F1 – Mudanças significativas na aero do assoalho e difusor para 2021

Assoalho W da Mercedes

Apesar do novo regulamento aerodinâmico da Fórmula 1 ter sido adiado para 2022, ainda haverá uma mudança aerodinâmica significativa nos carros na próxima temporada.

A FIA anunciou na semana passada alterações na área externa projetada para reduzir o nível de downforce. Mas por que as regras foram alteradas e que diferença fará para as equipes? O próprio site da F1 explica.

Atualmente, o assoalho pode ser executado em linha reta a partir de uma área adjacente ao cockpit até um ponto à frente do pneu traseiro. No entanto, a partir do próximo ano, esse ponto à frente do pneu deverá estar 10 cm mais para dentro, tornando a borda do assoalho uma linha diagonal quando vista de cima.

Isso reduzirá uma área significativa do assoalho do carro. Quanto vai depender da distância entre eixos do carro. O downforce gerado pelo assoalho é uma multiplicação da área dele com a pressão do ar negativa sendo gerada lá.

As mudanças no assoalho não param por aí. As atuais ranhuras laterais no assoalho que aparecem à frente dos pneus traseiros em todos os carros serão proibidas a partir do próximo ano – assim como as ripas longitudinais que percorrem as bordas externas do assoalho de frente para trás. Toda a área externa deve ser sólida, plana.

O objetivo dos dois conjuntos de slots é bem diferente, mas ambos contribuem com um desempenho significativo do downforce. Combinadas com a redução na área do assoalho, espera-se que essas mudanças adicionem cerca de 0,5s de tempo da volta.

As ranhuras perto dos pneus traseiros estão lá para liberar o excesso de pressão de ar induzida nas bordas do assoalho causada pelo pneu em rotação. À medida que o ar movido pelo pneu se encontra com o ar que viaja pelo piso a caminho do difusor, ele cria um efeito de onda de proa, que é chamado “efeito-coanda”, um fenômeno em que um jato de fluido pode se conectar a uma superfície curva e segui-la, desenvolvendo uma região de baixa pressão.

O efeito-coanda também estava sendo usado para alimentar os difusores de muitos carros depois da proibição do difusor soprado em 2012. Ele também foi banido.

Isso corrompe o fluxo de ar que está sendo alimentado no difusor, o que, por sua vez, limita o quão bem o difusor pode limpar todo o carro por baixo. Tudo o que reduz a velocidade geral do fluxo de ar na parte inferior da carroceria reduz o downforce.

Portanto, essas ranhuras laterais logo à frente do pneu tornaram-se muito elegantes, pois fornecem o ar “esguichado” pelo pneu em outro lugar, mantendo assim o fluxo para o difusor relativamente limpo e consistente. Eles são uma área de constante desenvolvimento de detalhes e tornaram-se cada vez mais sofisticados, como evidenciado pelo arranjo muito complexo observado no atual Haas VF20.

As ripas longitudinais pelas laterais do assoalho, que se tornaram cada vez mais comuns e complexas no ano passado, estão lá para formar vórtices embaixo – selando efetivamente a extremidade externa do piso para formar uma saia virtual (ima espécie de efeito-solo) impedindo que o fluxo de ar que passa por baixo do assoalho vaze para os lados. Isso ajuda a maximizar a diferença de pressão do ar entre o assoalho e o ar externo.

Os aerodinâmicistas não poderão mais contar com essas duas ferramentas de slot para melhorar o desempenho aerodinâmico do assoalho, à medida que adaptam seu chassi 2020 existente ao regulamento aprimorado de 2021. No entanto, eles ainda terão permissão para desenvolver asas, pás laterais e difusores e, portanto, serão capazes de mitigar o efeito das mudanças.

As mudanças foram feitas em antecipação ao aumento do downforce dos carros através do desenvolvimento normal. Considerou-se que os pneus atuais – que originalmente deveriam ser substituídos pelos pneus de 18 polegadas pelo novo regulamentos agora adiado – estavam na extremidade superior de sua capacidade de suportar as cargas aerodinâmicas.

A redução do downforce, especialmente através das curvas rápidas (downforce que aumenta com a velocidade), foi considerada necessária para manter os pneus dentro dos limites operacionais projetados.

A alternativa de reduzir a área da asa traseira foi sugerida, mas considerada insatisfatória. O problema é que o downforce criado pelos carros largos introduzidos em 2017 é tão grande que existem curvas que podem ser confortavelmente contornadas de pé cravado, que a redução da asa traseira simplesmente tornaria a velocidade de aproximação ainda mais alta, mas ainda com a curva podendo ser feita de pé embaixo.

Red Bull

Portanto, qualquer redução na carga induzida pela asa menor seria superada pelo aumento da carga induzida pelo aumento da velocidade que trabalharia mais na asa.

Então, como as mudanças podem impactar os vários modelos de carros? Por fim, as equipes projetarão as limitações e encontrarão maneiras de recuperar o que foi retirado – como sempre.

Mas o efeito inicial, conforme as equipes colocam esses novos assoalhos em simulação, pode ter mais impacto sobre os carros de rake alto (como Red Bull, Ferrari e outros) do que aqueles otimizados em um ângulo de inclinação baixo (como o Mercedes e Racing Point).

Lembrando que o downforce do assoalho é um produto de seu tamanho e da pressão negativa do ar, portanto os projetos de baixo rake tendem a ter assoalhos mais longos para compensar o fato de que seu ângulo mais plano com o solo não gera tanta pressão negativa por polegada quadrada. Retirar as ranhuras de vedação do assoalho reduzirá a quantidade de pressão negativa que pode ser induzida a partir dele, o que impactará mais na Mercedes, Racing Point e etc.

Como sempre, a corrida será para ver quem vao conseguir se adaptar mais rapidamente aos requisitos revisados ​​quando chegar 2021.

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