La nozione di trasferimenti di carico nella guida è sempre delicata da affrontare: è un argomento vasto, che richiede solide conoscenze di matematica. Qui faremo chiarezza con un approccio tecnico semplice, ma dovrete (ancora) fare un po' di matematica per capire cosa succede nelle fasi di accelerazione o di decelerazione sui nostri circuiti preferiti.
È importante eliminare subito una grande confusione tra i termini "massa" e "carico". Se un giorno un istruttore professionista vi parla di trasferimenti di massa durante un briefing, avete un modo facilissimo per metterlo in difficoltà! Il trasferimento di massa esiste: significa letteralmente che una massa si sposta da un punto A a un punto B. È costantemente presente quando guidate e corrisponde allo spostamento del baricentro del veicolo in funzione del movimento delle parti mobili. Ma gli sforzi generati sono molto meno importanti di quelli dei trasferimenti di carico, che rappresentano forze fisiche direttamente legate ai movimenti della carrozzeria: accosciamento, affondamento, rollio... Se vi parlano di trasferimenti di massa a un corso di guida, o state cercando gli ultimi millesimi di secondo da racimolare con i vostri ingegneri di pista, oppure l'istruttore non sa di cosa parla!
Ripartizione del carico
La prima cosa da ricordare è che, quando si guida, ciò che si fa ai pedali è almeno importante quanto ciò che si fa al volante. Il dosaggio della pressione sull'acceleratore o sul pedale del freno ha un'influenza diretta sul comportamento dell'auto. In accelerazione, si accovaccia dietro e "carica" il retrotreno. In frenata, affonda e "carica l'anteriore". Questi movimenti della carrozzeria sono facilissimi da percepire su un veicolo alto e con sospensioni "molli" (i proprietari di Dacia Duster sono chiamati a deporre...), ma meno su un veicolo da competizione come una monoposto o un prototipo. Eppure, anche se quasi impercettibili dall'esterno su un veicolo da corsa, i trasferimenti di carico non sono meno importanti: gli ingegneri di telaio li tengono d'occhio da vicino per sapere come si comporterà l'auto nelle fasi di appoggio.
Quando si guida, l'auto non è mai nella stessa posizione: il carico è ripartito sulle quattro ruote in funzione di ciò che le si chiede. Se girate a sinistra accelerando, è la ruota posteriore destra a subire più carico. Poiché la maggior parte dei circuiti gira in senso orario, si gira più spesso a destra e a volte si consumano più in fretta le gomme del lato sinistro! È anche per questo che nelle competizioni di altissimo livello le regolazioni delle sospensioni possono essere diverse a destra e a sinistra, per adattarsi al circuito in questione. C'è da strapparsi i capelli, tante sono le possibilità...
Sottosterzo, sovrasterzo
Il modo migliore per capire l'influenza dei trasferimenti di carico sul comportamento dell'auto è scegliere un'area piana e girare in tondo. Ho detto "girare in tondo", e non fare donut a gas spalancato con il volante in fondo alla corsa di controsterzo (amici BMWisti, vi saluto!). Potete prendere una rotatoria, ma se i nostri "amici" della polizia ci leggono, grideranno allo scandalo affermando che Racer's incita i lettori a fare qualsiasi cosa sulla strada...
Mantenete una velocità costante per fare i vostri giri, diciamo 50 km/h. Senza cambiare l'angolo di sterzata (la posizione del volante), accelerate... Che cosa succede? La vostra auto si accovaccia dietro, le ruote anteriori si "scaricano" e l'auto si allontana dalla traiettoria iniziale descrivendo cerchi più grandi: si parla di trasferimento di carico verso il posteriore. Questo implica due cose importanti.
Innanzitutto, si capisce facilmente che, per scaricare a terra la potenza di un'auto, è preferibile avere le ruote posteriori motrici, perché in fase di accelerazione sono loro a essere schiacciate al suolo. Non ho niente contro le sportive a trazione anteriore, che possono essere velocissime, ma non è la soluzione più efficace (del resto, se lo fosse, le Formula 1 sarebbero quasi certamente a trazione anteriore...). In realtà, la soluzione più efficace sarebbe probabilmente una quattro ruote motrici: quando si gira accelerando, anche la ruota anteriore esterna alla curva è carica, quindi la si può usare per scaricare la potenza a terra. È per questo che, se si guarda la storia dell'automobilismo sportivo, le quattro ruote motrici sono state presto vietate. Audi aveva fatto l'esperimento all'inizio degli anni '90 con il suo sistema Quattro sulle Audi 80 da Supertourisme, schiacciando letteralmente la concorrenza, poi il regolamento è cambiato. Oggi, sempre con Audi, le quattro ruote motrici tornano alla carica nell'endurance con le ibride E-Tron Quattro, abile aggiramento del regolamento per ridistribuire potenza elettrica sulle ruote... anteriori!
Poi, secondo punto importante: quando si accelera, le ruote anteriori si scaricano. In circuito, in uscita di curva, non ci si può quindi permettere di riaccelerare troppo forte con le ruote sterzate, pena vedere l'auto "sottosterzare". Le ruote anteriori, a corto di carico, non possono più rispondere alle nostre sollecitazioni al volante: chiediamo loro di girare mentre le stiamo staccando da terra. Non stupisce che le gomme anteriori gridino aiuto in questa situazione!
Ne approfitto per fare una raccomandazione ai piloti amatoriali che girano nei club: prima di gridare allo scandalo perché la vostra auto sottosterza, e di investire migliaia di euro in sospensioni nuove, gomme nuove o nuove regolazioni, pensate a fare una lezione di guida con un istruttore che salirà a bordo come passeggero: vi costerà molto meno. Spesso un'auto sottosterza in modo esagerato perché le si chiede di sottosterzare! Non dico che installare materiale "performance" non serva a niente, tutt'altro, e troverete nei prossimi numeri di Racer's molte informazioni sul materiale dedicato alla pista. Ma questo materiale "racing", che ci permette di girare sempre più forte in pista, maschererà certi difetti della vostra guida se siete principianti, perché incassa meglio gli sforzi. Quando si guida in circuito, bisogna far progredire costantemente la propria tecnica personale prima di voler aggiungere velocità...
Il sottosterzo non si verifica solo quando si perde carico sull'anteriore. Quando le ruote sono bloccate a causa di una frenata troppo potente, si può caricare l'avantreno quanto si vuole: l'auto non vuole girare e sottosterza, perché i nostri pneumatici hanno un limite di aderenza che non si può oltrepassare.
Torniamo alla nostra area piana, dove descrivete cerchi a velocità costante. Ora, sempre senza cambiare l'angolo del volante, mollate bruscamente l'acceleratore. Il muso dell'auto affonda e questa si avvicina all'interno della curva. Mollando bruscamente l'acceleratore, abbiamo generato un trasferimento di carico sull'anteriore, che dà più capacità direzionale alle ruote perché sono "appoggiate" al suolo. È per questo che, in curve veloci come la curva Dunlop di Le Mans o Blanchimont a Spa-Francorchamps, è importante non mollare l'acceleratore in piena curva, pena un retrotreno completamente scaricato che cercherà di passare davanti!
Qui si parla di "sovrasterzo da rilascio". È diverso dal sovrasterzo di "potenza", in cui basta schiacciare l'acceleratore su una trazione posteriore perché le ruote posteriori pattinino e l'auto parta di coda. Questo sovrasterzo è pericoloso per i non addetti ai lavori ed è eliminato sulle auto di serie dai costruttori, grazie a assetti "rassicuranti" e ad aiuti elettronici onnipresenti. Ma quando si disattiva l'ESP, attenzione al rilascio dell'acceleratore in curva veloce!
Entrare in curva in frenata
Questo trasferimento di carico sull'anteriore è uno dei punti più importanti della guida in circuito. Padroneggiarlo fa guadagnare secondi preziosi, ma è anche la cosa più difficile da imparare. Se si confrontano due piloti che arrivano nella stessa curva alla stessa velocità, uno con il piede sull'acceleratore e l'altro con il piede sul freno, le traiettorie saranno completamente diverse. Tutta l'arte della guida consiste nel dosare la pressione sui freni per "giocare" con il trasferimento di carico sull'asse anteriore in ingresso di curva. Questo permette di aumentare la capacità direzionale (quindi di aiutare l'auto a girare) mantenendo una velocità di percorrenza più alta. Qui si parla di inserimento in curva. Se un giorno un istruttore di scuola guida vi ha insegnato che, quando si gira, bisogna rimettere il piede sull'acceleratore, dovrete togliervelo dalla testa per guidare in circuito...
Matematica... sempre e ancora
Se mi lanciassi nella spiegazione matematica dei trasferimenti di carico longitudinali (dall'avanti all'indietro e viceversa) e trasversali (da sinistra a destra e viceversa), un solo numero della rivista non basterebbe, e dubito che abbiate voglia di seguire un corso di matematica avanzata prima di una giornata in pista! Vi do quindi una sola formula, per avere una visione dei parametri che influiscono sui trasferimenti di carico. Il trasferimento di carico longitudinale si esprime così:
Trasferimento di carico = M × γ × h / E
- M: la massa;
- γ: l'accelerazione o la decelerazione (espressa in g);
- h: l'altezza del baricentro;
- E: il passo.
Si capisce facilmente che una Formula 1, anche se ha una massa ridotta e un baricentro bassissimo, subisce un trasferimento di carico importante per via delle sue capacità di accelerazione e di decelerazione fortissime! Un'auto di serie, per esempio una Scénic, subisce una decelerazione massima di circa 1 g in una frenata d'emergenza con gomme di serie. Su una Formula 1, con gomme slick e carico aerodinamico, può arrivare fino a 4 g. Immaginate quindi l'importanza dei trasferimenti di carico, anche se sono pochissimo percepibili dall'esterno.
Questi trasferimenti di carico cercheremo di sfruttarli nella nostra guida. Direte: facile, freno più tardi di tutti, resto a fondo sui freni in ingresso, avrò un enorme trasferimento di carico e entrerò perfettamente nella mia curva con velocità. Ma non è un caso se padroneggiare i trasferimenti di carico è la cosa più difficile da imparare nella guida automobilistica...
Il cerchio di aderenza dello pneumatico
Prima di poter sfruttare i trasferimenti di carico, bisogna tenere conto dell'ambiente: pneumatici, stato della pista, meteo... È abbastanza facile capire che non si potrà sollecitare il contatto con il suolo allo stesso modo con bel tempo, con gomme slick su un fondo perfettamente liscio, e sotto la pioggia con gomme stradali usurate. Con molta aderenza ci si potrà permettere di caricare di più l'anteriore (forte pressione sui freni), mentre bisognerà essere più vigili quando c'è meno grip. Il meteo e il fondo sono parametri su cui non possiamo intervenire (a meno che non siate ricchissimi!): sta a noi piloti adattarci. Saremo limitati soprattutto dai nostri pneumatici che, a un certo punto, non accetteranno più la sollecitazione e scivoleranno. Questo limite può essere spostato in avanti migliorando la qualità delle gomme o aggiungendo carico aerodinamico, per esempio, ma ci sarà sempre un momento in cui lo pneumatico arriverà a saturazione.
Prendiamo l'esempio di una Formula 1, con gomme slick su una pista perfettamente asciutta, il cui pilota ha il volante sterzato e le ruote bloccate. La combinazione angolo del volante / pressione sui freni è oltre ciò che lo pneumatico può incassare: le ruote si bloccano e l'auto tira dritto. Anche ai massimi livelli, il materiale non fa tutto e bisogna rispettare certe regole.
Si immagina benissimo la situazione grazie a un grafico chiamato cerchio di aderenza dello pneumatico (o cerchio di Kamm), che in realtà non è un cerchio ma piuttosto un'ellisse. Permette di modellare lo sforzo che si può chiedere a uno pneumatico in funzione dell'accelerazione e dell'angolo del volante. Rappresenta il limite di aderenza: all'interno, aderisce; all'esterno, scivola. Si vede chiaramente che gli sforzi longitudinali sono incassati meglio dallo pneumatico rispetto a quelli trasversali. A seconda del tipo di pneumatico, questo "cerchio" varia: più o meno alto, più o meno largo.
Il lavoro dell'ABS
Quando si è in rettilineo e si frena, si cerca di stare nel punto A: si frena forte, fino al limite di aderenza dello pneumatico ma senza superarlo, altrimenti le ruote si bloccano. Se si sterza, si è obbligati a ridurre la pressione sui freni per non uscire dal cerchio e mantenere aderenza.
È esattamente il ruolo dell'ABS in una frenata d'emergenza: alleggerisce la pressione sui freni perché restiate nel cerchio di aderenza e manteniate così capacità direzionale. Senza ABS, quando le ruote sono bloccate, potete girarle quanto volete, non succede un granché e tirate dritto!
Guida
Interessiamoci ora alla nostra guida all'avvicinarsi di una curva. Sono nel punto A (sul cerchio di aderenza), con le ruote dritte, e ho appena fatto la migliore frenata della mia vita: tardi, forte e senza bloccare le ruote! Dovrò sterzare fino al punto B (in questo esempio, giro a destra). Devo seguire la linea del cerchio che va da A a B. In pratica, questo si traduce nel rilasciare la pressione sul pedale del freno man mano che giro il volante. Questo tipo di frenata si chiama frenata degressiva (trail braking), e rispetta la regola seguente: più sterzo, meno freno. Esiste un legame permanente tra ciò che fate al volante e ciò che fate ai pedali.
Mi chiederete: "Bello, ma quando smetto di frenare?" Vi rimando all'articolo sulle traiettorie del numero 1 di Racer's, che indica che si può riaccelerare in curva solo se l'auto è orientata verso l'uscita. Non c'è una verità universale sul punto in cui finisce la frenata. In una curva stretta, a raggio variabile, è spesso vicino al punto di corda, ma ogni curva ha le sue caratteristiche. Per determinarlo, dovrete tenere conto del vostro ambiente: auto utilizzata, fondo, pneumatici, meteo... Ma ricordate sempre che ciò che conta è preparare l'uscita di curva.
E la riaccelerazione?
Una volta che l'auto è orientata verso l'uscita di curva, posso pensare a riaccelerare. Ma se accelero troppo forte con le ruote sterzate, uscirò dal cerchio... La pressione sull'acceleratore deve quindi essere l'esatto opposto di quella esercitata durante la frenata degressiva. Si parla di accelerazione progressiva: più apro il volante, più posso accelerare...
Questo articolo è tratto dal numero 2 di Racer's, la rivista di Marc Peraldi. Grazie, Marc!
