DENTRO L’AC75 – LE ULTIME TENDENZE NEL DESIGN DEI FOIL

Dal molo si vedono una serie di telecamere puntate sui foil praticamente da ogni angolazione. Cosa guardano? Le telecamere cercano in genere di rilevare la cavitazione, la ventilazione (aria aspirata dalla superficie, un problema a sé stante e spesso il più grave in prossimità delle estremità), il comportamento del flusso (dovuto a irregolarità o vernice), il movimento dei flap e il modo in cui il foil si flette, vibra e si torce sotto carico.

Stando a bordo di un AC75 e guardando verso il basso, fa quasi paura pensare che lo scafo sia sostenuto da qualcosa di apparentemente così piccolo, ma in realtà l’ala del foil deve sollevare dall’acqua una barca che pesa diverse tonnellate, generare la forza laterale necessaria per risalire il vento, resistere a carichi idrodinamici enormi e rimanere governabile su tutta una gamma di velocità, da quella di decollo fino a oltre 55 nodi. E deve fare tutto questo creando la minima resistenza possibile.

Questi fondamentali compromessi hanno guidato lo sviluppo dei foil dell’AC75 sin dalla nascita della classe. Per la Louis Vuitton 38a America’s Cup, tuttavia, i progettisti conoscono il problema molto meglio rispetto al 2021. Il risultato è un’affascinante convergenza verso ali dei foil ad elevato allungamento o ‘high aspect’ (riferito al rapporto elevato tra lunghezza e larghezza della forma) e sempre più raffinate, ma con alcune nuove, importanti riflessioni su peso, decollo, controllo e range operativo dell’ala.

LA FORMA ALLUNGATA LA FA ANCORA DA PADRONA

La tendenza generale rimane quella di avere delle ali lunghe e relativamente strette. Dal punto di vista idrodinamico il vantaggio è evidente. Aumentare l’apertura riducendo la larghezza dell’ala aumenta le proporzioni e riduce la resistenza indotta. In termini semplici, un’ala lunga ed efficiente può generare la portanza richiesta sprecando meno energia nei vortici che si creano alle sue estremità.

Il regolamento della classe AC75 colloca il foil all’interno di uno spazio progettuale rigorosamente definito, quindi i team non possono semplicemente allungare l’ala. La sfida consiste nell’ottenere la massima apertura alare utile e la massima efficienza possibili all’interno del limite prescritto.

Già a Barcellona, i team di punta avevano raffinato il design dei foil per convergere verso un ‘high aspect’, una forma allungata. È prevedibile che questa filosofia continui, ma il massimo rapporto in termini di allungamento non equivale automaticamente alle massime prestazioni. Un foil molto stretto deve produrre una portanza sufficiente a far decollare l’AC75 con vento leggero e deve anche avere una struttura abbastanza robusta da resistere a carichi straordinari, incorporare il meccanismo dei flap e funzionare in un’ampia gamma di velocità. Questo determina uno dei compromessi centrali del design dell’AC75: abbastanza largo per decollare, ma abbastanza piccolo per essere veloce. Un ‘high aspect’ riduce la resistenza indotta, che conta soprattutto a bassa velocità (decollo, vento leggero, all’uscita dalle manovre). Il decollo diventa più difficile a causa della minore superficie e la minore larghezza (misurata nel senso longitudinale della barca), non delle proporzioni in sé. Alla velocità massima, la resistenza per attrito è la componente predominante, quindi quello che conta è avere una superficie minore e sezioni più sottili.

NAPOLI CAMBIA TUTTO

La sede dove avranno luogo le regate ha un’importanza enorme. L’intensità del vento dichiarata accettabile per l’AC38 va da 6,5 a 23 nodi, con un’enfasi notevole sulla fascia più bassa. Questo è importante perché l’area del foil, che sembra inutilmente grande quando un AC75 viaggia a 50 nodi, può diventare estremamente preziosa quando la barca sta cercando disperatamente di decollare con un vento di sei nodi e mezzo o sette.

I progettisti, quindi, non stanno semplicemente cercando il foil con la resistenza aerodinamica più bassa alla velocità massima. Stanno progettando il foil migliore in funzione dell’intera regata, valutando fattori quali la velocità di decollo, la velocità del vento, la perdita di inerzia durante le virate e le strambate e la riaccelerazione subito dopo, la capacità di rimanere in volo durante i cali di vento e il comportamento della barca quando tocca l’acqua.

L’AC75 più veloce sul campo di regata, quindi, potrebbe non essere quello con il foil in grado di produrre la massima velocità assoluta. Potrebbe invece essere quello il cui foil ha un’efficienza in volo che dura più a lungo, in proporzione, durante la regata.

Il foil può anche diventare meno tollerante durante le manovre, quando la velocità cala temporaneamente e la barca ha bisogno di una portanza notevole, proprio nel momento in cui il flusso sui foil è meno stabile. È per questo che i progettisti parlano sempre più spesso dell’intero “pacchetto prestazionale”, piuttosto che semplicemente della velocità massima. Il foil perfetto per Napoli potrebbe sacrificare una frazione di prestazione a 52 nodi se ne guadagna in modo significativo a 18, 25 o 35 nodi.

LA SEZIONE DIVENTA SEMPRE PIÙ INTELLIGENTE

L'apertura alare e la superficie dell'ala sono solo gli aspetti più visibili della questione. La forma della sezione trasversale del foil è altrettanto importante. Una sezione più spessa può offrire vantaggi strutturali e funzionare efficacemente con coefficienti di portanza elevati, ma lo spessore comporta generalmente un aumento della resistenza. Una sezione più sottile può essere incredibilmente veloce, ma diventa più complessa a livello strutturale e potenzialmente meno tollerante nell’intero intervallo in cui si trova a operare.

A ciò si aggiunge un altro nemico: la “cavitazione” – e più la sezione è spessa, prima la cavitazione si presenta.

A velocità estreme, la pressione su alcune parti del foil può diminuire al punto da far vaporizza localmente l’acqua, producendo cavità che alterano drasticamente il comportamento del foil. Rilevare questa situazione è uno dei compiti principali delle telecamere montate sui foil in varie angolazioni.

I progettisti hanno quindi bisogno di sezioni che rimangano efficienti a velocità molto elevate senza comprometterne le caratteristiche necessarie per il decollo a bassa velocità. Questo è uno dei motivi per cui la progettazione dei foil dell’AC75 è così difficile, poiché alla stessa ala viene richiesto di comportarsi sia come foil ad alta portanza per il decollo, sia come foil ad alta velocità e bassa resistenza aerodinamica.

IL FLAP CAMBIA TUTTO

La grande arma dell’AC75 per risolvere questa contraddizione è il flap mobile posizionato sul lato d’uscita. Anziché modificare l’angolo dell’intera ala, il flap altera la curvatura effettiva della sezione. A velocità inferiori, un flap maggiore può generare portanza aggiuntiva. Man mano che la velocità aumenta, la necessità di utilizzare il flap si riduce e il foil cambia effettivamente marcia, rendendo inscindibile il design dell’ala e del flap.

Un’ala splendidamente efficiente con un’architettura del flap inadeguata non produrrà un AC75 veloce. I progettisti devono considerare la posizione della cerniera, la larghezza del flap, la rigidità strutturale, la tenuta e la continuità della transizione geometrica tra l’ala fissa e la superficie mobile.

Per questo ciclo dell’America’s Cup, i team possono costruire cinque nuovi flap e tre nuove ali, mentre i componenti preesistenti possono essere modificati entro limiti definiti. I team dispongono di tre ali preesistenti e tre flap preesistenti, che possono essere modificati ma devono mantenere il 60% della loro massa rispetto all’AC37.
Questa stessa ripartizione la dice lunga. Il flap non è un accessorio, è una componente fondamentale dello sviluppo.

IL SISTEMA DI CONTROLLO È PARTE INTEGRANTE DELLA PROGETTAZIONE DEL FOIL

Forse il cambio concettuale più significativo è che non ha più molto senso parlare di un foil AC75 indipendentemente dal suo sistema di controllo. Un foil teoricamente più veloce potrebbe rivelarsi inutile se fosse troppo difficile da controllare. Il flap viene continuamente regolato per gestire la portanza e, di conseguenza, l’altezza di navigazione e l’inclinazione della barca. Il beccheggio, intanto, viene controllato principalmente tramite l’alettone sul timone. Migliore è l’architettura del sistema di controllo, maggiore le potenzialità che i progettisti hanno per ottimizzare in modo aggressivo il foil.

Un foil stabile e tollerante può anche sopportare un sistema di controllo relativamente approssimativo. Un foil a bassissima resistenza che opera vicino ai propri limiti può richiedere un posizionamento del flap e un controllo di volo eccezionalmente precisi, ed è qui che il software si intreccia sempre più con l’idrodinamica. Il progettista del foil può effettivamente chiedersi: fino a che punto può essere 'difficile' un foil perché i velisti e il sistema di controllo riescano a gestirlo con successo? Questa domanda potrebbe definire la prossima generazione di design.

L’ALA DI GABBIANO RIMANE

Una caratteristica evidente dei foil più efficienti di Barcellona era la loro geometria vista di fronte. 

Il pacchetto di foil vincente di ETNZ su Taihoro aveva una forma sottile ad ala di gabbiano, con le estremità leggermente all’insù. Tale geometria si è mantenuta su Taihoro per tutto il programma di sviluppo del 2026.

Queste forme tridimensionali consentono ai progettisti di intervenire su diversi aspetti contemporaneamente: apertura alare effettiva, distribuzione della portanza, comportamento delle estremità, configurazione strutturale e rapporto tra forze verticali e laterali. Non è necessario che il foil abbia la forma perfettamente diritta e orizzontale di un’ala di aereo. Al contrario, la geometria può essere utilizzata per influenzare dove e come vengono generate le forze idrodinamiche. Aspettatevi versioni sempre più raffinate dei foil, piuttosto che forme drasticamente diverse.

LA GIUNZIONE PUÒ COSTARE CARA

Un altro punto cruciale per i progettisti è il punto in cui l’ala del foil incontra il braccio verticale. Qualsiasi giunzione tra superfici idrodinamiche crea interferenze ed è lì che i flussi interagiscono, i campi di pressione si scontrano e si genera resistenza.

I progettisti dedicano quindi uno sforzo enorme alla carenatura attorno alla giunzione tra braccio del foil e ala. Durante la Coppa a Barcellona, alcuni team hanno sviluppato importanti carenature e strutture di zavorra in quest’area. La configurazione 2026 di ETNZ inizialmente ha mostrato una significativa riduzione del volume della struttura sporgente verso prua presente durante l’AC37, e il team ha anche confermato che era stato rimosso del peso dal pacchetto del foil. Lo sviluppo successivo è proseguito concentrandosi proprio in quest’area. Ciò evidenzia un’altra tendenza importante: la distribuzione della massa è parte integrante della progettazione dei foil.

IL PESO CONTA DUE VOLTE
Ogni chilogrammo all’interno dell’ala di un foil ha due impatti. Innanzitutto, contribuisce alla distribuzione complessiva del peso dell'imbarcazione. In secondo luogo, poiché il foil è posizionato lontano dalla linea centrale della barca quando è dispiegato, la massa del foil sopravento sollevato aggiunge un momento raddrizzante; quella del foil sottovento invece agisce leggermente nella direzione opposta.

Storicamente, i team hanno utilizzato materiali densi e zavorra posizionata strategicamente all’interno dei pacchetti dei foil per soddisfare i requisiti del regolamento, collocando al contempo il peso nei punti in cui garantisce vantaggi prestazionali. Ma le regole di questo ciclo di Coppa introducono un’architettura complessiva diversa, con l’eliminazione dei ciclisti e l’energia elettrica immagazzinata nelle batterie, che modifica l’equazione del peso interno. Vale la pena notare che ogni gruppo alare deve pesare tra i 550 e i 580 kg, quindi, in effetti, tutto ruota attorno a questa questione: dove va a finire quella massa e a come viene distribuita.

FLEX – LA PROSSIMA FRONTIERA?

Un altro ambito intrigante è il comportamento strutturale controllato. Nessun foil è perfettamente rigido. Sotto diverse tonnellate di carico idrodinamico si flette e si torce e, tradizionalmente, tale deformazione è considerata come qualcosa da ridurre al minimo, ma la moderna ingegneria dei compositi consente ai progettisti di pensare in modo diverso.

Se la deformazione può essere prevista con precisione, il foil senza carico può teoricamente essere progettato in modo tale che, sotto un carico specifico, assuma una forma più desiderabile dal punto di vista operativo. Nel Regolamento di Classe, la 'flessione del foil' è l'area flessibile in cui il flap incontra l’ala (fondamentalmente una cerniera flessibile). È limitata in larghezza e può deformarsi solo quando il flap si muove. Altrove, la forma senza carico è strettamente controllata, ma l’ala può comunque piegarsi e torcersi sotto carico. La difficoltà sta nel fatto che il foil deve funzionare con carichi molto diversi tra loro. Una forma ottimizzata per flettersi a 45 nodi potrebbe comportarsi diversamente a 25 nodi, quindi la sfida sta nel range.

LA BATTAGLIA CHE ANCORA NON RIUSCIAMO A VEDERE

Il punto più importante riguardo allo sviluppo dei foil per l’AC38 è che non abbiamo ancora visto le soluzioni definitive adottate dai team. ETNZ, Luna Rossa e La Roche-Posay Racing Team hanno dedicato il loro tempo in allenamento nel 2026 a imparare a utilizzare le attrezzature preesistenti, sviluppando contemporaneamente ciò che verrà dopo - e le regole incoraggiano proprio questo approccio. Con solo tre ali nuove consentite dal regolamento, queste sono elementi preziosi e nessuno vuole svelare la propria arma da regata in anticipo, se non strettamente necessario - ma ciò che possiamo già vedere è la direzione che stanno prendendo.

Gli scafi AC75 in regata a Napoli avranno forme ffamiliari e saranno già noti. Ciò che si nasconde al loro interno potrebbe non esserlo. Dopo Barcellona Dan Bernasconi ha fatto una valutazione rivelatrice quando ha affermato che le differenze tra gli scafi erano diventate quasi insignificanti in termini di prestazioni e che i miglioramenti riguardavano esclusivamente i foil e i sistemi. “I progettisti ritenevano ancora che in quelle aree ci fosse un margine di miglioramento in termini di prestazioni.”

Dovremo aspettare per vedere esattamente quanta prestazione sia ancora possibile ottenere.

Magnus Wheatley