Progetto ADAMo “Aerodinamica Digitale Adattativa per Motocicli”

 

Progetto ADAMo “Aerodinamica Digitale Adattativa per Motocicli”

 

Progetto ADAMo  “Aerodinamica Digitale Adattativa per Motocicli”
POR FESR 2014-2020 – Bando 1. Progetti Strategici di Ricerca e Sviluppo
Durata: 2017-2019
Budget totale progetto: 3.992.500,00€
Partenariato: CUBIT Scarl, Piaggio & C. SpA, PSM Srl, R.I.CO. Srl, Telcomms Srl, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – INFN, Università di Pisa – Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione.

Il progetto ADAMo, cofinanziato dalla Regione Toscana, prevede di sviluppare un sistema di aerodinamica attiva per applicazioni nell’ambito dei motocicli sfruttando superfici mobili e/o deformabili e/o soffianti. Il sistema ADAMo mira ad ottimizzare la configurazione aerodinamica in base alla reale situazione operativa e a fronte di un determinato obiettivo di usabilità selezionato dall’utente.

 

Idea alla base del progetto

La configurazione aerodinamica ottimale di un motociclo non è univoca ma varia a seconda di diversi fattori, dipendendo, in particolare, dalle specifiche condizioni operative (velocità, vento laterale, interferenza con altri veicoli, condizioni meteo, ecc.) e dai differenti obiettivi di usabilità (consumo, stabilità laterale, sicurezza, comfort, prestazioni, ecc.). Inoltre, diversamente da quanto accade per i veicoli chiusi, la configurazione ottimale risente anche di elementi come la postura e la taglia del pilota e la presenza o meno del passeggero. Con il termine “usabilità” si intende il grado in cui un prodotto può essere usato da un particolare utente per raggiungere l’obiettivo fissato.

Il progetto ADAMo mira a sviluppare di un sistema di aerodinamica attiva, nell’ambito dei motocicli, attraverso delle innovazioni nelle diverse componenti tecnologiche coinvolte nel sistema (sensori, trasmissione dati, architettura di calcolo HPC, strategia per l’aerodinamica attiva, evoluzione della App). Il sistema infatti è basato su metodologie di Software Defined Sensing in cui i nodi della rete wireless di sensori, interagendo con il dispositivo di sensing fisico, saranno in grado di ottenere tipologie di dati processati in modo differenziato in funzione delle specifiche richieste del sistema.

La realizzazione del sistema ADAMo prevede lo sviluppo di due data-base aerodinamici. Il primo, di caratterizzazione, sarà ottenuto sia mediante analisi CFD (Computational Fluid Dynamics) che prove in galleria del vento al fine di identificare le caratteristiche aerodinamiche del motociclo. Il secondo data-base, di ottimizzazione, conterrà le informazioni che definiscono la strategia di controllo del sistema di aerodinamica attiva.

 

Obiettivi tecnologi del progetto

Il progetto ADAMo si prefigge lo scopo di:

  • Sviluppare un sistema di aerodinamica attiva in ambito motociclistico che possa modificare il flusso aerodinamico in funzione delle particolari condizioni operative (velocità, vento laterale, interferenza con altri veicoli, condizioni meteo, ecc.), per migliorare le caratteristiche del veicolo in termini di prestazioni e/o consumi e/o sicurezza e/o comfort.
  • Sviluppare un’app mobile che consenta di selezionare la modalità operativa desiderata (es. comfort, protezione aria/acqua, consumi, maneggevolezza, stabilità, ecc.) e ricevere le opportune informazioni di ritorno, rendendole anche disponibili per un uso remoto.

Le tecniche di aerodinamica attiva, variando la geometria a seconda delle condizioni operative (ad esempio mediante meccanismi di ipersostentazione), offrono notevoli vantaggi in termini di prestazioni. In campo aeronautico, dove sono utilizzate da molti decenni,  permettono di adattare la forma dell’aereo alle specifiche condizioni e quindi di volare sempre con una forma ottimale, che varia, ad esempio, nelle fasi di decollo e di crociera.

Nonostante i grandi vantaggi che potrebbero derivarne, nel settore dei veicoli terrestri questa tecnica non è attualmente utilizzata; vi sono soltanto alcune applicazioni nell’ambito delle auto ad alte prestazioni, dove però le modifiche alla geometria non sono ottenute in funzione delle reali condizioni operative, ma secondo criteri fissi definiti in fase di progetto (ad esempio, il raggiungimento di una certa velocità del veicolo). Tali soluzioni, seppure semplificate e non offrendo un vero controllo attivo dell’aerodinamica, risultano comunque efficaci. Pur lontane dalle potenzialità di una metodologia che leghi le variazioni geometriche alle reali condizioni operative, esse dimostrano la notevole efficacia di un controllo attivo dell’aerodinamica.

 

Progetto ADAMo “Aerodinamica Digitale Adattativa per Motocicli”

La tecnica di aerodinamica attiva, come appena anticipato, nonostante i grandi vantaggi che ne potrebbero derivare, è stata utilizzata solamente per alcune applicazioni nel settore delle auto ad alte prestazioni. Il concetto infatti è stato sviluppato sulla Ferrari FXX (Lombardi G., Maganzi M., Caldirola L., Cannizzo F., Perrotta G., The Aerodynamics Development of the Ferrari FXX, 6th MIRA International Vehicle Aerodynamics Conference, Warwick (England), Oct. 2006) al fine di ridurre la resistenza ad una data velocità: in questo modo la vettura presenta due configurazioni differenti, una per la bassa velocità, caratterizzata da un alto carico verticale per la sicurezza, e una per l’alta velocità con una resistenza ridotta per diminuire il consumo di carburante.

 

In campo motociclistico, al momento, non risulta alcuna vera e propria applicazione di controllo attivo dell’aerodinamica del veicolo. Esistono dispositivi regolabili manualmente per migliorare il comfort del pilota su base ergonomica, quali i parabrezza regolabili meccanicamente (ad esempio, Piaggio X9 500, Piaggio Mp3 500) o elettricamente (ad esempio, Moto Guzzi Norge 1200, Gilera GP800). Esistono embrioni di appendici aerodinamiche fisse (mini alettoni) utilizzate in MotoGP, ma le peculiarità della dinamica del veicolo a due ruote ne limitano fortemente l’efficacia.

Implementando il sistema ADAMo, sarà possibile modificare il flusso, e quindi le forze, in modo ottimale relativamente dalla reale situazione operativa e considerando l’aspetto selezionato dal pilota (per esempio, riduzione del consumo, aumento della sicurezza, aumento del comfort, ecc.). Un approccio multi-obiettivo per la definizione dell’aerodinamica attiva può essere utilizzato nel processo di ottimizzazione, al fine di tener conto dei vari aspetti nello stesso momento. La procedura di ottimizzazione non sarà unica, ma ce ne sarà un numero tale da coprire le accoppiate “obiettivo di usabilità-condizione operativa”.

Nell’ambito del progetto si vogliono proporre sensori bidimensionali, eventualmente basati su tecnologia MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), riconfigurabili grazie all’impiego di una opportuna elettronica di condizionamento del sensore fisico. Sarà possibile progettare, costruire e testare un sensore in grado di acquisire dati sulla pressione sulla superficie aerodinamica e progettare e creare un sistema di sensori wireless in grado di raccogliere i dati di pressione con il più basso livello di invasione ambientale possibile.

La comunicazione tra sensori periferici ed unità centrale di comunicazione (UCC) avverrà in modalità wireless, con l’obiettivo di ottenere la massima flessibilità anche nel ricollocamento dei nodi sensori (mote) interconnessi ai dispositivi di sensing fisico (sensing devices). Tale comunicazione avverrà impiegando soluzioni relative a reti Wireless Sensor Networks a basso consumo energetico, bassa bit rate, e in generale, per le quali la perdita di informazione (a causa di errori in trasmissione) può non essere trascurabile.

 

Risultati attesi dal progetto

I risultati del progetto potranno essere utilizzati sia per evolvere le moto supersportive che, in generale, nell’ambito dei motocicli. L’aerodinamica adattativa infatti può essere rivolta anche tipi di veicoli impiegati per uso urbano e cittadino, e che, da un punto di vista di mercato, presentano una vendita superiore rispetto ai modelli di alte prestazioni.

Pertanto, da una prima analisi dell’impatto occupazionale, il progetto porterà ad un significativo incremento del personale delle aziende del partenariato. Tale ricaduta occupazionale potrà essere molto maggiore nel caso di applicazione diffusa nel mercato dei motocicli.

Grazie alla complementarietà di competenze messe in atto nel progetto ADAMo, sarà possibile sviluppare  soluzioni innovative non solo nell’ambito del settore dei motocicli, ma in generale nel settore del controllo attivo su veicoli (auto, navi, treni, etc.).

 

 

Progetto ADAMo “Aerodinamica Digitale Adattativa per Motocicli”

CUBIT. Progetto C​ubus finanziato nel quadro del POR FESR Toscana 2014-2020