Carros voadores

O estudo da aerodinâmica deu ao homem o poder de vencer a força da gravidade e colocar em vôo máquinas muito mais densas que o ar. O ar é o fluído que realizará a sustentação, este sofre alterações em grandezas como a densidade, temperatura e pressão. É exatamente estas alterações que são utilizadas para alçar uma aeronave.

                         

Quando um avião se desloca pelo ar, ocorre um fenômeno na sua asa que irá produzir uma força para cima, sentido inverso ao peso. Entenda este fenômeno:

O perfil da asa tem comprimentos diferentes na parte superior (extradorso) e na parte inferior (intradorso), possibilitando que duas partículas de ar percorram tais comprimentos ao mesmo tempo, conseqüentemente tendo velocidades diferentes.
A física explica que o aumento da velocidade de um fluído pelas paredes de um tubo, provoca um aumento da pressão dinâmica (ar em movimento) e uma diminuição da pressão estática (ar em repouso), originando uma força. Então, tal diferença de pressões estáticas será a responsável por criar uma força perpendicular a superfície da asa, chamada de RESULTANTE AERODINÂMICA, agindo no chamado centro de pressão, tendo como sua componente vertical, a força de SUSTENTAÇÃO.

                       

Resumindo, como a quantidade de partículas sobre a asa é a mesma acima ou abaixo, a pressão embaixo é maior, esta diferença gera a força de sustentação do vôo.
Agora, voltando ao objetivo do nosso post, que relação tem isto aos carros? O uso de aerofólios, dispositivo de funcionamento inversos as asas, ao invés de realizarem força para suspender, a força gerada é para dar estabilidade do auto, aumentar a força de contato com a pista.

                             

                                        

O vídeo a seguir mostra um carro em alta velocidade, que assim, devido a esta força aerodinâmica, realiza o que você verá.

Surpreso? Observe como o ar parece entrar por debaixo do carro e suspendê-lo, o aerofólio não foi suficiente para segurar o carro no chão, repare que o carro funcionou como uma asa, vamos analisar o formato do carro e o de uma asa.

                            

Semelhantes não?
Agora, por que os carros comerciais não tem aerofólio? É que eles não alcançam velocidade suficiente para gerar uma diferença de pressão que o retire da pista, para conseguir esta velocidade de movimentação do ar é que são usadas turbinas em aviões de grande porte.
Em carros comuns, os aerofólios existentes são apenas de efeito decorativo. Bom,tem gente que acha bonito... Aparência sem funcionalidade não é comigo.
Fazendo jus ao título, seguem abaixo fotos de um protótipo de carro voador, ainda não há projeto comercial concluído, mas pela quantidade de pesquisas na área em todo o mundo, estima-se que em pouco tempo teremos uma máquina do tipo.

Links relacionados:

Como o avião pode voar?

Aerofólio

Carro e estabilidade

O quem vem por aí...

Este é um post relativamente rápido, muita prova essa semana na faculdade, sei que estamos devendo mais explicações sobre as demais categorias, mas isso será sanado logo, "assim eu espero", então lá vai...

- E tudo vai mudar de novo na Fórmula 1... Tudo por uma questão que nós já tínhamos levantado no post anterior, a mudança do centro de gravidade do carro e os efeitos desta na aerodinâmica desses monospostos.
Pois bem, ano que vem o regulamento volta a sofrer alterações, sendo terminantemente proibidas as paradas para reabastecimento (ufa!! pensei que nunca fossem acabar com isso), no fundo o principal causador das corridas carrosséis ou procissões, como queiram denominar os GPs de Barcelona, Valência, Hungria e etc., já que só aquelas mudanças que nós já tínhamos comentado aqui não foram capazes de acabar com a monotonia de algumas corridas, sendo assim os carros terão que passar por toda uma reconfiguração aerodinâmica novamente, desta vez não tão drástica, já que os tanques de combustível vão ter que aumentar, o CG vai mudar e consequentemente a distribuição do peso vai ser toda diferente.
Aguardem, pois o GRID pode ser invertido novamente, já que isso vai depender muito de quem vai encontrar a melhor solução aerodinâmica para o carro mais cedo, como aconteceu com a Brawn esse ano.
Ficamos aí com depoimentos de quem entende do negócio, como é o caso do brasileiro Robert Sattler, engenheiro de performance da Force Índia que considera que as mudanças para o ano que vem deve facilitar o trabalho dos engenheiros.
"A aerodinâmica vai mudar muito já que os carros vão carregar o dobro do volume de combustível do que carregam agora. Isto vai gerar a necessidade de aumentar a distância entre os eixos do carro, o que deve facilitar o trabalho do pessoal da aerodinâmica, incluindo aí uma melhoria na eficiência do difusor. Por outro lado, é preciso pensar também na parte mecânica. Em circuitos travados, a eficiência do carro deve diminuir".
Já o engenheiro chefe da McLaren Pat Fry considera que a atual configuração aerodinâmica ainda não foi totalmente explorada e que o novo regulamento trará ainda mais possibilidades.
"Acho que estamos em um nível muito raso de compreensão do que podemos fazer com este pacote aerodinâmico atual. Muita gente se preocupou em adaptar o difusor duplo nos carros do que desenvolver o carro para eles. Estou certo de que existem variações que devem levar um ano ou dois para se estabelecerem".

- As postagens sobre a Indy estão vindo como pediu meu amigo Alfredo, aguardem, estamos juntando material para podermos explicar com mais clareza, mas já adianto que as diferenças na aerodinâmica da Indy para a F1 está estreitamente ligada a configuração dos circuitos em quais ambas correm.

- Nós estivemos pensando esta semana e chegamos a conclusão que só falar sobre o assunto aerodinâmica de monopostos não vai ser suficiente para os nossos objetivos com este trabalho, ficaria muito teórico, é preciso adquirir conhecimento prático, então resolvemos de acordo com o que estamos estudando para apresentar para vocês aqui, projetar um Kart, a medida que formos amadurecendo esse idéia e conseguindo colocá-la em prática vamos postando o resultado de nossas pesquisas e o passo-a-passo.

Beleza então, até a semana que vem que essa estória de "fazer seu próprio monoposto" me deu uma idéia legal de post.

KERS: Vale à pena usar?

Como prometido antes, vamos explicar o porquê do KERS ser uma incógnita esta temporada para as equipes...
Primeiramente vamos às devidas apresentações:
A sigla KERS significa em português Sistema de Recuperação de Energia Cinética, mas na verdade é um conceito, já que pode ser pensado de diversas formas, a equipe Williams, por exemplo, desenvolveu o seu em parceria com a empresa inglesa Torotrak utilizando o princípio das molas, como nos carrinhos de corda, enquanto a grande maioria preferiu o mecânico-elétrico, além disso, este conceito pode ser estendido também a utilização de atuadores alimentados pelo calor das rodas. Na prática ele possibilita ao piloto o uso de uma potência extra apertando um botão, algo em torno de 70 cv a 80 cv, por cerca de 6 segundos a cada volta, o que na teoria é bem vantajoso.
Como nosso objetivo aqui não é explicar o funcionamento do KERS, mas sim os efeitos de sua instalação em um f1, deixamos esse vídeos para que vocês possam entender como ele funciona tanto no caso da Williams como no das outras equipes.

Idéia mais comum do KERS:

Pricípio utilizado pela Williams:

Pois bem, na temporada passada a BMW levou essa proposta a FIA (Federação Internacional de Automobilismo) com o objetivo de trazer mais emoção a F1 e tentar encaixar a categoria na “moda ecológica” dos “híbridos”,encabeçada pela marca alemã, mas desde 2008 ele já vinha sendo polêmico tendo em vista os grandes gastos das equipes para desenvolvê-lo, já que cada uma teve que criar seu próprio KERS, em pleno tempo de crise.

A idéia que parecia tão empolgante foi perdendo força antes mesmo de ser concretizada, muitas equipes não conseguiram desenvolvê-lo a tempo ou não tiveram recursos financeiros para tal, acidentes aconteceram nos testes com a própria BMW, parecia não muito confiável, e por aí vai... No fim das contas só as equipes de ponta iniciaram o ano usando este reforço DE PESO e era justamente aí onde queríamos chegar.
A preocupação quanto a utilização do KERS estava estreitamente ligada ao peso do “brinquedo” que é equivalente a cerca de 35 kg, ou seja, 35 kg a mais em um f1 significa repensar toda a aerodinâmica, isto é, desenhar um carro que se adaptasse ao sistema. Os engenheiros tinham que encontrar um lugar para ele que fosse o mais próximo possível do centro de gravidade do carro e só depois pensar no resto como a redução do tanque de gasolina, a distribuição de peso, dentre outros fatores que comprometiam a confiabilidade do conjunto, tendo em vista o superaquecimento das baterias causada pelas altas rotações do dínamo, mesmo com o gerenciamento do computador e a desestabilização dos carros principalmente nas frenagens provocando erros dos pilotos que sinalizaram isso ainda nos testes da pré-temporada. Esse “sistema” de fato representava um desafio aos melhores engenheiros do mundo. Só na Ferrari o tanque teve de ser reduzido em 16 litros para criar um nicho na parte mais baixa e central do monoposto onde o conjunto motor elétrico-dínamo, computador e baterias pudessem ser alocados, com tudo isso os pilotos das equipes que o adotaram tiveram que emagrecer para compensar o ganho de peso dos carros, o bicampeão Fernando Alonso chegou a perder cerca de 6 kg.
Com todos esses contras já no início da temporada algumas equipes como foi o caso da Renault abandonaram o sistema, pois perceberam que o ganho em potência extra não compensava as perdas com o aumento de peso, enquanto outras o fizeram antes mesmo disso, como foi o caso da Toyota e da Williams, o que levou a permanência do sistema na F1 a se tornar “questionável”. Porém, talvez isso tivesse valido para a primeira parte do campeonato com circuitos mais travados e lentos, já que nas últimas corridas, em circuitos com longas retas como é o caso de Spa-Francorchamps e Monza, ele tem sido protagonista fazendo seus portadores levarem bons resultados para as garagens.
O fato é que ninguém questiona os benefícios do mesmo, ele é deveras útil em voltas rápidas dos treinos classificatórios e incrível nas largadas, nas proteções de posições e ultrapassagens, tanto que muitos times já estão revendo seus discursos para o ano que vem, a questão é se vale à pena utilizá-lo em uma prova, pois sempre vai depender do circuito, já que em alguns é muito mais vantajoso ter um carro bem equilibrado do que uma potência extra que torne a pilotagem difícil e provoque erros.

Uma coisa é certa em todos os circuitos vale muito mais um carro consistente e confiável que passe a linha de chegada, o que nos leva a um impasse que só vai ser resolvido quando todos os times tiverem com o sistema ou sem ele, porque enquanto continuar assim vai ter muito engenheiro perdendo o sono...
O vídeo abaixo fala um pouco da questão do peso e do posicionamento do KERS, ele tá em italiano mas forçando um pouquinho dá pra entender:

Objetivo: Ultrapassagens

Em 2009 a Fórmula 1 passou por mudanças drásticas em relação ao ano anterior, com o objetivo de aumentar as ultrapassagens para deixar o esporte mais atrativo, evitando domínios absolutos e temporadas apáticas e previsíveis. Além de trazer de volta o valor do piloto aos cockpits, essas mudanças de regulamento que vem ocorrendo desde 2005 surgem também como forma de reduzir custos que foram exorbitantes no últimos 10 anos, extinguindo os "garageiros" e trazendo as poderosas e descompromissadas montadoras.

As mudanças consistiram principalmente na perda da pressão aerodinâmica estimada em 50%, o que tornou visivelmente o carro mais limpo, sem aqueles inúmeros apêndices aerodinâmicos que impediam um carro de "encostar" no outro sem se desestabilizar e por consequência aproveitar o vácuo para fazer a ultrapassagem embora o da frente estivesse mais lento.

Então, eis as mudanças:

• As mais perceptíveis foram as nos aerofólios. O dianteiro aumentou 40 cm de largura e ficou 5 cm mais baixo, reduzindo os efeitos da turbulência do carro da frente, além da inclinação deste agora poder ser alterada em até 6 graus pelo piloto de acordo com a situação da corrida e no máximo duas vezes por volta. Já o aerofólio traseiro foi reduzido de 1 m para 75 cm e elevado em 15 cm, com as paredes laterais mais longas, diminuindo a turbulência no carro que vem atrás e aumentando a pressão aerodinâmica do mesmo, facilitando as ultrapassagens.
  

• Os miniaerofólios, que são aquelas "asinhas" espalhadas pela carenagem foram retiradas bem como aqueles elementos aerodinâmicos localizados na traseira, como as chaminés que eram destinadas a escoar o ar quente dos radiadores, o que obrigou os engenheiros a repensar o sistema de arrefecimento dos carros.

• Os defletores que eram localizados na frente dos radiadores, por exemplo, e que tinham o papel de destinar a maior parte do fluxo de ar para contornar o carro, fazendo-o escoar sobre o assoalho e seguir como numa espécie de túnel. Pois bem, estes foram diminuídos o que diminuiu também a pressão aerodinâmica e aderência.
• Porém, a mais significativa foi a mudança no assoalho, o principal responsável por gerar pressão em um monoposto de F1. A curvatura existente no fim do assoalho chama-se perfil extrator que nos carros deste ano começam 20 cm mais para trás, diminuindo a pressão e fazendo com que o ar que sai dele não desestabilize o adversário.
• Já o KERS (Sistema de Recuperação de Energia Cinética) foi sem dúvida a mais polêmica e não muito eficaz dessas inovações, o que merece um post destacado, devido a sua influência no desempenho dos carros estar estreitamente ligada a aerodinâmica.
  No vídeo abaixo vocês podem notar melhor as alterações,nele temos o F60, atual carro da Ferrari.

É dada a largada...

Sejam bem-vindos, este é um espaço onde estaremos comentando sobre a aerodinâmica dos monopostos, mais especificamente os carros de fórmula, estaremos dando ênfase a Fórmula 1 por se tratar da categoria mais popular do mundo e também pelas reinvenções recentes dos carros, o que torna mais fácil explicar o tema, porém realizaremos posts também sobre outras categorias, sempre que possível, como a Fórmula Indy, a GP2 series, F - Renault dentre outras...

Nosso objetivo é mostrar a vocês leitores as diferenças entre a aerodinâmica dessas diversas categorias do esporte a motor e como estas influenciam no desempenho dessas máquinas, além do aperfeiçoamento dos carros ao longo do tempo, mas tudo isso de uma forma simples e fácil de entender.

Deixem suas opiniões para que possamos fazer deste espaço um ambiente de discussão sobre esses carros voadores e por que não de inovação, vamos trocar ideias! Além de compartilharmos dessa paixão por engenharia.

Fica aí um vídeo com uma prévia do que teremos por aqui...