Aerodinâmica na Fórmula 1: como o fluxo de ar influencia a velocidade e o desempenho

A capacidade de um carro de manobrar no ar tem um impacto significativo em sua velocidade e desempenho na Fórmula 1.

Portanto, é crucial projetar um carro com a melhor aerodinâmica possível se você deseja definir tempos de volta competitivos.

A aerodinâmica tem um impacto significativo na estabilidade geral do carro, na capacidade de fazer curvas e no desgaste dos pneus, além da velocidade em linha reta.

Ao atingir o equilíbrio correto entre a eficiência aerodinâmica e os outros elementos de desempenho que contribuem para o sucesso de um carro de Fórmula 1, o objetivo final é maximizar o desempenho total.

Componentes aerodinâmicos de um carro de Fórmula 1

Aqui está uma breve visão geral dos vários componentes aerodinâmicos que compõem um carro de Fórmula 1:

ASA frontal

Um dos componentes mais importantes de um carro de F1 é a asa dianteira.

A fim de reduzir o rastro (ar lento) e melhorar o desempenho, ele desempenha um papel significativo na geração de downforce e no direcionamento do fluxo de ar ao redor do automóvel, principalmente ao redor dos pneus dianteiros.

O carro pode viajar em velocidades mais altas e com melhor capacidade de curvas graças aos vórtices que as pontas das peças das asas criam.

Asa traseira

Juntamente com a asa dianteira, a asa traseira equilibra a aerodinâmica do carro produzindo downforce.

Para um desempenho ideal, essas peças produzem a maior força descendente possível em conjunto com o difusor.

O Sistema de Redução de Arrasto (DRS), que também está alojado na asa traseira, pode aumentar a velocidade de pico e reduzir o arrasto quando engatado, proporcionando aos motoristas uma melhor chance de ultrapassar veículos mais lentos.

Sidepods

Para embalar o carro o mais firmemente possível e abrigar radiadores e coletores para reduzir o arrasto, são necessários sidepods.

Seu layout e disposição também auxiliam no resfriamento da unidade de potência, evitando o superaquecimento do motor do carro e de outras peças.

A asa dianteira e os sidepods trabalham juntos para direcionar o fluxo de ar para o difusor, que produz a maior parte da força descendente do carro.

Difusor

A maior parte da força descendente produzida pela parte inferior do veículo é produzida pelo difusor, localizado perto da parte traseira do carro.

Para produzir regiões de baixa pressão que produzem downforce, ele opera acelerando o fluxo de ar sob o veículo.

O fluxo de ar eficaz é garantido por um difusor bem projetado, que também aumenta consideravelmente o desempenho do veículo como um todo.

Suspensão

A suspensão controla como o carro responde à estrada e as entradas do motorista como o elo entre o carro e suas rodas.

É essencial para manter um automóvel equilibrado, garantindo a estabilidade e garantindo o máximo desempenho.

Normalmente, um carro de Fórmula 1 contém seis componentes estruturais por roda, que ajudam a estabilizar o carro e a absorver choques da estrada, criando o ambiente ideal para o bom funcionamento da aerodinâmica.

Chão

A fim de maximizar o downforce, as equipes agora estão se concentrando na parte inferior do carro como resultado dos regulamentos da Fórmula 1 de 2022.

Os requisitos revisados ​​agora permitem mais variações na geometria do piso, dando aos projetistas mais liberdade para variar a forma geral do piso e a transição do plano de referência.

Para regular o fluxo através do ‘túnel’ que foi construído, o Red Bull RB18 foi usado como exemplo, com curvatura evidente em todas as superfícies e acabamento esculpido na região de transição e na cauda do barco escalonada.

As equipes também se concentraram na borda do piso, investindo grandes recursos no desenvolvimento ao longo de 2022, apesar das leis limitarem parcialmente as habilidades dos projetistas nessa área.

Para melhorar o desempenho direta e indiretamente, as equipes usaram recortes e geometria do piso.

A solução de cauda de barco escalonada e a solução de “patinagem no gelo”, que estabelece um limite físico para a área do piso à medida que a altura diminui, ao mesmo tempo em que fornece suporte aerodinâmico para as estruturas de fluxo rivais que se afunilam nessa área, foram adotadas por outras equipes. A Red Bull tem sido particularmente inovadora em sua abordagem de design.

O impacto dos regulamentos aerodinâmicos nos projetos da Fórmula 1

As regras que controlam a aerodinâmica na Fórmula 1 passaram por várias revisões ao longo dos anos.

O objetivo é manter o nível de competição do esporte e incentivar corridas mais próximas, o que aumentará o espetáculo geral para os espectadores.

As equipes são forçadas a modificar e remodelar seus veículos conforme os regulamentos mudam, a fim de maximizar o desempenho enquanto cumprem as novas diretrizes.

Métodos e componentes aerodinâmicos tornaram-se mais sofisticados como resultado desse ciclo contínuo de invenção e adaptação.

A ciência por trás da aerodinâmica: dinâmica de fluidos computacional

As equipes de Fórmula 1 freqüentemente empregam a dinâmica de fluidos computacional (CFD) para analisar como o vento ao redor do carro se comporta durante o processo de design e desenvolvimento.

Um equilíbrio cuidadoso deve ser alcançado entre teoria, experimentação e prática ao criar um carro de F1.

As equipes podem usar simulações de CFD para entender melhor como a aerodinâmica do carro mudará como resultado de diferentes mudanças de design, o que aumentará o desempenho em todos os aspectos.

As equipes podem alcançar a combinação ideal de velocidade e estabilidade aplicando análise CFD ao projeto e ajustando a aerodinâmica do carro.

Aerodinâmica Ativa na Fórmula 1: DRS e F-dutos

Na Fórmula 1, a aerodinâmica ativa é uma ideia relativamente nova.

O sistema de redução de arrasto (DRS), que adiciona uma asa traseira móvel para facilitar as ultrapassagens, é um exemplo notável de aerodinâmica ativa.

A tecnologia DRS dá ao carro uma vantagem em alcançar o veículo de um concorrente ao reduzir o arrasto.

O F-duto é um sistema que modifica o fluxo de ar através de um duto ajustável para diminuir o arrasto na asa dianteira, melhorando ainda mais a eficiência aerodinâmica do carro, e é outro exemplo famoso de aerodinâmica ativa.

O equilíbrio entre a aerodinâmica e outros fatores de desempenho

Embora a aerodinâmica desempenhe um papel importante no desempenho da Fórmula 1, não é o único aspecto que afeta o sucesso de um carro.

Fatores como potência do motor, aderência dos pneus, distribuição de peso e habilidade do piloto são essenciais para alcançar o equilíbrio perfeito para desempenhos vencedores de corridas.

Além disso, os desafios dos vários circuitos do calendário da Fórmula 1 exigem diferentes configurações aerodinâmicas, o que significa que alcançar o equilíbrio perfeito é uma luta contínua ao longo da temporada.

O futuro da aerodinâmica na Fórmula 1

O futuro da aerodinâmica na Fórmula 1 está cheio de possibilidades.

À medida que as tecnologias avançam e novas inovações são introduzidas, o esporte continuará a ultrapassar os limites do desempenho.

Desenvolvimentos recentes incluem a introdução da aerodinâmica de efeito solo, um conceito que foi utilizado no passado e pode retornar no regulamento de 2022, para aprimorar ainda mais a geração de downforce.

Além disso, pudemos ver a implementação de peças aerodinâmicas que mudam de forma, que se adaptam em tempo real às mudanças nas condições e demandas da pista.