Il Grip Circle nel SimRacing

Benvenuto in un nuovo articolo del blog a cura del nostro Esperto Setup e Telemetria Massimo Zecchinelli in cui approfondiamo il Grip Circle nel SimRacing.

Oggi approfondiamo il concetto di Grip Circle, il suo utilizzo in Telemetria nel mondo del Motorsport/SimRacing.

Prima di cominciare, è giusto partire con un breve riassunto di alcuni articoli scritti in passato, utili alla comprensione del grip circle.

Come già sottolineato nei precedenti articoli, il bilanciamento dell'auto è uno degli elementi più importanti ma anche tra i più complessi nell'arte della guida. 

Abbiamo visto come, a causa del fenomeno del load sensitivity, ogni qual volta la frenata, l'accelerazione o la sterzata provocano un trasferimento di carico, avvenga una perdita di grip.

L'obiettivo, quindi, è minimizzare questo trasferimento di carico guidando in maniera fluida.

Tanto meno bruscamente si frena, si accelera o si sterza, tanto più fluida risulterà la guida e tanto maggiore sarà il grip complessivo dell'auto.

In altre parole, è fondamentale non abusare del grip fornito dagli pneumatici. 

Per questo, è importante controllare il trasferimento di carico attraverso gli input di guida.

È essenziale mantenere la guida il più fluida e scorrevole possibile perché, se ad esempio giri bruscamente il volante in curva, il carico si sposterà immediatamente verso l'esterno, riducendo in una frazione di secondo la trazione totale.

Devi, perciò, attendere che l'auto si stabilizzi e si bilanci nuovamente prima di poter affrontare la curva al limite e accelerare verso l'uscita.

Guidare in maniera opposta, scomposta ed inutilmente aggressiva, comporterebbe solo una perdita di tempo sul lap time.

In sostanza, essere più fluidi vuol dire essere più veloci in pista.

Bisogna sempre ricordare che ogni pneumatico possiede un quantitativo specifico di grip.

Sarebbe stupendo se, più carico verticale sullo pneumatico aggiungiamo, più il grip aumenta senza controindicazioni all'infinito. 

Ma la realtà è che ogni pneumatico ha un limite di sopportazione del carico e, superando tale limite, l'auto tende a perdere il controllo, sbandando o scivolando.

Guidare con fluidità, quindi, aumenta la probabilità di restare entro il limite di aderenza degli pneumatici, dato che un pneumatico può raggiungere un limite di aderenza, e quindi di grip, più elevato se questo è stato raggiunto gradualmente.

Ad esempio, se affronti una curva con un movimento brusco di volante o freni improvvisamente in preda al panico, non permetti alle gomme di sviluppare le loro forze di grip di adesione in modo graduale, rendendo difficile il mantenimento del grip sulla pista.

Di conseguenza, ti troverai a lottare contro uno slittamento o una sbandata. 

Il limite di aderenza di un pneumatico può essere paragonato alla forza necessaria per spezzare una corda.

Se tiri l'estremità della corda gradualmente e con delicatezza, ci vorrà molta forza per romperla; invece, se effettui un movimento rapido e brusco, la corda si spezzerà con molto meno sforzo. 

Questa analogia si applica anche al limite di grip di uno pneumatico: più lentamente costruisci il limite di grip in curva dei tuoi pneumatici, maggiore sarà il grip totale che riusciranno a generare.

Ogni azione che compi dovrebbe essere eseguita con fluidità.

Quando affronti una curva, è fondamentale girare il volante con la massima dolcezza e lentezza.

La fluidità nella guida è più importante della velocità stessa; la velocità aumenterà naturalmente con la pratica.

Tentare di guidare velocemente, prima di aver imparato a essere fluidi, è un errore. 

Non si raggiunge la massima velocità senza prima aver padroneggiato la fluidità nella guida.

Lascia che la velocità cresca in modo naturale e progressivo, perché più le tue manovre saranno lente e fluide, maggiore sarà il controllo che avrai e, di conseguenza, più veloce potrà andare la tua auto. 

E proprio in relazione alla fluidità di guida, analizziamo e approfondiamo ora una delle tecniche più redditizie ma allo stesso tempo più difficili da padroneggiare: il Trail-Braking.

Il Trail Braking è quella tecnica di frenata che implica il mantenimento della fase frenante mentre si inizia l'ingresso in curva.

In pratica, significa che si continua a frenare mentre si comincia a sterzare.

Questa tecnica ha chiaramente una finalità ben precisa, che vedremo ora nel dettaglio.

Grazie al Grip Circle, che è un metodo semplice e visivo per rappresentare le prestazioni di un pilota in pista, possiamo comprendere meglio questa tecnica.

Essenzialmente, il Grip Circle è un grafico XY (cartesiano) generato da un sistema di acquisizione dati che registra le forze G subite dall'auto durante la guida in pista nelle fasi di frenata, accelerazione e sterzata, ovvero in curva.

L'unità di misura impiegata è la forza G, ovvero l'accelerazione relativa alla gravità terrestre. 

Ad esempio, se un'auto pesa intorno ai 1300 kg, come la nuova Ferrari 296 GT3, e affronta una curva con una forza di 2G, si ha una forza centrifuga di 2600 kg che spinge l'auto verso l'esterno.

Considera che uno pneumatico ha limiti di aderenza relativamente simili in ogni direzione, sia in frenata, in curva o in accelerazione, supponiamo di 2G. 

In altre parole, l'auto e lo pneumatico insieme sono capaci di frenare a 2G, di girare in curva a 2G e di accelerare a 2G, prima che gli pneumatici stessi perdano aderenza e inizino a scivolare.

Di fatto, vuol dire che superando questo limite di aderenza sarai rallentato o, in caso di mancato controllo, finirai in testacoda. 

Ma allo stesso modo, vuol dire che, se non sfrutti appieno l'aderenza disponibile degli pneumatici, la tua velocità sarà comunque inferiore.

In sostanza, il Grip Circle rappresenta una visualizzazione grafica del limite massimo di aderenza che un'auto può generare.

Immaginando di posizionare l'auto al centro di un grafico XY, il cerchio disegnato intorno all'auto simboleggia il massimo grip disponibile degli pneumatici.

Dove il cerchio interseca l'asse Y in positivo, si ha il punto di massima accelerazione dell'auto, mentre il punto in cui il cerchio interseca l'asse Y in posizione negativa indica il massimo punto di frenata. 

Analogamente, il punto dove il cerchio taglia l'asse X in posizione negativa corrisponde al punto di massima sterzata a destra e dove interseca l'asse X in posizione positiva indica il punto di massima sterzata a sinistra.

Qualsiasi punto all'interno di questo cerchio indica che l'auto ha ancora grip; al di fuori di esso, l'auto sta scivolando.

È da notare però che una certa misura di scivolamento è considerata accettabile quando si guida ad alta velocità. 

Una piccola percentuale di slittamento, generalmente tra il 5 e l'8%, è anzi propizia per il tempo sul giro. 

In una situazione unidirezionale come una frenata completa, questo concetto è relativamente semplice da visualizzare.

Tuttavia, le cose diventano più complicate quando si combinano azioni come sterzata a sinistra o a destra con accelerazione o frenata.

Non è possibile sfruttare contemporaneamente il 100% dell'acceleratore e il 100% della sterzata, ad esempio, perché estendendo le linee fino alle loro intersezioni si uscirebbe fuori dal Grip Circle. 

Se, però, si utilizzano parzialmente gas o freno e volante, allora è possibile capire quanto di ciascun input si può impiegare contemporaneamente.

Questo diventa particolarmente interessante nelle situazioni vicine ai limiti estremi. 

Se si è al limite massimo in una curva, qualsiasi aggiunta di accelerazione o freno porterà al superamento del limite di aderenza, causando la perdita di controllo. 

Ma se il volante non è completamente girato e quindi si richiede meno forza nella curva, si crea spazio per aumentare la percentuale di acceleratore utilizzabile.

In fase di frenata, invece, si può frenare al 100% in rettilineo, ma quando si inizia a sterzare è necessario ridurre la pressione del freno in proporzione alla quantità di sterzata richiesta.

Utilizzando una tecnica di guida adeguata, la traiettoria sul grafico tenderà a seguire il Grip Circle, indicando che stai sfruttando al massimo la capacità delle tue gomme. 

Facciamo un esempio con due piloti che devono affrontare una curva a destra nel transito da una forza direzionale all'altra, come dal momento della frenata all'inizio della sterzata.

Esistono due metodologie per passare da un tipo di trazione all'altro.

Una possibilità è quella di rilasciare bruscamente i freni non appena si conclude la fase di frenata, dove si è frenato a 2G, e poi sterzare per affrontare la curva, raggiungendo fino a 2G di forza laterale. 

L'alternativa consiste nel rilasciare gradualmente i freni, aumentando contemporaneamente l'angolo di sterzo in modo che le due azioni si sovrappongano nell'approccio alla curva.

Quest'ultimo metodo è conosciuto proprio come Trail-Braking.

Nel primo caso, l'auto, per un breve lasso di tempo, anche solo una frazione di secondo, non sta sfruttando pienamente le gomme.

Non venendo utilizzate al loro massimo potenziale, causeranno una perdita di tempo, per quanto minima, poiché l'auto non può passare subito dalla frenata in rettilineo all'entrata in curva. 

Al contrario, nel secondo scenario, il pilota sta sfruttando al massimo il grip offerto dagli pneumatici, riuscendo a mantenere l'auto al limite esterno del grafico del Grip Circle, consentendogli una guida molto più rapida.

Quest'approccio favorisce anche la generazione di forze di grip ottimali, perché appunto sono costruite forze che, poi, a loro volta, aumentano la velocità in curva.

L'obiettivo, come indicato dal Traction Circle e illustrato graficamente, è quello di ridurre progressivamente la pressione sui freni mentre si entra in curva, il Trail-Braking. 

In pratica, si tratta di frenare al 100% del limite di trazione, 2G nel nostro esempio, lungo il rettilineo fino all'approccio alla curva, per poi iniziare a rilasciare i freni mentre si inizia a sterzare. 

In questo modo, si cambia progressivamente una parte della forza frenante con la forza richiesta per l'ingresso in curva: 90% di frenata, 10% in curva; 75% di frenata, 25% in curva; e così via, fino a raggiungere il limite in curva, utilizzando quindi il 100% del grip disponibile a 2G.

Man mano che la traiettoria in curva diventa più diretta, liberando l'auto il più presto possibile, si preparano gli pneumatici per la fase di accelerazione: 90% in curva, 10% accelerazione; 75% in curva, 25% accelerazione; 50% in curva, 50% in accelerazione; e così via.

Per imparare a leggere ed interpretare i dati telemetrici forniti dal Grip Circle, ci possiamo aiutare con questa immagine, dividendone, in pratica, uno ipotetico in zone colorate. 

Partendo dall'alto, abbiamo colorato in viola la zona di Pure Acceleration, l'accelerazione pura, quando cioè stiamo solo dando gas in linea retta. 

Poi, in verd,e abbiamo la zona relativa alla fase di accelerazione combinata, ovvero all'utilizzo di acceleratore e sterzo in uscita dalle curve a sinistra.

A seguire, in celeste, la zona di pure cornering, ovvero la sterzata pura, quando cioè stiamo solo utilizzando il volante per curvare verso sinistra.

In giallo, la zona di Trail Braking, quando ovviamente stiamo utilizzando il freno e lo sterzo per le curve a sinistra.

E infine, in marrone, la zona di pure braking, quella cioè in cui stiamo esclusivamente usando il pedale del freno per una violenta frenata in linea retta.

Chiudono il cerchio, è proprio il caso di dirlo, le zone a specchio verso le curve a destra.

Grazie alla telemetria, possiamo mettere a confronto il Grip Circle di due giri sul tracciato del Nurburgring effettuati con la Porsche 991 GT3 su Assetto Corsa Competizione. 

Come possibile vedere, il pilota più veloce, i cui dati sono colorati in celeste, ha un Grip Circle ben più ampio dell'altro pilota, i cui dati sono di colore rosso.

Se andiamo a tracciare i bordi, vediamo chiaramente come, ripensando all'esempio di prima, il pilota più lento abbia lasciato tantissimi decimi, anzi secondi, sul lap-time, visto che sia in accelerazione in combinata che in Trail-Braking, non è stato in grado di sfruttare tutto il grip disponibile della gomma.

Chiaramente, rispetto alla teoria, il cerchio ha una forma effettiva che va leggermente da vettura a vettura.

Un Grip Circle di una vettura di Formula 1 sarà, ovviamente, diverso da quello di una vettura GT3 e così via, producendo in ogni caso un Grip Circle leggermente schiacciato sulla parte superiore, dato che i maggiori G longitudinali vengono sempre raggiunti in frenata e non in accelerazione.

In ogni caso, il top driver opererà sempre al limite del Grip Circle, perché utilizzare la massima quantità di grip disponibile si tradurrà automaticamente in lap time inferiori.

Il segreto del Grip Circle sta proprio nella sovrapposizione graduale e bilanciata di frenata, sterzata e accelerazione.

Se esegui tutta la frenata prima di iniziare a girare, non solo sprechi gran parte del potenziale del grip delle gomme, ma anche la tua guida risulterà più lenta.

È fondamentale guidare al limite, combinando e bilanciando frenata, sterzata e accelerazione in modo tale da sfruttare al massimo la trazione delle gomme sul bordo del Grip Circle.

Questo è quello che porta ad ottenere tempi sul giro più rapidi.

Ricorda che gli pneumatici hanno un limite di grip.

Perciò, se stai utilizzando il 100% della loro forza di trazione in curva, non puoi dedicare nemmeno l'1% all'accelerazione.

Se stai sfruttando tutto il grip per frenare, non puoi aspettarti di poterlo utilizzare anche in curva senza prima ridurre la frenata. 

Se stai utilizzando tutto il grip in curva, non puoi usarne altro per l'accelerazione fino a quando non inizi a rilasciare i freni o a ridurre la sterzata raddrizzando il volante.

Un suggerimento per tener a mente questa essenziale interazione tra accelerazione, frenata e sterzata è quello di immaginare che il pedale dell'acceleratore e del freno siano collegati al volante. 

Maggiore è l'angolo di sterzata, minore dovrà essere la pressione sui pedali del freno e dell'acceleratore. 

Inversamente, una maggiore pressione sui pedali implica un minore angolo di sterzata.

Un eccessivo angolo di sterzata, invece, abbinato a una pressione troppo forte sul pedale, farà superare alle gomme i loro limiti di trazione, solitamente all'anteriore o al posteriore, inducendo perciò sottosterzo o sovrasterzo.

Questo può portare a credere erroneamente che ci sia un problema di bilanciamento nel setup, quando nella maggior parte dei casi, in realtà, è la tecnica di guida a richiedere troppo alle gomme anteriori o posteriori, portandole oltre i loro limiti strutturali.

Il Grip Circle dimostra proprio questo, e cioè che la chiave per guidare veloce è bilanciare l'applicazione dei pedali con l'angolo di sterzata.

Se impari come sovrapporre frenata, sterzata ed accelerazione, riuscirai anche tu a guidare al limite.

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