Da 5 mm a un enorme 19,5 mm, un aumento sostanziale in termini percentuali. Un avvertimento viene però da Michel Lethenet del produttore di ruote Mavic. “Entrambi gli elementi [pneumatico e cerchione] devono idealmente essere progettati per combaciare perfettamente per migliorare il sistema. In caso contrario, non ha senso con l'inerzia crescente, il peso rotante e la resistenza aerodinamica utilizzare solo uno pneumatico più largo. Inoltre c'è l'aspetto della sicurezza a cui pensare se si considera lo scenario opposto: uno pneumatico stretto utilizzato su un cerchio eccessivamente largo. Ciò potrebbe comportare un rischio elevato che lo pneumatico non sia posizionato correttamente e potenzialmente esploda.'
La sicurezza con qualcosa di vitale come le gomme è fondamentale e Quan aggiunge: "Attualmente 17-18 mm [larghezza interna del letto del cerchio], sembra a posto, ma più larghi, diciamo fino a 20 mm, e stiamo entrando in territorio non mappato. Al momento non abbiamo visto alcun effetto negativo, ma non è stato ancora visto nel mainstream.'
Il Messia di Handle
Solo per dimostrare che le ruote sono forse il problema più complesso che gli ingegneri devono affrontare, c'è un' altra considerazione fondamentale nel brief di progettazione: la maneggevolezza.
"È un fattore estremamente importante", afferma Simon Smart, direttore tecnico di Smart Aero Technology e progettista del sistema di ruote aerodinamiche Enve Composites (Enve SES). “Se tornassimo indietro di sette anni, gli atleti verrebbero nella galleria del vento e identificheremmo per loro il set di ruote più veloce. Ma abbiamo scoperto che spesso nel mondo reale le ruote erano più lente. Questo non era perché la galleria del vento fosse sbagliata, era semplicemente perché i corridori non potevano mantenere una linea retta durante la corsa perché le ruote mancavano di stabilità.'
Parte dell'andare veloce è riuscire a mantenere il controllo, quindi se una ruota manca di stabilità con vento laterale o aria turbolenta, il risultato è una perdita di fiducia per andare veloce e le prestazioni inevitabilmente ne risentono. Per me, la stabilità di guida era la cosa più importante che mancava alle prestazioni delle ruote e sapevo che se avessimo potuto sviluppare una ruota anteriore più stabile, anche se si fosse dimostrata leggermente più lenta nella galleria del vento, sapevo che sarebbe stata più veloce nel mondo reale,' dice Smart.'Ecco perché ho intrapreso il programma di sviluppo con Enve, con la gestione come priorità numero uno.'
Tutto ciò indica il fatto che ruota e pneumatico devono lavorare insieme come un pacchetto completo per una soluzione ottimale, non solo nell'aerodinamica ma anche in stabilità alla velocità, maneggevolezza prevedibile e minore resistenza al rotolamento. Alla luce di ciò, vedremo i produttori di ruote lavorare a stretto contatto con i produttori di pneumatici in futuro?
Nel caso di Bontrager, sono già la stessa cosa. Ray Hanstein, product manager delle ruote di Bontrager, afferma: "I nostri ingegneri di ruote e pneumatici sono considerati la stessa cosa. Ruote e pneumatici sono così intrecciati che non puoi sviluppare l'uno al suo potenziale senza avere una comprensione intima dell' altro. Questi ragazzi lavorano nella stessa stanza, guidano insieme, pranzano insieme.' È una storia simile a Mavic e Zipp, che producono pneumatici e ruote da soli, quindi possono creare prodotti abbinati con precisione. La grande domanda rimasta a cui rispondere è: abbiamo raggiunto l'apice? Smart afferma: "Progettare i cerchi è una vera sfida, ma entusiasmante. Negli ultimi cinque anni i design dei telai sono cambiati un bel po', ed è proprio come consentire pneumatici più larghi che ci ha dato la libertà di esplorare cerchi ancora più larghi. Come per la maggior parte delle cose, c'è un punto in cui i rendimenti decrescenti, ma non credo che abbiamo ancora raggiunto il picco.'
In definitiva, pneumatici più larghi e profili delle ruote corrispondentemente larghi sono la direzione in cui si sta dirigendo il settore e la scelta giusta per i motociclisti se desideri il massimo guadagno nel tipo di condizioni che tutti viviamo giorno per giorno, con una maneggevolezza prevedibile per l'avvio. La scienza lo conferma, quindi potrebbe essere il momento di rifiutare la visione ristretta e andare alla larga.
