Gary Anderson: Como o projeto da extremidade traseira difere para os três grandes da F1

As equipes de Fórmula 1 ainda estão se adaptando aos novos regulamentos aerodinâmicos para 2022. Mesmo sem os problemas de tonificação que cada equipe enfrentou em algum grau, o ciclo de desenvolvimento não teria sido significativamente diferente. A tonificação é simplesmente outra coisa a se ter cuidado ao fazer seu trabalho de pesquisa e desenvolvimento.

No topo dessa árvore está o limite de custo. Você só pode gastar seu dinheiro uma vez, portanto é prudente não se aventurar muito cedo. Isto tem tido um grande impacto na abordagem conservadora das atualizações que vimos até agora.

Isto leva a mais tempo gasto pesquisando em vez de, como no passado, fazer pedaços e jogá-los no carro para ver o que acontece. Isso não é uma coisa ruim, pois isso levou a uma enorme quantidade de desperdício fazendo diferentes engenhocas na esperança de que eles melhorassem o tempo de volta.

Como parte desse cronograma de desenvolvimento, você precisa olhar para a traseira completa do carro como um todo. Tudo funciona junto e você não pode nem mesmo separar as diferentes asas traseiras de downforce/drag level. O fato de que elas precisam ser eficazes no corte de arrasto quando o DRS está em uso torna-o ainda mais difícil.

A seção central da asa acima do difusor é a parte mais importante da asa quando se trata de influenciar o desempenho do difusor. Se esta seção não for suficientemente agressiva, o fluxo de ar pode perder contato com a asa do feixe e, por sua vez, com o difusor. Efetivamente, uma asa traseira mais rasa poderia perder muito mais força descendente do que no passado, quando era simplesmente um componente autônomo.

As regras atuais do difusor e a reintrodução da asa do feixe, que é crítica para a forma como o difusor e o piso inferior funcionam, significam que todos estes trabalhos são feitos de mãos dadas.

A asa do feixe é um pouco como uma aba de Gurney na borda de fuga de uma asa. Neste caso, ela está sobre a borda de fuga do difusor. Além disso, você tem a asa traseira. Qualquer influência sobre o momento de giro do fluxo de ar em massa que você possa obter com isso faz com que tudo funcione com mais eficiência.

Depois há o conglomerado de palhetas giratórias no interior dos dutos dos freios traseiros. Estas também são muito importantes, pois aplicam as forças que produzem diretamente sobre o remendo de contato do pneu.

Isto significa que não há tempo de atraso quando a suspensão está em movimento, com a carga indo diretamente para o pneu. Isto também significa que esta carga não precisa ser suportada pela rigidez da suspensão. Basicamente, se você tiver muita força descendente diretamente sobre o pneu, você pode executar uma suspensão muito mais suave. Só para mostrar que nada é novo, nos primeiros tempos das asas elas eram montadas diretamente sobre as montagens verticais antes que isto fosse proibido.

Embora os princípios do que você está tentando alcançar com seu projeto sejam semelhantes, sempre há variação de carro para carro. Portanto, vamos dar uma olhada em detalhe em como as três melhores equipes do campeonato de construtores se aproximaram desta área do carro com base na especificação que eles correram no Grande Prêmio de Miami.

FERRARI

A Ferrari começou a temporada com um estrondo, definitivamente conseguindo um bom controle de seu carro mais cedo do que a maioria. Além de pequenos detalhes, não mudou muito desde Bahrein - embora isso deva mudar na Espanha neste fim de semana - e é a velha filosofia de "se não está quebrado, não conserte".

A extremidade traseira da Ferrari F1-75 é na verdade muito simples. Ela tem a área máxima de saída do difusor, que é o que se espera.

A asa da viga é tão agressiva quanto possível na área acima da borda de fuga do difusor. Entretanto, tenho certeza de que isto poderia ser um pouco mais profundo na seção naquela área, o que trabalharia o difusor com mais força, mas possivelmente aumentaria o arrasto acima de seu nível de aceitação. Acima disso, a asa traseira tem uma seção central profunda em forma de colher.

Trata-se de fazer com que o difusor, a asa do feixe e a asa traseira trabalhem como um só. Minha única preocupação aqui é que quando a Ferrari reduzir a profundidade dessa seção central da asa traseira para um circuito de força inferior, essa seção da asa traseira perderá contato com a asa do feixe?

A asa superior se reduz em arqueamento à medida que sai do barco; esta é a mesma filosofia que vimos no passado. Atravessando seu vão, são as extremidades externas que são as menos eficientes - isso combinado com a falta de placas de extremidade acima da superfície superior da asa, significa que o fluxo de ar também se derramaria sobre os lados e não influenciaria o fluxo inferior, que é o que você precisa para produzir força descendente a partir desta área.

A asa da viga também se reduz na arqueação ao sair para fora. A razão para isto é que a asa do feixe em si é bastante ineficiente e o difusor abaixo não pode se estender tão longe para fora de borda, portanto a seção da asa nesta área não é necessária para trabalhar mais o difusor.

À medida que as placas terminais da asa traseira giram para fora, isto permite que a área de baixa pressão atrás do pneu traseiro puxe mais fluxo para preencher este vazio novamente, reduzindo o arrasto e melhorando o desempenho da asa traseira.

A Ferrari utilizou a área máxima permitida para as palhetas giratórias de freio traseiro. Quanto mais força negativa você obtiver destas, mais estável será a traseira do carro quando a suspensão estiver em movimento, por exemplo, em frenagem.

As áreas sombreadas no difusor são as superfícies voltadas para o solo e as áreas não sombreadas são as paredes verticais que conectam a seção interna inferior à seção inferior com altura aumentada do piso.

A interseção destas duas superfícies é muito importante. Se o raio de mistura entre elas não for suficiente, então pode facilmente levar à separação do fluxo de ar.

A partir desta visão, podemos ver também a saída de resfriamento e como as persianas da superfície superior do corpo trabalham com o fluxo de ar sendo puxado por baixo da asa traseira.

Tudo somado, a Ferrari tem uma extremidade traseira muito limpa e funcional, mas nada se destaca como pioneiro. Como eu disse acima, se não estiver quebrado, não conserte e este pacote obviamente funciona, mas infelizmente na F1, se você ficar parado, você vai para trás. Vejamos o que a Ferrari tem a oferecer para Barcelona.

BOLETIM VERMELHO

Num relance, a traseira da Red Bull RB18 parece semelhante à Ferrari. Mas como sempre em F1 hoje em dia com regulamentos tão apertados, o diabo está nos detalhes.

Novamente, a Red Bull usa a área máxima permitida de saída do difusor. Mas sua filosofia é mais de superfície mista e você pode ver que os cantos superiores, externos, têm um raio de mistura muito maior.

As linhas duplas onde as paredes verticais unem a superfície superior que está de frente para o solo também mostram a extensão da mistura. Tudo isso ocupa volume difusor, mas reduz o risco de separação do fluxo de ar.

A asa da viga é mais de uma asa múltipla do que simplesmente dois elementos trabalhando como um só, como a Ferrari.

O regulamento exige que a asa da viga seja no máximo dois elementos e, em vista lateral, eles têm que caber em uma caixa retangular que tenha uma posição definida. O Red Bull tem a seção inferior marcada em azul como o dispositivo de disparo da borda do difusor.

Então, a seção superior da asa da viga é a mais alta possível e o mais à frente que esta caixa retangular permitir. Isto significa que funciona como um componente autônomo gerando um momento de giro anterior no fluxo de ar nesta seção central crítica, o que também significa que está o mais próximo possível da garganta da asa superior, de modo que uma asa traseira de força inferior ainda influenciará o fluxo de ar sobre este componente.

Movendo-se para fora de borda, ambos reduzem em seção e ângulo para reduzir o arrasto onde esse momento de giro não é necessário.

A asa traseira tem uma seção central mais rasa, assim como um componente de força mais baixa do que a que vemos na Ferrari. Ela ainda cai ao sair para fora de borda.

Com novas regulamentações, não há placas de fechamento coladas acima da superfície superior da asa, portanto, se você tentar trabalhar demais esta área, o fluxo de ar na superfície superior irá apenas espalhar-se sobre os cantos superiores externos. Você quer que um pouco disto preencha o vazio atrás dos pneus traseiros, mas se você tentar obter mais força descendente da asa, você provavelmente acabará ficando apenas arrastado.

Como a Ferrari, a Red Bull esgotou toda a área permitida com as palhetas giratórias na superfície interna dos dutos de freio traseiros. Estas palhetas também ajudam a administrar o que é chamado de "esguichar pneu", captando o fluxo que o pneu traseiro desloca ao girar sobre a superfície da pista. Isto também ajuda a selar os lados verticais do difusor, por isso é importante para a estrutura de fluxo ao redor do pneu traseiro.

A Red Bull atinge sua necessidade de resfriamento ao ter um orifício de saída maior na parte traseira da tampa do motor, e também tem alguns pequenos dutos mais adiante. Talvez não seja tão elegante quanto o resfriamento na Ferrari, mas encontrar a melhor saída de resfriamento tem tudo a ver com encontrar a posição na carroceria que menos prejudica aerodinamicamente.

MERCEDES

A Mercedes foi a empresa que mais sofreu com estas novas regulamentações. Sabemos tudo sobre a filosofia completamente diferente do "sidepod zero", mas aqui estamos nos concentrando na retaguarda.

Como a Ferrari e a Red Bull, a Mercedes utiliza a largura máxima permitida para o difusor. Não dá muita atenção à intersecção onde as superfícies voltadas para o solo se encontram com as superfícies verticais.

Como mencionado, é fácil obter a separação do fluxo de ar onde estas duas superfícies se conectam, porque a velocidade do ar nestas duas superfícies é diferente. Se a diferença for muito grande, então pode criar uma bolha de separação que pode crescer em tamanho muito rapidamente e reduzir o efeito do difusor.

Uma bolha de separação é quando se obtém uma pequena seção onde o fluxo simplesmente não vai a lugar algum. Pode ser a partir de uma camada de contorno que se acumula e fica ali, numa espécie de poça sem energia para ir a lugar algum. Se o raio de mistura ficar maior à medida que você vai para trás, pode reduzir o acúmulo da camada limite e aumentar o risco de que esta bolha de separação aconteça.

A asa do feixe foi uma nova adição para Miami e está de acordo com o objetivo de trabalhar a superfície superior do difusor com mais força. Mas a montagem não é tão poderosa como na Ferrari ou no Red Bull.

O avião principal é menor em seção e a aba é uma casa a meio caminho entre o que a Ferrari está tentando fazer, que é fazer a asa da viga o mais poderosa possível, e o que a Red Bull quer alcançar, que é fazer os dois componentes trabalharem separadamente.

Como todos nós sabemos, a Mercedes tem sofrido mais com a tonificação do que a maioria das outras equipes. Esta tonificação virá de algum lugar do piso inferior e como o difusor é uma extensão do piso inferior e é o componente que faz com que o piso inferior funcione, ele precisa ser classificado como um dispositivo geral de produção de força descendente.

A redução do efeito da asa do feixe sobre o difusor reduzirá o efeito do difusor sobre o piso inferior, o que reduzirá a velocidade do fluxo de ar através da garganta do difusor. Isto poderia reduzir a tonificante porque você não está trabalhando o fluxo de ar no piso inferior com tanta força, ou poderia aumentá-lo porque você não está trabalhando o fluxo de ar com tanta força - o júri ainda está fora disto.

Como exemplo, se você tem uma asa que está lutando com a separação do fluxo de ar, então reduzir seu ângulo reduzirá essa separação, mas dará menos força descendente. No entanto, encaixar uma borda de maca em sua borda de fuga pode curar o problema e dar-lhe mais força para baixo. Como eu disse, o júri ainda está fora do caminho a seguir com isto.

A extremidade externa reduz-se em ângulo, terminando em uma seção muito pequena onde se junta às placas terminais.

A Mercedes também utiliza a área máxima permitida para suas palhetas do duto de freio pelas razões explicadas acima.

A Mercedes começou a temporada com o que visualmente parecia ser uma asa traseira de força muito alta que foi cortada quando foi necessária menor força downforce. Ao cortar para trás a borda traseira da aba superior, significava que a garganta da asa permanecia na mesma posição em relação à asa da viga, mas com a aba mais curta não funcionava tão bem. Isso também significou que a influência do DRS foi reduzida porque a aba era uma corda mais curta. Em Miami, a Mercedes introduziu esta nova versão da asa traseira.

Não estou dizendo que é uma força descendente mais baixa porque a Mercedes seguiu um caminho ligeiramente diferente das outras duas equipes de front-trunning. Sim, a Mercedes reduziu a profundidade na seção central, mas também aumentou sua saída para fora da borda. Isto significa que ele tem uma seção transversal muito mais paralela.

Esta nova versão significa que a seção da garganta da asa traseira superior está agora mais distante da asa da viga, de modo que sua influência sobre a asa da viga e, por sua vez, o difusor será reduzido. Além disso, ainda não consigo ver o que se obtém dessas extremidades externas da asa por ter mais profundidade de seção transversal, pois acredito que o fluxo na superfície superior irá simplesmente derramá-lo, o que significa que há um fluxo reduzido fazendo a superfície inferior funcionar.

O pacote de resfriamento da Mercedes foi uma das coisas que lhe permitiu chegar ao conceito de sidepod zero. Aqui, podemos ver que sua saída de refrigeração traseira é similar em tamanho à Ferrari e muito menor do que a Red Bull.

Mas a Mercedes também tem algumas persianas de saída correndo ao longo do canto superior da tampa do motor. Portanto, se você somasse a área de refrigeração de todas essas saídas, não creio que haveria muita diferença na abertura geral dos três carros.

CONCLUSÃO

Da vista traseira, você pode ver que a Ferrari produz visivelmente mais downforce traseira, mas não tão eficientemente quanto a Red Bull.

Como seria de se esperar de Adrian Newey e sua equipe de engenheiros, o detalhe da Red Bull é inigualável. Cada recanto é otimizado e como eu disse acima, o diabo está nos detalhes.

Quanto à Mercedes, é fácil criticar e não é isso que estou aqui para fazer, mas não vejo nada fora do comum aqui. Afinal de contas, a traseira do carro é crucial para fazer o resto funcionar. Para mim, parece que eles tentaram superar seu problema de tonificação reduzindo o efeito que a asa traseira e a asa do raio tem sobre o difusor, mas como o difusor é o mecanismo mais eficiente para produzir força descendente, não vejo realmente a razão para ir nessa direção.

Não se pode empurrar ar sobre o carro, caso contrário, ele vai apenas para onde ele quer. Você só pode empurrá-lo e através do carro, e o que você vê na traseira é o mecanismo que faz tudo isso acontecer. Um bom exemplo do que estou dizendo são as saídas do radiador; elas precisam apontar para trás para permitir que o fluxo seja puxado através do carro, o resto do carro é exatamente o mesmo.

Em termos gerais, vemos aqui duas abordagens diferentes - Red Bull e Ferrari nos extremos, com a Mercedes em algum lugar no meio.

Vamos ver o que, se alguma coisa, muda nesta área na Espanha e se isso indica que uma ou outra abordagem é a melhor em geral - ou se ambas ou mesmo todas as três são apenas maneiras igualmente eficazes de esfolar o mesmo gato.