Como Funcionam as Asas Traseiras da Fórmula 1?

As asas traseiras da Fórmula 1 são componentes aerodinâmicos cruciais que geram força descendente, melhorando a tração e o desempenho nas curvas. Estas asas, montadas na parte traseira do carro, possuem um plano principal e uma aba menor, que trabalham juntas para redirecionar o fluxo de ar para cima, criando uma diferença de pressão entre as superfícies superior e inferior. Essa diferença de pressão resulta em uma força para baixo que empurra o carro contra a pista, aumentando a aderência e a estabilidade, especialmente em curvas de alta velocidade. O design, o ângulo e a posição da asa traseira podem ser ajustados para otimizar os níveis de downforce conforme as condições da pista e as preferências do piloto.

O que a asa traseira faz na F1?

A asa traseira na Fórmula 1 serve a múltiplos propósitos, focando principalmente no desempenho aerodinâmico. Sua principal função é gerar downforce, que é uma força para baixo que empurra o carro contra a pista, aumentando a aderência dos pneus e permitindo velocidades mais altas nas curvas. A asa traseira cria uma força para baixo para pressionar os pneus motrizes contra o asfalto. Ela também estabiliza a suspensão traseira.

No entanto, a asa traseira também contribui para o arrasto geral do carro, o que pode afetar a velocidade em linha reta. Geralmente, asas com mais downforce produzem mais arrasto, diminuindo a velocidade do carro em linha reta. Por isso, em pistas com muitas retas, as equipes utilizam asas traseiras muito menores para reduzir o arrasto e aumentar a velocidade máxima.

Além disso, a asa traseira desempenha um papel no equilíbrio da aerodinâmica do carro, trabalhando junto com a asa dianteira e outros componentes aerodinâmicos para manter a estabilidade e otimizar o desempenho. As equipes ajustam finamente o ângulo, a forma e o tamanho da asa traseira para atender aos layouts específicos das pistas e às condições climáticas.

Por que os carros de Fórmula 1 têm asas?

As asas desempenham um papel importante em manter os carros firmemente no chão. As velocidades de mais de 360 km/h que os carros às vezes atingem ou ultrapassam são suficientes para que eles decolem.

Ao contrário dos aviões, o carro é feito para correr no asfalto ou no solo. Os aviões são equipados com perfis aerodinâmicos que os ajudam a decolar do solo a uma velocidade ideal. Já os carros atingem velocidade semelhante à de aviões com peso parecido. Há uma grande probabilidade de que os carros flutuem, se não decolarem, e o piloto perca o controle do veículo. O resultado seria catastrófico.

As asas de um carro são, na verdade, perfis aerodinâmicos invertidos em relação aos de um avião. O objetivo desses perfis é produzir uma força para baixo várias vezes superior ao peso do carro. Isso ajuda o carro a permanecer firmemente no asfalto. Como resultado, os pneus do carro têm boa aderência e o veículo não derrapa nas curvas. Assim, o piloto pode manobrar melhor.

A asa dianteira de um carro de Fórmula 1 contribui com 40% da força descendente do carro. Ela é responsável por direcionar o vórtice de ar para o assoalho do carro. Sendo o primeiro componente a atingir o ar, a asa dianteira também direciona os fluxos posteriores. Parte do ar é encaminhado para os side pods para ajudar no resfriamento do motor. O restante do ar é direcionado de forma a criar menos arrasto sobre o carro.

A asa traseira do carro tem uma curvatura menor do que os perfis aerodinâmicos da dianteira e está localizada alta na traseira do carro. Essas asas têm placas nos lados e geram uma força descendente que contribui com até 20% do total. Essa força ajuda a estabilizar a traseira, garantindo que a parte de trás do carro não derrape nas curvas.

Como a asa traseira da Fórmula 1 é construída?

A asa traseira é um dos dispositivos aerodinâmicos mais regulamentados de um carro de Fórmula 1. Existem limites para o número de perfis aerodinâmicos, além de largura, geometria e flexibilidade. O contorno dos perfis da asa traseira varia dependendo da pista. As equipes ajustam asas traseiras específicas por pista dependendo do downforce exigido.

A FIA permite uma largura de 101 cm para a asa traseira e mais 5 cm para cada uma das placas laterais. As extremidades das asas são projetadas dentro desses 5 cm em cada lado. A asa traseira deve estar a 35 cm da extremidade traseira do carro e ter profundidade de no máximo 22 cm. A equipe também precisa considerar a flexibilidade da asa.

Os parâmetros permitem que as equipes manipulem o downforce gerado. O ângulo de alinhamento do perfil é chamado de ângulo de ataque, geralmente específico para cada pista. A distância entre as bordas dianteira e traseira do perfil é chamada de corda. Com a alteração desses parâmetros, muda-se a força gerada de máxima para mínima.

Porém, toda redirecionamento de ar cobra um preço — o arrasto. O arrasto é uma força de resistência exercida pelo ar em um objeto em movimento. A maioria do arrasto está nas asas, por buscar redirecionar o ar e gerar downforce. Mesmo que o downforce da asa traseira ajude nas curvas, o arrasto diminui a velocidade nas retas.

O que são os pontos nas asas traseiras da F1?

Os pontos nas asas traseiras dos carros da Fórmula 1 fazem parte de um sistema de monitoramento introduzido pela FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) para detectar e medir a flexão das asas em alta velocidade. Eles foram introduzidos após denúncias sobre flexão excessiva das asas traseiras. São aplicados pela FIA para detectar possíveis movimentos.

Todos os carros devem estar equipados com adesivos de pontos amarelos nas asas traseiras, facilitando o monitoramento da flexão. A FIA impõe regulamentações rígidas sobre a flexibilidade dessas asas para garantir competição justa e prevenir que equipes ganhem vantagem indevida com asas excessivamente flexíveis.

Pontos coloridos foram adicionados às asas traseiras como referência para a FIA monitorar o quanto elas se movimentam. Ao rastrear o movimento desses pontos durante as corridas, a organização pode identificar se alguma equipe está violando regulamentos e tomar as providências necessárias.

Como as equipes da Fórmula 1 combatem o arrasto?

A força descendente gerada pelas asas traseiras ajuda o carro a melhorar a velocidade em curvas. Porém, o piloto paga o preço disso nas retas longas. A velocidade ao final de uma reta depende do perfil e do ângulo de ataque da asa traseira. As equipes precisam encontrar um equilíbrio entre velocidade nas curvas e nas retas para otimizar voltas.

O arrasto das asas traseiras é causado pelos vórtices nas extremidades das asas. Há formas de reduzi-lo — uma delas é diminuir o ângulo de ataque e a corda. Isso gera menos arrasto, mas também reduz o downforce produzido pela asa e limita espaço para o sistema DRS.

Outra técnica é reduzir a corda nas extremidades da asa e diminuir o ângulo de ataque. Isso reduz a força dos vórtices extremos, diminuindo o arrasto. O uso da asa “colher” (spoon wing) é outra alternativa para minimizar o arrasto gerado pela asa traseira.

Uma asa colher é composta por duas asas em forma de colher sobrepostas. Ela reduz o ângulo de ataque. A distribuição do downforce ao longo dessa asa é elíptica. O downforce é máximo no centro e mínimo nas pontas. Asas colher são usadas em pistas com menor exigência de downforce.

Como a asa colher gera menos downforce nas extremidades, a força total gerada é menor. Por esse motivo, são escolhidas em pistas onde se pode comprometer entre downforce e arrasto. Já em pistas como Mônaco, onde é preciso downforce máximo, elas não são adequadas.

O que são asas traseiras ajustáveis?

Com a mudança nas regras em 2011, surgiu a asa traseira ajustável. A asa dianteira ajustável foi eliminada, mas a asa traseira deu ao piloto mais controle sobre o equilíbrio entre downforce e arrasto, tornando o esporte mais competitivo e promovendo ultrapassagens emocionantes.

Mudar o ângulo de ataque da asa dianteira afeta o equilíbrio do carro, mas tem pouco impacto no arrasto. A velocidade geral do carro em curvas ou retas permanece praticamente a mesma, então a asa dianteira ajustável não favorecia ultrapassagens.

Já a mudança do ângulo da asa traseira, mesmo que pequena, afeta diretamente o arrasto. Se os pilotos utilizarem a asa traseira ajustável corretamente, podem aproveitar a redução de arrasto nas retas e ganhar velocidade. Em curvas lentas e fechadas, podem aumentar o ângulo de ataque para gerar mais downforce.

Se todos os pilotos ajustarem a asa traseira ao ângulo mínimo, todos teriam a mesma vantagem. Por isso, o regulamento permite variar o ângulo da asa traseira livremente apenas durante os treinos e classificações. Durante a corrida, há restrições.

Durante a corrida, apenas o carro perseguidor pode alterar o ângulo da asa, mas somente se estiver a menos de um segundo do carro à frente. Assim, pode reduzir o arrasto e tentar ultrapassar. O piloto sendo ultrapassado não pode ajustar sua asa para defender.

O ajuste não é permitido nas duas primeiras voltas, após relargadas ou com o safety car. Também é proibido se a pista for considerada perigosa pelo diretor de prova.

O ângulo também pode ser ajustado nas zonas de DRS da pista. Todas alterações são monitoradas eletronicamente pela FIA. Um sensor com luz alerta o piloto quando ele pode alterar o ângulo. Quem infringe as regras é penalizado.

A FIA estima que os carros podem reduzir até 12% do arrasto alterando o ângulo da asa traseira.

Qual foi o primeiro carro de F1 com asa traseira?

O primeiro carro de Fórmula 1 com asa traseira foi a Ferrari 312/67, pilotada por Chris Amon no Grande Prêmio da Bélgica em 1968. Mauro Forghieri, da Ferrari, projetou uma asa traseira parafusa à 312/67.

Essa foi a primeira corrida em que uma asa foi usada em um carro de F1. A Ferrari instalou asas apenas no carro de seu piloto principal, Chris Amon, que conseguiu a pole position. A introdução da asa traseira foi um marco para a aerodinâmica na F1, já que as equipes passaram a compreender a importância do downforce.

Brabham e Ferrari foram as primeiras equipes a usar asas. Isso ocorreu no GP da Bélgica de 1968. Embora Amon tenha conseguido a pole com a nova asa, ele abandonou a corrida por falha na bomba de combustível. Mesmo assim, o potencial das asas ficou claro e outras equipes logo seguiram a tendência.

Quanto custa uma asa traseira da F1?

O custo de uma asa traseira da F1 varia conforme a equipe e o projeto, mas geralmente é elevado devido aos materiais avançados, engenharia e desenvolvimento envolvidos.

Asas traseiras podem custar entre US$ 77.000 e US$ 136.000 por unidade. Esse alto custo se deve ao design aerodinâmico complexo, aos materiais compostos leves e à adaptação para as condições específicas de cada pista.

As equipes costumam mudar o design após cada corrida, conforme os requisitos da pista, com um custo médio entre US$ 85.000 e US$ 150.000. Modificações constantes elevam os custos para as equipes.

Vale lembrar que esses valores se referem a uma única asa. Durante a temporada, as equipes usam várias configurações e substituições, o que aumenta bastante o gasto total com esse componente aerodinâmico essencial.

Traduzido do artigo original em inglês “How Do Formula 1 Rear Wings Work?“