Como é medida a aerodinâmica de um carro e dipositivos aerodinâmicos

O túnel de vento nas medições de arrasto

Para medir a eficiência aerodinâmica de um carro, em tempo real, os engenheiros da indústria automobilística tomaram emprestada uma ferramenta da indústria aeronáutica – o túnel de vento.

Basicamente, um túnel de vento é um enorme tubo com ventiladores que dirigem um fluxo de ar a um objeto em seu interior. Pode ser um carro, um avião ou qualquer outra coisa cuja resistência ao ar os engenheiros precisem medir. Numa sala anexa ao túnel os engenheiro estudam como o ar interage com o objeto – a maneira como as correntes de ar fluem sobre as variadas superfícies.

©iStockphoto.com/Kiyoshi Takahase Segundo Carros (e aviões) usam túneis de vento para testarem a aerodinâmica

O carro ou avião dentro do túnel nunca se move, mas os ventiladores criam vento a diferentes velocidades, para simular as condições do mundo real. Algumas vezes não é usado um carro de verdade – os projetistas se baseiam em modelos em escala de seus veículos na medição da resistência do ar. Conforme o vento se desloca sobre o carro no túnel, computadores calculam o coeficiente de arrasto (Cx).

Os túneis de vento não são nenhuma novidade. Eles começaram a ser usados no final do século 19 para medir o fluxo de ar em muitas experiências com os primeiros aviões. Até os irmãos Wright (em inglês) tinham um. Depois da Segunda Guerra Mundial, engenheiros ligados a competições automobilísticas começaram a usar túneis de vento, em busca de uma vantagem em relação aos concorrentes, medindo a eficiência dos dispositivos aerodinâmicos de seus carros. Mais tarde essa tecnologia passou a ser empregada em carros de passageiros e de carga.

Só que de alguns anos para cá os gigantescos túneis de vento de milhões de dólares têm sido cada vez menos usados. Simulações em computadores começam a substituir os túneis de vento para avaliar a aerodinâmica de carros e aviões. Em muitos casos, os túneis de vento quase servem apenas para checar se são precisas as simulações no computador.

Dispositivos aerodinâmicos

A aerodinâmica envolve mais do que apenas o arrasto – há outros fatores, chamados sustentação e downforce (sustentação negativa). Sustentação é a força que se opõe ao peso de um objeto, elevando-o e mantendo-o no ar. A sustentação negativa é seu oposto – uma força que empurra o objeto em direção ao solo [fonte: Nasa - em inglês].

Você acha que o coeficiente de arrasto de um carro de F-1 é superbaixo? Afinal, um carro superaerodinâmico deve ser muito veloz. Bem, não é assim num F-1. Os carros dessa categoria têm Cx por volta de 0,70.

©iStockphoto.com/Tan Kian Khoon Os carros de F-1 são aerodinamicamente projetados para gerar o máximo de downforce (sustentação negativa)

Por que um supercarro que supera 330 km/h não é lá muito aerodinâmico? Porque um F-1 é projetado para ter o máximo possível de downforce. Pelas altíssimas velocidades atingidas – e por seu baixíssimo peso (em inglês) – esses carros começam a ter sustentação e tendem a decolar, como um avião. Obviamente carros não devem voar, e se um carro perde o contato com o chão quando em alta velocidade pode haver um sério acidente. Por isso, a sustentação negativa deve ser ampliada - e a forma de fazer isso leva a um elevado Cx.

Os carros de F-1 conseguem sustentação negativa graças a aerofólios ou defletores montados na frente e na traseira. Os aerofólios criam diferenças de pressão que literalmente empurram o carro em direção ao solo – é a sustentação negativa. Isso aumenta a velocidade em curvas, mas tem que ser cuidadosamente balanceado para que o carro tenha velocidade suficiente nas retas.

Vários carros de rua têm acessórios aerodinâmicos que geram sustentação negativa. O Nissan GT-R, por exemplo, criticado por sua aparência, tem a carroceria toda projetada para permitir que o ar flua sobre o carro e chegue ao aerofólio traseiro ovalado, gerando um bocado de downforce. Na Ferrari 599 GTB Fiorano (em inglês) as colunas B (atrás dos bancos) vazadas canalizam o ar para a traseira, reduzindo o arrasto.

Mas e os defletores e outras peças aerodinâmicas em carros do dia a dia? São realmente aerodinâmicos? Em alguns casos, os dispositivos aumentam a estabilidade em alta velocidade. Por exemplo, o Audi TT inicialmente não tinha um defletor no capô traseiro, mas a Audi instalou um quando se descobriu que a carroceria arredondada criava muita sustentação, o que pode ter provocado acidentes.

Só que na maioria dos casos a colocação de um grande aerofólio na traseira de um carro comum não vai melhorar muito o desempenho nem a dirigibilidade – se é que vai melhorar alguma coisa. Em alguns casos, pode haver piora no comportamento do carro – que pode, por exemplo, ter dificuldade em fazer curvas, ou passar a sair de frente.