Come fanno le barche dell'America's Cup a volare sull'acqua: il segreto dei foil

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Redazione Sport Redazione Sport   -   Le regate preliminari dell'America's Cup che si sono svolte nel golfo di Napoli hanno riportato sotto i riflettori una delle innovazioni più spettacolari della vela moderna: imbarcazioni che, letteralmente, volano sull'acqua. Non si tratta di un'espressione figurata. Gli AC40 scesi in mare in questi giorni e gli AC75 che saranno protagonisti dal 22 maggio al 18 luglio 2027 con la Louis Vuitton Cup e l'assegnazione della Coppa America raggiungono velocità impressionanti, fino a 100 chilometri orari, sollevandosi completamente sopra le onde.

Il principio delle ali mobili

Il cuore di questa tecnologia risiede nei foil, bracci asimmetrici a forma di esse realizzati interamente in carbonio che si estendono per circa quattro metri sui lati dello scafo. Funzionano come ali rovesciate: immergendosi fino a cinque metri di profondità, generano una forza verso l'alto che solleva la barca. Il principio è lo stesso degli aerei, come spiegano gli esperti di fluidodinamica, con la differenza che qui l'elemento in cui ci si muove è l'acqua e non l'aria. Una volta che lo scafo emerge, la resistenza diminuisce drasticamente e la velocità aumenta in modo esponenziale.

I foil possono essere usati in modo asimmetrico, con uno immerso e l'altro fuori dall'acqua, a seconda delle condizioni e delle necessità di navigazione, sfruttando l'interazione tra forze idrostatiche e idrodinamiche.

Autopilota e controllo di volo

Mantenere una barca di sette tonnellate in volo stabile non è semplice. Il regolamento impone limiti stringenti: ogni team può costruire al massimo tre nuove ali, nessuno può modificarne la forma, e la vera sfida consiste nel loro utilizzo ottimale. A bordo opera un sistema elettrico che regola automaticamente la posizione dei flap dei foil per mantenere l'imbarcazione stabile alla quota impostata.

Due dei quattro trimmer, posizionati nella parte posteriore dello scafo, coordinano i comandi fini basandosi sugli input che il sistema elabora istante per istante in base all'andamento della regata, alle condizioni del mare e del vento. È un equilibrio continuo, dove ogni minima variazione di assetto richiede aggiustamenti immediati.

La sfida ingegneristica

Dietro ogni barca c'è un lavoro imponente. Gli AC75 e gli AC40 sono costruiti interamente in fibra di carbonio, come le monoposto di Formula 1, e richiedono team di progettazione che nelle migliori squadre superano le duecento persone tra architetti navali, ingegneri meccatronici, esperti di idraulica, aerodinamica e software. Ogni AC75 monta tra i 300 e i 400 sensori e può contenere fino a 25.000 singoli componenti. Le ore di lavoro per costruire un esemplare sono stimate tra 65.000 e 90.000.

A bordo, gli atleti – spesso medagliati olimpici e campioni mondiali di foiling – devono combinare istinto, precisione e capacità decisionale immediata a velocità superiori ai 55 nodi.

Il limite della cavitazione

Esiste però un vincolo fisico che nessun progresso tecnologico può aggirare: la cavitazione. Quando un foil genera portanza, crea una zona di bassa pressione sulla sua superficie superiore. Oltre una certa soglia, tra i 50 e i 55 nodi per gli AC75, l'acqua inizia a formare bolle di vapore, riducendo l'efficienza del foil e rischiando danni strutturali quando le bolle implodono. Per questo motivo, nell'ultima Coppa America le barche si autolimitavano in poppa.

L'evoluzione verso foil sempre più piccoli, necessari per diminuire la resistenza idrodinamica, aumenta paradossalmente il rischio di cavitazione, perché un foil più piccolo deve generare una depressione più intensa per unità di area. È il confine teorico oltre il quale la tecnologia del volo sull'acqua non può spingersi, almeno con i materiali e i principi attuali.

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