O Que É Downforce na F1?

Downforce é o componente vertical das forças aerodinâmicas que atuam sobre o carro. À medida que o carro se desloca pelo ar, a downforce o empurra em direção ao solo. Em termos de aerodinâmica do carro, existem três forças: a downforce é a força vertical, o arrasto (drag) é longitudinal, e as forças laterais são transversais, com três momentos operando ao redor desses eixos.

A downforce é sem dúvida a mais importante em termos de desempenho do carro, pois quanto mais conseguimos empurrar o carro em direção ao solo, mais rápido ele contorna as curvas e melhor é sua dirigibilidade. Quando os níveis de downforce mudam, os pilotos realmente sentem isso no carro. Reduzir a downforce faz o carro deslizar mais, a traseira fica menos estável, mas há menos arrasto nas retas. Com maior downforce, o carro parece mais colado ao chão, mas nas retas dá a sensação de que há um paraquedas na traseira do carro.

Para dar uma perspectiva de quanto downforce esses carros modernos da F1 geram, é bastante semelhante às antigas regulamentações. A cerca de 150 km/h, o carro gera tanta downforce quanto seu próprio peso (o peso mínimo do carro é de 795 kg). Ao final da reta, quando o carro atinge sua velocidade máxima, provavelmente gera três a quatro vezes o peso do carro em downforce.

Pode-se supor que quanto mais rápida a curva, mais importante é a downforce, já que as cargas aerodinâmicas são maiores. Mas como os carros passam tanto tempo em velocidades baixas e médias, é nessas áreas que ocorre a maior perda de tempo na volta, e portanto a downforce ali é ainda mais importante. Se você conseguir empurrar o carro mais para o solo nessas seções mais lentas e técnicas, terá mais aderência e tração nas entradas e saídas de curva.

A maior parte da downforce gerada pelo carro vem do assoalho, mas também há contribuições significativas das asas dianteira e traseira. Ambos esses elementos são mais fáceis de ajustar em termos de nível de downforce, pois é possível modificar o ângulo da asa dianteira ou a profundidade e o ângulo do flap traseiro para obter diferentes níveis de downforce.
 
No entanto, embora esses sejam os elementos aerodinâmicos mais óbvios, todo o carro gera downforce. Cada superfície e peça que entra em contato com o ar gera algum tipo de downforce. O segredo dos aerodinamicistas é fazer com que tudo funcione em harmonia para oferecer o máximo desempenho ao carro.

O primeiro passo no desenvolvimento de um pacote aerodinâmico é pensar nas estruturas de fluxo, ou seja, que tipos de estruturas de fluxo queremos criar ao redor do carro para melhorar o desempenho ou adaptá-lo às características de uma determinada pista.
 
Começamos utilizando Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) para tentar alcançar essas estruturas de fluxo, iteramos algumas geometrias e avaliamos o que foi bem-sucedido. Se alcançarmos os resultados desejados no CFD, decidimos o que levar para o túnel de vento.
 
Na pista, o carro se move pelo ar ao redor do circuito, mas no túnel de vento é o oposto: o carro fica parado, a pista se movimenta sob o modelo e o vento é soprado sobre ele. Isso simula o mesmo movimento relativo entre carro, pista e ar que ocorre na pista real. Dada a limitação dos testes em pista na F1 moderna, o túnel de vento é uma ferramenta vital.
 
No entanto, devido às restrições aerodinâmicas da F1, a quantidade de tempo em CFD e túnel de vento concedida a cada equipe depende da sua posição no campeonato. Quem termina mais acima tem menos tempo de testes aerodinâmicos do que os que estão em posições inferiores. Isso é dividido em duas datas: a posição em 1º de janeiro (a Mercedes foi campeã nessa data em 2022, então teve menos tempo que todas as outras) e em 1º de julho (a Mercedes estava em terceiro lugar na época, então teve mais tempo que os dois primeiros).
 
Uma vez que um componente é testado com sucesso no túnel de vento, cabe às áreas de fabricação da equipe produzir a peça e entregá-la na pista.

Um fator externo chave que influencia o desempenho aerodinâmico do carro é o clima, especialmente o vento. A aerodinâmica é muito sensível, então mudanças na direção ou velocidade do vento podem afetar a forma como o carro se comporta.
 
Se você entra em uma curva com vento contra, se aproxima dela mais devagar, mas tem mais downforce, pois o vento está empurrando o carro para baixo, o que permite fazer a curva mais rápido. Por outro lado, com vento a favor, você chega à curva mais rápido, mas tem menos downforce, fazendo o carro parecer mais leve, já que há menos vento empurrando-o para o solo.
 
Outro fator importante é a altitude, pois ela afeta a densidade do ar e o número de partículas no ar. Em locais como o México, onde a altitude é muito alta, a densidade do ar é mais baixa, ou seja, há menos partículas para empurrar o carro para baixo. Então no México, é possível usar a asa de máximo downforce empregada em Mônaco ou Budapeste, mas ela produzirá níveis de downforce semelhantes aos de Monza, além de permitir as maiores velocidades máximas da temporada.
 
Por isso, o desempenho do carro será um pouco diferente no México e os pilotos sentirão isso na cabine. Também é um desafio para o resfriamento do carro, pois há menos ar passando pelos radiadores e saídas de ventilação para reduzir a temperatura de sistemas importantes como a Unidade de Potência e os freios. Portanto, recursos extras de resfriamento são geralmente levados para o México.