O Que é Mapeamento Aerodinâmico na Fórmula 1?

De modo geral, o mapeamento aerodinâmico é o processo de mapear a relação entre as propriedades geométricas de um carro de corrida e suas propriedades aerodinâmicas. Isso ajuda a melhorar o desempenho do carro ao permitir ajustes mais precisos na aerodinâmica.

O equilíbrio aerodinâmico, por exemplo, explica a distribuição da carga aerodinâmica entre os eixos dianteiro e traseiro. Ajustar esse equilíbrio pode ajudar a prevenir o sobreesterço. Outro fator a considerar é o desempenho em curvas: quando um circuito possui muitas curvas de alta velocidade, é necessária mais carga aerodinâmica. A penalidade de arrasto associada a configurações de alta carga, por outro lado, diminuirá a velocidade em pistas com longas retas.

É crucial ter uma relação bem definida entre os parâmetros de configuração do carro e a aerodinâmica disponível ao configurar ou modificar o carro.

O mapeamento aerodinâmico permite melhorar a aerodinâmica de um carro de corrida sem muita experimentação. Simplificando, o mapeamento é feito construindo um modelo tridimensional abrangente da superfície do carro, que pode ser usado para localizar e otimizar o fluxo de ar ao redor do veículo. Isso pode ajudar o carro a ter melhor desempenho e ser mais competitivo na pista.

Os mapas aerodinâmicos ajudam os engenheiros de pista a decidir como configurar os componentes aerodinâmicos do carro para cada circuito. Eles mostram como mudanças na altura do carro, ângulos das asas, inclinação e outros ajustes afetam a carga aerodinâmica, o arrasto e o equilíbrio.

Se um piloto deseja mais carga aerodinâmica traseira, o mapa aerodinâmico mostra quais alterações são necessárias na asa traseira e como ajustar a asa dianteira para manter o equilíbrio do carro. Esses mapas são construídos a partir de dados de túnel de vento, simulações de CFD, e testes reais em pista.

Nos fins de semana de corrida, as equipes validam seus mapas aerodinâmicos usando sensores como detectores de altura a laser e células de carga da suspensão. Tinta Flow-vis também pode ser aplicada nas superfícies para observar o fluxo de ar. Isso permite que os engenheiros comparem o desempenho do mundo real com o previsto no túnel de vento.

Os mapas aerodinâmicos também são usados em simulações. As equipes podem modelar uma nova asa ou design de assoalho antes mesmo de construí-los, avaliar seu efeito no equilíbrio do carro e decidir se vale a pena desenvolver o componente. Isso torna o mapeamento aerodinâmico essencial não apenas para o acerto do carro, mas também para o desenvolvimento a longo prazo.

O objetivo do mapeamento aerodinâmico é direcionar o fluxo de ar ao redor do carro da maneira mais eficiente possível para gerar carga aerodinâmica e reduzir o arrasto.

Existem duas vantagens no mapeamento aerodinâmico. Ele pode ajudar a aumentar o desempenho do carro, aumentando a carga aerodinâmica e reduzindo o arrasto, além de manter o carro estável em altas velocidades.

Durante uma corrida, a asa dianteira e a asa traseira são os fatores mais importantes para ajustar e equilibrar corretamente o carro. Curvar a superfície inferior de um flap de modo que o fluxo de ar tenha que se mover mais rápido por baixo do que por cima proporciona uma força descendente, forçando os pneus contra o asfalto e aumentando a aderência.

Toda essa carga aerodinâmica, no entanto, vem com o custo do aumento do arrasto, que reduz significativamente a velocidade do carro, bem como as relações de carga arrasto em diferentes configurações de asas. Para tomar decisões rápidas e precisas na pista, é essencial conhecer essas relações em cada configuração.

Com base na configuração da aerodinâmica, um piloto precisará de um carro o mais equilibrado possível até determinado ponto. O piloto pode preferir manter seu centro de gravidade em uma posição específica, que será diferente daquela de seu companheiro de equipe.

Então, o que uma equipe faz nessa situação? Não é um jogo de adivinhação! As asas traseira e dianteira são os únicos dispositivos aerodinâmicos que podem ser ajustados no carro. Exceto por esses, o restante da configuração é fixo e só pode ser modificado por meio de testes em túnel de vento. Em cada extremidade do carro, as asas geram carga aerodinâmica significativa, e ambas podem ser ajustadas para produzir diferentes níveis de força.

O comprimento da corda e a envergadura são as duas medidas que definem cada asa, com a seção transversal determinando o design final. O ângulo de ataque determina a força que a asa produzirá após ser projetada. Devido ao seu design, a asa ainda pode fornecer alguma carga aerodinâmica com ângulo de ataque zero. Se o ângulo for aumentado, mais carga aerodinâmica será gerada até atingir um ponto específico. Nesse momento, o ar começa a se separar da superfície, resultando em uma queda significativa na carga aerodinâmica.

O plano principal e os flaps são as duas partes das asas dianteira e traseira, respectivamente. O plano principal, que tem um ângulo de ataque fixo, é onde a maioria da carga aerodinâmica é gerada. Os flaps, em vez do plano principal, são responsáveis pelos ajustes finos. O ângulo do flap é alterado para produzir diferentes níveis de carga aerodinâmica, e ajustes de meio grau são usados para ajustar o carro. Um mecanismo semelhante a uma chave de fenda pode facilmente modificar o ângulo do flap rapidamente durante um pit stop. Da mesma forma, ajustar o ângulo do flap da asa traseira pode aumentar ou diminuir a carga aerodinâmica na traseira do carro. Devido às complexidades da aerodinâmica, os engenheiros conseguem obter diferentes níveis de força da mesma asa.

Ainda que as formas básicas e o desempenho aerodinâmico geral de um carro de corrida sejam primeiro desenhados no computador de um projetista, cada equipe passa muito tempo no túnel de vento durante o desenvolvimento, testando diversas configurações com um modelo do carro que possui muitos componentes diferentes. A equipe testará centenas de ajustes aerodinâmicos, observando as compensações entre sustentação e arrasto, prevendo alturas e ajustando configurações de suspensão para garantir o máximo desempenho aerodinâmico com diferentes ajustes, tentando entender melhor o impacto de cada componente e configuração nos resultados.

Para cada novo design de asa e arranjo do carro, a mesma técnica é usada. Para fornecer capacidades de previsão e melhoria aerodinâmica, modelos de regressão são construídos para cada uma das respostas. O mapa aerodinâmico mostra como os componentes das asas e as alturas do carro funcionam em termos de sustentação e arrasto em várias configurações. Tudo é documentado cuidadosamente, e são feitas tabelas de dados. Há um mapa aerodinâmico para cada asa ou arranjo.