Investigando o lado técnico da F1

A F1 vem, nos últimos anos, passando por um período de muitas modificações aerodinâmicas de temporada a temporada. Depois de ver um “festival” de apêndices aerodinâmicos no F1.08 da BMW em 2008, os tão falados difusores duplos da Brawn em 2009, temos agora, em 2010, um prato cheio para os amantes do lado técnico da F1. E, que além de trazer soluções, deixam muitas dúvidas em cada um de nós….

Para citar os exemplos mais “impactantes” em relação a aerodinâmica dos F1 em 2010, temos, talvez, disparadamente, o F-Duct como tema principal. Difusores duplos, suspensão ativa da Red Bull e outros assuntos serão discutidos neste post técnico especial do Blog. Vamos lá então.

  • SUSPENSÃO ATIVA

A Red Bull foi  grande “precursora” da tal suspensão ativa. Muito se discutiu se esta seria ilegal ou não, a FIA na verdade checou o carro da equipe antes das reclamações da McLaren por parte dos sistema e algo diferente deve ter sido encontrado, porém dentro do regulamento. Se tratava, tratava porque a FIA aparentemente proibiu o sistema para a etapa chinesa e para diante também, de mudar a altura da suspensão enquanto o carro estava no parque fechado, logo após dele ter participado do Qualifyng.

Tivemos várias teorias aqui no blog, muitas delas interessantíssimas, porém, no que se parece, o assunto morreu. Só para quem não percebeu algumas coisas.

Bom, antes de falar sobre isso, está aqui uma explicação com a ajuda do excelente site Scarbs F1 sobre o sistema da suspensão, postado a duas semanas:

Como já se sabe, a proibição do reabastecimento cria enormes diferenças de peso entre a qualificação e a corrida. Este passeio altera consideravelmente a altura o assoalho do monoposto(por normas de F1). Já na diferença de apenas 20-30mm do chão a aerodinâmica carros depende de uma altura baixa de passeio para criar downforce máximo. Igualmente com o passeio muito baixo a altura cria um desgaste dos carros. Além disso, no Parque Fechado, a regra impede que as equipes alterem as configurações entre qualificação e a corrida, para que os times precisam chegar a um compromisso em configurar o combustível justamente nesse espaço de tempo.

No entanto, se uma equipe fosse capaz de encontrar uma maneira (legal) de alterar a altura do passeio entre ou mesmo através da corrida, então eles têm um conjunto ideal para poder configurar o carro a cada fim de semana. Sabemos que as equipes têm altura ajustadores de passeio que pode ser ajustado no pit stop, elas não costumam ser usados, e, como eles não podem ser utilizados até o primeiro pit stop e como agora se costuma para 1 vez, pode parecer mais uma complicação…

Suspensão:

A suspensão nos carros de F1 tende a adotar formatos semelhantes, tanto frontal como traseiro. A  altura da mola de amortecimento é fornecida por uma haste (ou haste de tração (para Red Bulls suspensão traseira), que é o mesmo, mas invertido) que opera um balancim, e este espaço tem alavancas de operação da mola de barra de torção, amortecedores e ainda um terceiro amortecedor. A altura da roda é definida pelo ângulo da barra de torção em suas estrias e afinado pelos calços na haste.

Ela é controlada pelo amortecedor alçado, mas somente quando as cargas  comprimem a suspensão elevada em alta velocidade é que o amortecedor tem  alçada para o curso livre antes de começar a adicionar e endurecer a suspensão. Mas isso não pode ser usado para ajustar a altura do da suspensão quando ele sai a pista (a polêmica).

Uma solução apresentada foi um sistema de catraca que mantém a altura de passeio artificialmente baixo com uma suspensão de carga leve e destrava quando o carro está mais fortemente “alimentado”. Acho isso difícil de acreditar, já que a suspensão vê grande variação na carga de todo o curso…

A menos que uma solução que exigisse uma atiltude de suspensão, que não pode ser visto na pista, como levantar as duas rodas para comprimir o carro além dos limites normais para liberar o mecanismo. isto poderia ser feito legalmente nos boxes com o conhecimento da FIA.

Outra solução que parece mais viável é o uso do cilindro de gás de carga dentro do amortecedor. Este cilindro, normalmente, serve para compensar o movimento da haste do amortecedor no interior do corpo dele. acreditava-se que, se a equipe fosse capaz de sobre-pressurizar o sistema após a qualificação com uma baixa pressão, seria prolongar o amortecedor, aumentar a altura do passeio, a fim de compensar na corrida, a carga de combustível.

Uma teoria mais é que os amortecedores são sensíveis à temperatura, por exemplo, amortecedores cooler poderia proporcionar uma menor altura na corrida. Seria possível prever um processo onde as equipes  ussasem o cilindro para reduzir o volume do gás e diminuiria a altura do passeio antes do qualifyng. Então, o carro retorna para a temperatura ambiente e aumenta a pressão da altura. Assim ele estará pronto para a corrida.

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Continuando com o que eu dizia, umas teorias foram lançadas ontem, durante um interessantes bate-papo entre Claudio Cardoso e KBK. Nele, várias informações chaves foram tiradas, e coloco elas a prova aqui.

E uma delas, foi tirado o assunto de que a Ferrari é o time que mais sofre com a suspensão. Isso, a Ferrari. Como podemos perceber na hora de que Felipe e Fernando vão trocar seus pneus, os tempos obtidos não são os mais rápidos. É “simples”. A Scuderia montou um sistema mecânico que, na hora do Pit Stop, ele “abaixa” o carro- algo como a suspensão ativa da Red Bull, só que na corrida em si. Se isso for verdade, não sabemos, mas muito provavelmente ainda teremos muito a falar sobre esse sistema. Isso eu não duvido.

  • SUSPENSÃO DA MERCEDES

E já que estamos falando de suspensão, entra em cena o caso que Schumacher vem passando na Mercedes. O heptacampeão mundial vem sofrendo com o acerto de seu carro e o que se falou seria de um eventual problema do Chassis. Por isso mesmo a equipe irá trocar o de Michael para Barcelona e já está em trabalho de um W01 “B”, procurando adequá-lo as condições de pilotagem de Schumacher e “alongando” o Chassi.

É estranho, porque segundo Ross Brawn Schumi está fazendo as curvas de alta mais lentas que Rosberg, e em curvas “fáceis” está tendo problemas. Justamente por isso suspeitam do Chassis. Curioso que nesta mudança do monoposto da Mercedes, entre o alongamento dos entre-eixos, está a melhor disrtibuição de peso no carro para este ficar menos dianteiro- que por sinal sempre foi a condição de dirigibilidade que o schumacher sempre detestou na vida.

Se dará certo, só em Barcelona, mas vemos em casos como esse que o lado técnico a cada dia se torna mais importante.

  • F-Duct

Talvez um dos temas mais complexos desta temporada seja mesmo o F-Dcut. O sistema que é nada mais que um “duto” que passa por “dentro” do carro com a função de diminuir a downforce está começando a ser peça chave nos carros deste ano- e as equipes que ainda não o tem correm atrás para fazer o seu, tratando de se manter longe das ideias da McLaren.

Tudo começa naquela entrada de ar logo a frente do cookpit, onde vemos no carro da McLaren aí em cima(tomarei o MP4-25 neste trecho), chamado de Snorkel. Ele abre a entrada do ar para que este passe por dentro do monoposto e cause o efeito necessário para manter o carro mais estável, neste caso, na parte das retas. O mistério, primeiramente, era saber se esta entrada era móvel. Não é. O piloto fica encarregado de mexer a abertura com o joelho no momento exato da execução. Algo bem engenhoso mas simples por outro lado.

Vamos então saber a função deste sistema:

O F-duct serve para provocar o estol (stall) da asa traseira. O jato de ar acaba estolando a asa traseira e consequentemente diminui o downforce (no caso, ocupa o lugar da sustentação). O efeito prático disto é que o carro fica muito mais veloz em retas, pois ao estolar a asa traseira, diminui-se além do downforce, o coeficiente de arrasto.

O perfil da asa traseira de um carro de F1 é assim (é só virar de cabeça para baixo que temos o do avião).

O ar passa pelo aerofólio. O que corre por cima percorre um caminho menor que a porção de ar que corre por baixo, então essa diferença de percurso gera uma diferença de velocidade. O ar que  corre por baixo da asa tem que ser mais veloz que o que corre por cima. Isso gera uma diferença de pressão, ou seja, há uma queda de pressão na parte de baixo do aerofólio (tecnicamente, extradorso). Essa diferença de pressão gera uma força resultante, o downforce (ou sustentação negativa) que será responsável por colar o carro de F1 no chão.

Outra força também é gerada neste momento, se chama arrasto e é uma reação ao deslocamento do ar pelo corpo. A grosso modo, o arrasto vai tentar puxar o carro para trás.

Assim, já podemos explicar um fenômeno aerodinâmico importantíssimo. O tal do stall. Quando o  aerofólio está submetido ao escoamento, pode ocorrer uma mudança no ângulo deste perfil (ângulo de ataque). Quando este ângulo passa de um valor crítico (aproximadamente 15º) ocorre o stall, que nada mais é que a perda brusca da sustentação (downforce) em razão da separação do escoamento que contorna o aerofólio. O que no caso do avião, o faz cai, digamos assim.

Mas na F1 as coisas são bem diferentes. Os engenheiros sempre souberam que para fazer o carro render mais em reta era necessário diminuir downforce e arrasto. Coisas que seriam simples, se eles pudessem trabalhar com asas traseiras flexíveis. Porém, isto não é permitido pelo regulamento, então veio o F-duct, realmente uma genial invenção por parte do time de Woking.

Simplificando, se é que isso aqui é simples, eu explico, colocando em cima o disfusor duplo, outro tema que entra no post:

A downforce coloca o carro no chão, e essa é a intenção da asa do avião, em conceito inverso como citei aí acima, claro, só que do difusor duplo. Você tem duas partes, a de cima e a de baixo. Se conseguir o ar de cima ser mais lento que o debaixo acontece que teremos menos pressão encima, e levando no caso do avião, ele sobe. No caso da F1, efeito solo. Mas, no difusor duplo ocorre o contrário, pois o segundo andar é mais rápido que o primeiro andar, e com isso a traseira fica no chão.

Ou seja, o que o F-Dcut faz. Ele injeta mais ar na asa, com isso a velocidade aumenta, e temos mais pressão embaixo que em cima, com isso menos peso apoiado na traseira. Explicado porque se anda mais rápido na reta. Detalhe que a intenção não é esta. Aí é que está o pulo do gato. Não é o peso em si, mas é que a asa vai arrastar menos porque tem menos pressão. A questão do F-Duct é outra, apesar de fazer o carro de estabilizar na reta, isso não é o mais importante. É aumentar o ângulo da asa traseira para poder dar mais downforce nas curvas. E sim, o F-Dcut compensa na reta.

Se você está se perguntando onde isso prejudicaria, é que nas retas o ângulo da asa traseira vai se perder mais porque tem arrasto. Porém, ar é injetado neste momento na parte interior da asa para diminuir sua pressão. É algo parecido como fez Nelson Piquet. Na época, tínhamos um “cabo” ligado a asa traseira, e quando se chegava na cruva ele puxava, e, “sem asa”, o carro era mais rápido pela falta do arrasto. Depois disso a FIA proibiu peças móveis, e neste sentido a McLaren se deu bem.

Bom meus amigos, espero que tenham gostado da explicação, e com muita pesquisa por aí consegui reunir algumas fotos e gráficos interessantes. Fiquem muito a vontade para comentar, e obrigado.

GRÁFICOS, FOTOS F-DUCT:

McLaren MP4-25

McLaren MP4-25

McLaren MP4-25

  • F-DCUTS- fotos (clique nas imagens para ampliar)

Ferrari

McLaren

Mercedes

Sauber

Williams

12 comentários em “Investigando o lado técnico da F1

  1. Seu posts geralmente são muito bons, mas esse não ficou bom, ficou fantástico!
    Quando eu tava no colégio, meus pais falavam para eu parar de desmontar as coisas da casa e ir estudar (virei engenheiro). Seus pais falam para você parar de se envolver com Formula 1 e ir estudar?
    Com relação aos dutos, li no Tazio que a Toro Rosso não deve investir nisso, e o Ascanelli (diretor) soltou uma frase muito legal:
    “Isso é porque, se tenho dez euros na minha carteira e estou faminto, compro dois sanduíches com isso em vez de três gramas de caviar”.
    Force India também nem se manifestou a respeito.
    A Willians testou um, mas deveria focar nos outros problemas gigantescos que seu carro tem apresentado.

  2. Isso sim é um mega artigo. Quanta dedicação para reunir tanta informação, fazer as devidas comparações e análises, realmente, teu futuro é jornalismo. Nem pensar em dar ouvidos a aquele parente militar, ou médico, ou advogado, que sempre vem dizer pra gente que carreira a gente deve seguir!

    Parabéns mesmo, Tomás. Post show de bola!

  3. meu jovem tomaz
    antes a coisa dos pneus a partir de 2011 tava quieta. Nesta ultima semana algumas, digamos especulações fortes.
    Primeira já sabiamos: negociação com a Michelin que não quer entrar sozinha, quer e precisa de concorrente, além de mudança das rodas para aro 18 (atualmente 13)

    Semana passada apareceu negociação Eclestone com a Avon (não é a de cosméticos antes que apareçam algum engraçadinho)

    Agora aparece outra novidade. Vejam post:
    http://amigosdavelocidade.uol.com.br/index.php?action=showDetails&id=4454

  4. já que seu post é sobre lado tecnológico, entao uma reportagem com haug da mercedez é interessante:

    O diretor-esportivo da Mercedes, Norbert Haug, disse que as novas configurações dos motores da F1 para 2013 precisam ser mais favoráveis às equipes independentes do que às grandes montadoras. O dirigente também afirmou que as políticas ambientais devem fazer parte da F1 nos próximos anos, mas que é necessário um controle para que a categoria não perca sua essência.

    “Acredito que agora temos as melhores equipes, e é bom ter uma variedade de carros no grid, mas precisamos apoiar os times independentes que não têm ligação com montadoras para nos certificarmos de que temos um plano de baixo para cima, ao invés de um plano de cima para baixo”, comentou.

    Haug ressaltou a importância das novatas para a F1. “Precisamos dos independentes e também da Ferrari, além de encontrar uma boa solução. Estou muito confiante sobre o processo [de mudança da configuração dos motores] e podemos alcançá-lo juntos. Já foi possível no passado e há uma boa e construtiva atmosfera entre Jean Todt e as equipes”, analisou.

    “A F1 é fascinante porque ela é rápida, chama a atenção e está no limite. Podemos discutir iniciativas verdes, mas a F1 precisa ser tecnicamente dirigida. Se você voa da Europa para o Japão em um 747, você usará mais combustível que uma temporada completa da F1. Precisamos analisar todo o contexto”, falou.

    Ainda avaliando uma F1 ecologicamente correta, Haug disse que as mudanças devem ter um limite, para evitar que a categoria perca suas características. “Precisamos estar cientes de que nós estamos construindo os carros mais limpos que podemos. O tamanho dos motores será diminuído em 2013 porque o consumo de combustível tem que diminuir, e precisamos cortar emissões de carbono. Mas nós não devemos pensar que um motor de 700 cavalos seria o mais ecológico da história, porque isso não é bom”, finalizou.

  5. Muito legal o post, assim como estava legal a conversa ontem.
    Algumas pequenas correções, Tomás.
    – O F-Duct não consegue fazer com que a pressão abaixo da asa (aerofólio) seja maior que a pressão na parte superior. Mas ele consegue reduzir essa diferença, diminuindo os efeitos do arrasto e downforce, como você bem disse.
    – Segundo Ross Brawn, Schumacher é mais veloz que o Nico nas curvas de alta. Aumentar o entre-eixos do carro então seria estranho, mas provavelmente eles pretender modificar a distribuição de peso do carro, como você disse.

  6. NOsssa TOMAS!!!
    Qndo bati o olho no post, esperei acabar meu trabalho p poder ler ele com calma…
    Realmente esta MUITO bom…
    O blog vem crescendo, e o motivo esta ai, claro e limpido!!!
    belas informações e discuções….e imagens tbm…
    Um dos melhores q vc ja escreveu!!!

    Bom, indo aos temas….acredito que muita coisa estaja sendo falada dos F-DUCT, algo me diz q o desempenho da McLaren nao seja somente isso….
    E esse aparato n deve dar resultados em qualquer carro, como o difusor pôde ter feito…
    Se lembrarmos a pre temporada da McLaren podemos ver que eles investiram MUITO na coleta de dados para poder moontar esses aparatos de uma forma correta. (com aqueles aparelhos estranhissimos que eles colavam no carro para ter as informações)
    Já a questao da suspensão ativa (nao sei se eesse nome seria o correto, pois remete a suspensão q a Williams), nada foi comprovado….Mas se existe alguma mudança na suspensão acredito que a FIA devia investigar… Essa sacada da RBR sim, eu acho q pode dar uma mudança nos desempenhos das equipes…A mudança de peso é muito grande nos carros e a suspensao pode ajudar o carro a se estabilizar melhor…

  7. Parabens pelo post, ajuda-nos a entender melhor e até analisar com mais clareza os detalhes de uma corrida, que ao final aponta um vencedor. Dessa vez, ganhamos nós em conhecimento, e conhecer é compreender, raciocinar sobre fatos e não apenas sobre especulações. Valeu, professor.

  8. Demais…
    A FIA tem sido muito firme, acho que deveria abrir mais oportunidades para desenvolvimento, como em 2008. Aquelas assinhas eram muito legais.
    São inovações que acabam nos carros que utilizamos e este é o diferencial da F1.

  9. Muito bom Tomaz!!! As vezes sinto falta de um post mais tecnico. As opinioes de cada blogueiro sao legais mas a parte tecnica muitas vezes eh deixada de lado, levando ao “achismo”. No entanto, acho que ha um engano. O F-duct nao aumenta a estabilidade na reta, na verdade ele diminui o downforce, portanto diminui a estabilidade quando ela nao se faz necessaria (nas retas). Foi isso que eu entendi, se eu estiver errado por favor me corrija! Parabens, excelente!!!!! Grande abraco!

  10. Parabéns Tomás, impressionante, ficou realmente muito bom esse Artigo.

  11. Realmente esse artigo foi o melhor que já vi sobre o assunto do F-Duct que é a grande jogada da F1 nos ultimos tempos, e com relação a suspenção da RBR não acredito que somente a suspenção seja 1responsavel pela performace dos RBR06… tem um algo a mais que Adrian Newey conseguiu elaborar ou um conjunto da
    obra. PARABENS PELO SCRAP

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