Todo lo que quisiste saber sobre la aerodinámica (Aplicada a la F1, por supuesto)

[Mister-Z]

¿Qué es la aerocinámica?

Según Wikipedia:
La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre éstos y el fluido que los baña, siendo éste último un gas y no un líquido, caso éste que se estudia en hidrodinámica.

Según Joselo:
Parte 1


Parte 2
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=y3mI5drcc8U&feature=related [/video]

Parte 3
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=BEV6AROKUKU&feature=player_embedded [/video]

Parte 4
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=R7AIpRnFd9A [/video]

Parte 5
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=WLdF6HzeEB8 [/video]

Parte 6
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=x3TdTdyFkeg [/video]

Parte 7
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=yrcEKLZ4a5I [/video]

Parte 8
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=XXpOrtKGGyw [/video]

Parte 9
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=xZbg_Cj-HLg [/video]

Parte 10
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Fo9psBNj3Pk&feature=related [/video]

Parte 11
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Ci4jiY7feF0&feature=related [/video]


Según Giorgio Piola:
1962 El chasis monocasco
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=-lPDGAFBaEU&feature=related [/video]

1968 Los alerones
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=O3S7UpR2U34&feature=related [/video]

1976 El Tyrrell P34 de séis ruedas
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=mPcQAXG5Lsg&feature=related [/video]

1978/1978 El Lotus 79
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=d3XfADZp0Ow&feature=related [/video]

1979 La "aspiradora BT46B"
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=UyLZlwxiGNs&feature=related [/video]

1980 El Lotus 88
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=ts4qQk8v8VQ&feature=related [/video]

1983 El fondo plano obligatorio
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=atchaceFtkw&feature=related [/video]

1986 Brabham BT55 BMW Turbo
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Cg67RSKNlK4&feature=related [/video]

1987 Las suspensiones activas
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=sCe69YOg8C0&feature=related [/video]

AERODINAMICA APLICADA

El Tunel del Viento

Ahora que está de moda este artilugio porque a Ferrari le "falló" el propio y deberá buscar en el de Toyota las soluciones que hagan andar al F150º. Trataremos de entender juntos qué es y pa' qué sirve.



En ingeniería, un túnel de viento o túnel aerodinámico es una herramienta de investigación desarrollada para ayudar en el estudio de los efectos del movimiento del aire alrededor de objetos sólidos. Con esta herramienta se simulan las condiciones que experimentará el objeto de la investigación en una situación real.


En un túnel de viento, el objeto o modelo, permanece estacionario mientras se propulsa el paso de aire o gas alrededor de él. Se utiliza para estudiar los fenómenos que se manifiestan cuando el aire baña objetos como aviones, naves espaciales, misiles, automóviles, edificios o puentes.
Para simplificar no os voy a nombrar a personajes como Francis Herbert Wenham ni a Osborne Reynolds y su número que tuvieron una importancia capital ya que formularon, diseñaron, construyeron y experimentaron en estos dispositivos y sentaron las bases teóricas y prácticas ya a finales del siglo XIX y muchos más siguieron profundizando y ampliando sus aplicaciones ya en el siglo XX y elaborando diferentes túneles según los objetos a examinar. No es lo mismo un coche que un avión o misil supersónico. ¿Capisce?

Como funciona el túnel de viento

Christian Horner te indica el soplante del túnel de Red Bull



El aire es soplado o aspirado a través de un conducto equipado con rejillas estabilizadoras al comienzo para garantizar que el flujo se comporte de manera laminar o con obstáculos u otros objetos si se desea que se comporte de forma turbulenta. Los modelos se montan para su estudio en un equipo llamado balanza a la cual están adosados los sensores que brindan la información necesaria para calcular los coeficientes de sustentación y resistencia, necesarios para conocer si es factible o no emplear el modelo en la vida real. Además son empleados otros dispositivos para registrar la diferencia de presiones en la superficie del modelo en cuestion.

Vista en planta de un túnel aerodinámico típico



El túnel de viento y la Fórmula 1

Hubo un pionero en la F1 en el uso del túnel y ese fue el genio de Norfolk: Colin Chapman. Así fue; a fines de los setenta apeló a él para diseñar el más hermoso de todos los F1 jamás construidos: The Black Beauty, el Lotus 79.
Con las nuevas necesidades de los equipos y el avance tecnológico, en especial los programas computarizados, los primitivos túneles se fueron perfeccionando y nuevas tecnologías permiten comprender el nada fácil comportamiento de los ariscos monoplazas de F1, por eso aparecieron los túneles con el piso móvil en un intento por reproducir la mayor fidelidad con un circuito real. La FIA se encargaría pronto de restringir su uso por los equipos y estos cada vez más recurren al CFD que son programas informáticos que desmenuzan las condiciones de un monoplaza en forma virtual simulando en las tres dimensiones toda la gama de posibilidades que tiene un monoplaza de interactuar en un ambiente ideal comparándolo con los datos recogidos, para vosotros no es novedad que un F1 como es el Virgin fue desarrollado con la dinámica de fluidos computarizada. De todos modos el túnel sigue siendo irreemplazable.
Naturalmente, aquel monoplaza que mejor responda en el túnel del viento y se correlaciona óptimamente con los gráficos de los datos empíricos que dan la CFD es el que marcará el rumbo en la categoría y hoy por hoy sin duda es el Red Bull seguido de cerca por el McLaren. En resumen, la mejor correlación entre el rendimiento aerodinámico en el túnel y el uso productivo de los programas en CFD da sólidas ventajas en carrera.


El túnel de viento vs la CFD

La CFD permite visualizar el comportamiento de las presiones y velocidades en torno a un monoplaza y por ende el desplazamiento de un coche de F1 en un circuito en un amplio rango de velocidades y se originan imágenes como algunas se ven aquí abajo:







No obstante hoy y en el futuro los ingenieros ven ambas herramientas complementarias y necesarias para un diseño exitoso por lo que es muy difícil que se abandone una de las dos .

EJEMPLOS DE TÚNELES DE VIENTO EMPLEADOS EN FÓRMULA 1

El "tunelcito"; de Ferrari



El túnel de Toyota


El túnel McLaren



Túnel Nº1 de Mercedes


Túnel Nº2 de Mercedes


Túnel de Renault




Túnel de Williams


Túnel en Sttutgart utilizado por Virgin




El túnel de BMWSauber


El túnel de Aerolab para Lotus
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Hfm-Bh6i89o&feature=related [/video]

El túnel de viento según Giorgio Piola
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=xq_easmGUps&feature=mfu_in_order&playnext=1&videos=F1A2QazYSaM [/video]

Modelo a escala al 60%




[video=youtube][http://www.youtube.com/watch?v=o-0BWcOcw...re=channel[/video]

AERODINAMICA APLICADA
El Fondo Plano

Un coche de F1 es un vehículo complejo y siempre se pone mucho énfasis en las cosas que podemos ver: las suspensiones, los alerones, la carrocería... A veces podemos hablar acerca de los elementos menos visibles, tales como motores, cajas de cambios, suspensión o incluso la electrónica. Pero quizás la parte menos visible y detallada del coche es la parte de abajo. El piso y el difusor, que juntos crean casi la mitad de la carga aerodinámica de los coches, casi sin resistencia. La aerodinámica bajo la carrocería ha sido la clave para los tiempos de vuelta cada vez más rápidos en la F1. Todo lo que siempre vemos de la parte de abajo es la salida del difusor y, a veces, si se ve desde un ángulo bajo, el paso bajo el piso de los coches.
Sólo a veces nos es permitido ver estos "secretillos" cuando un F1 es izado después de un salida de pista inoportuno...






La "panza" de un F1 está subdividida en varias partes que paso a ilustrar:
El plano de referencia (en rojo)


Este es el punto de referencia de las dimensiones de los coches y es realmente la parte más baja del piso de los coches. Cuando la antigua normativa de fondo plano, que se remonta a la prohibición del efecto suelo en 1983 se revisaron en 1994 a raíz de accidente de Senna, el piso ha tenido que tener un paso a lo largo de su longitud. Así es que vemos la forma escalonada de los coches en el perfil frontal, con el plano de referencia más sentado en el centro del coche. Este paso no puede ser más ancho que 50 cm o más estrecho en 30 cm que el plano de referencia debe de plano y de forma continua desde detrás de las ruedas delanteras hasta la línea de eje trasero. La porción delantera del plano de referencia también forma parte del divisor, también conocido como la bandeja T o babero.



El plano de paso (en amarillo).


Por encima del plano de referencia está el plano de paso, esta es efectivamente la parte inferior de los pontones. Estos deben quedar 5 cm por encima del plano de referencia. Una vez más la superficie debe ser plana y abarca desde el complejo regulado de la carrocería, todo el frente de los pontones a la línea de eje trasero. Un gran espacio libre alrededor de la rueda trasera está regulado para evitar que los equipos sellen el piso contra los neumáticos traseros.

Paso o transición (en ocre).


Entre el plano de referencia y el plano de paso, está el paso o transición. Simplemente debe haber una superficie vertical entre estos dos planos. Cualquier intersecciones de estas superficies se les permite tener un radio fácil de aplicar, con un radio de 2,5 cm en el plano de paso y un radio de 5 cm en el plano de referencia.

Tablón o tabla (marrón).


No se considera parte del piso para fines de medición, la tabla es una tira de madera colocada bajo el coche para hacer cumplir una altura mínima. El término técnico de la FIA para esta parte es bloque de arrastre o deslizamiento, aunque este término es raramente aplicado. Los agujeros en la tabla permiten al plano de referencia del coche asentarlo directamente sobre la plantilla de verificaciones de la FIA durante los controles de legalidad en el transcurso de un fin de semana de GP. Se permite que se empleen en determinados lugares en la tabla deslizadores en bloques de titanio y su desgaste se mide para asegurar que un coche no tenga una altura sobre la pista excesivamente baja.
La tabla se puede hacer en dos partes para hacer más fácil la eliminación del piso, la parte delantera debe ser de al menos 1 m de largo. Esto debe ser hecho de un material con una densidad específica, para evitar que los tablones sean excesivamente pesados o duros y produzcan una ventaja en el rendimiento. Normalmente la tabla es a base de madera o un laminado de madera de haya, aunque hay más mezclas de maderas exóticas y resinas. La tabla tiene 30 cm de ancho y 5 mm de espesor y los agujeros hechos en que deben ajustarse a una plantilla de la FIA.


LOS ÚLTIMOS ADELANTOS
El Difusor

¿Qué es un difusor?

Es el remanente de los wing-car, es la explotación o aprovechamiento del último tramo del piso plano. Cuando se introdujo la obligación de diseñar los monoplazas sin la curvatura inferior de los pontones solo se permitió que a partir de la línea imaginaria tangente al borde anterior de las ruedas traseras quedase libre y es allí en donde los ingenieros comienzan a elevar el piso y eso provoca que exista una aceleración del aire que pasa por debajo creándose un centro de baja presión que aplasta al monoplaza generando una mayor sustentación negativa o down force o efecto suelo.
Como todo en la F1 el que no innova se atrasa y si bien esa parte del monoplaza se usaba con un difusor simple en 2009 Ross Brawn introdujo el doble difusor con tanto éxito que llevó al campeonato a Jenson Button y a su equipo dejando atrás a Toyota que fue uno de los primeros en hacer lo mismo.








El doble difusor Brawn GP 2009: La explicación de su superioridad

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=GC774sU_OF0&feature=related [/video]

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=vEwOjeCR1JY&feature=related [/video]

[video=youtube]link: http://www.youtube.com/watch?v=4rbOtVIaA...re=related [/video]

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=BitbhumTI0c&feature=related [/video]

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=8RWxQwgiWTw&feature=related [/video]

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=-T6Yq3lT9Ww&feature=related [/video]


Difusor simple.



Un piso plano puro es probable que produzca poca sustentación o carga aerodinámica por lo que las normas han permitido un difusor a ser instalado en la parte trasera desde 1983. Antes de esa fecha no había normas que exigieran dimensiones del piso y de los difusores. Antes los túneles tenían longitud completa en el efecto suelo que caracterizaba a los coches ala de finales de los setenta y ochenta.
Un difusor crea carga aerodinámica mediante la creación de una diferencia de presión, con baja presión por debajo y por encima una presión más alta. Cuanto más grande sea un difusor, tiene una relación de expansión mayor, por tanto, más potencial para crear carga aerodinámica. Los difusores se limitaron a un sencillo ancho de 100 cm, longitud 35 cm y 17,5 cm de altura a partir del 2009.
Durante el invierno la FIA actuó para cerrar la laguna reglamentaria mediante la aplicación de una única superficie continua a través de un lapso de 90 cm bajo el piso. De una vez se prohibió el doble difusor, ya que no hay posibilidades de crear las aberturas en el suelo para alimentar a la cubierta superior y para este año la altura fue reducida a sólo 12,5 cm. Esto reduce enormemente el potencial del difusor para crear carga aerodinámica en comparación con la normativa anterior. A los difusores se les permite tener vallas, pero las vallas y el propio difusor no debe formar retenciones cuando se ve desde abajo. Es por eso que vemos las vallas simples verticales y curvaturas moldeadas .

Comparación entre el doble difusor de 2010 y el simple de 2011


Animación en la que se incluyen las partes mencionadas


Otras normas en torno a los pisos.

La anulación de todas las normas anteriores y la ampliación de los reglamentos para que se cubran los agujeros y se elimine la flexibilidad hizo que ninguna parte no suspendida del coche pueda ser visible desde debajo del piso incluyendo los espejos retrovisores. Esto significa que no se pueden hacer agujeros en el piso para permitir el flujo hacia adentro o hacia afuera. Las superficies de las partes de abajo se llaman carrocería dentro de las reglas, no hay ningún término como “difusor” o “alerón” mencionado en las reglas. Al igual que con cualquier parte de la carrocería está regulado que estas piezas no puedan moverse o flexionar. Para el suelo, en comparación con los alerones, hay pocas pruebas de desviación que puedan llevarse a cabo, la principal es la prueba de desviación del divisor o splitter.




Pero ¿cómo se llegó a esto?

Explotación de las lagunas en el reglamento.

El doble difusor.


En los últimos dos años estas normas han sido explotadas por los equipos. En primer lugar la interpretación de los agujeros en el suelo y superficies continuas. Esto llevó a las aberturas que permitieron el doble difusor. Efectivamente, el escalón formado por dos separaciones , pero individualmente eran superficies continuas, lo que permite al flujo de aire pasar por encima del plano de paso y entrar en el piso superior del difusor. Esta norma se ha aclarado para este año y una superficie continua solo debe ser formado por el piso.

El doble difusor del Force India VJM03


Desde 2009 la normativa sobre el piso han sido interpretadas en un sentido literal para conseguir el difusor de dos pisos (Double Deck Diffusor o DDD). En efecto las mismas reglas fueron explotadas en menor medida, en virtud de las normas anteriores, pero esto sólo permitía hacer pequeños canales extra entre los túneles del difusor externo y medio. Con el corte importante de las ayudas aerodinámicas para el 2009, varios equipos trataron de encontrar una manera de ganar una mayor relación de expansión de los difusores más pequeños. En esencia, la laguna en la letra del reglamento estaba en la definición de las superficies formadas entre los planos de paso y de referencia. Múltiples superficies permitieron cerrar completamente los agujeros, que se alimentaban de la cubierta superior del difusor que estaba sentado sobre el difusor más bajo a 175 mm del suelo. Este difusor permite ser significativamente mayor con el fin de crear más carga aerodinámica. Cabe destacar que Brawn, Williams y Toyota lanzaron en 2009 coches con DDD. Otros equipos hicieron lo mismo en ese año y el año pasado todos los coches explotaron la misma laguna. Hasta que apareció el....

DIFUSOR SOPLADO

Otro método para recuperar la pérdida de carga aerodinámica fue la re-invención en 2010 del difusor de escape soplado (Exhaust Blown Duffuser o EBD). Éste utiliza la alta energía de los gases de escape para soplar el difusor, el rendimiento del flujo más rápido bajo el piso proporciona una mayor carga aerodinámica. Dos métodos de EBD se utilizaron en 2010, uno sopla sobre el difusor y el segundo que sopla en el interior del difusor. Esta última solución fue más eficaz para conducir el flujo a través del difusor y crear así más carga aerodinámica. Sin embargo, esto requería un agujero hecho en el difusor para permitir que el gas de escape pueda entrar.



El difusor 2011


Como un producto de las normas del 2011 destinadas a prohibir el DDD, también detuvo la solución del frente del difusor. Sin embargo las normas aplicadas sobre la superficie continua a través de un ancho de sólo 90 cm del piso y al difusor se le permite tener 100 cm de ancho. Así es que queda una ventana de 5 cm a cada lado del difusor.

La solución del difusor soplado

El flujo del difusor del Red Bull pasa por debajo de los 5 cm exteriores del piso


Red Bull y Ferrari parecen haber encontrado esta laguna al mismo tiempo. Recientemente, Sam Michael, ha señalado que esta es probablemente la manera más eficiente de soplar el difusor bajo las nuevas reglas. Como Red Bull apareció con esta configuración en primer lugar, a menudo se denomina el "difusor soplado Red Bull" .


En líneas blancas la salida del difusor y en rojo la salida del escape








AERODINAMICA APLICADA
Renault R31

En estos días leemos esta noticia:

"Renault Sport F1 ha puesto de manifiesto que durante el Gran Premio de Australia Red Bull y Renault utilizaron un 10% más de combustible que lo normal. Los pisos o suelos soplados por los escapes con salida "normal" o frontal (FEE), de uso frecuente en este año, significa que la gestión del motor y el escape es aún más crucial que en temporadas anteriores. Para alimentar el suelo soplado con eficacia y generar carga aerodinámica adicional, un motor debe producir cantidades significativas de gases de escape. En pocas palabras, más combustible quemado, mayor masa de gases de escape se produce y, potencialmente, mayor carga aerodinámica.
"Desde el RS27 la tasa de consumo de combustible es muy buena, los equipos de Renault equipados fueron capaces de quemar un 10% más de combustible de lo normal durante el Gran Premio de Australia, sin quedarse sin gasolina, por lo tanto puede dar más caudal de escape a sus socios con el difusor soplado "reveló un comunicado de Renault".

Pero ¿qué significa piso soplado ?

Doble difusor soplado del McLaren MP4/25


Durante la temporada anterior se corrió con los doble difusores que incluían aquellos difusores soplados por los gases de escapes que como es sabido el aire cambia su densidad en función de la temperatura y por lo tanto varían las velocidades y presiones y el juego de éstas producen el afamado “efecto suelo” que tiene la virtud de pegar al monoplaza al piso y facilitar la transmisión de la potencia ganando en velocidad. (Gráfico superior)
Naturalmente la FIA en aras de restar velocidad a los F1 este año los prohibió y los ingenieros aguzaron su ingenio y se las ingeniaron para seguir soplando y así usufructuar estos "aires" calientes y lograron soplar el piso del sector trasero como Adrian Newey que lo hizo por el costado y hacia atrás:




O las soluciones de McLaren o Ferrari



Todas con la misma finalidad y parecida disposición, pero en Francia alguien la pensó distinto y dentro de la categoría "pisos soplados" apareció una sub-categoría: la de los que "soplan pa'adelante" denominados en la lengua de Shakespeare: Front Exit Exhaust (FEE) o Salida Frontal de los Escapes, que ahora profundizo y le doy un marco teórico sin abundar en fórmulas ni pesadeces parecidas y en lo posible divertidas.

SALIDA DE ESCAPES DELANTERAS
Dónde está ubicado el FEE

Los diseñadores de Renault, James Alisson, Naoki Tokunaga y Tim Densham, sorprendieron a propios y extraños con un concepto aerodinámico novedoso y potencialmente revolucionario al presentar, en las pruebas invernales de España, un tubo de escape que descarga los gases quemados en el borde de ataque de los pontones del R31.
Los periodistas, y pese al celo en ocultar el dispositivo, pronto llegaron a fotografiarlo y los más avezados técnicamente adelantaron sus conclusiones sobre el funcionamiento y bondades que en teoría ofrece la novedad del equipo francés eclipsado en parte por el "extraño" MP4/26 y sus pontones en "L".

Imaginemos un zoom y recorramos estas fotos y ahí está: en el borde inferior de la toma dinámica del pontón aparecen la boca de salida del escape del múltiple de la bancada izquierda





Para mayor claridad en estos dibujos simplificados se determina su ubicación




En la imagen de abajo se observa el sector inferior e interno del pontón izquierdo por el que pasa el tubo de escape; todos los elementos lucen forros aislantes dada la proximidad del pasaje del mismo.


Imágenes recientes con el pontón sin el carenado por un toque deja ver lo alto que se hallan los radiadores de agua y aceite para dejar lugar al tubo de escape



Cómo funciona

Cuando el motor está en marcha y sobre todo en velocidad cada segundo se libera una gran masa de gases calientes que son aprovechados dada su altísima carga térmica para acelerar el aire que pasa por debajo del piso del monoplaza


Y eventualmente por los bordes de los pontones alterando las venas del aire que va rodeando el vehículo.


A medida que el monoplaza avanza a cada instante el constante fluir de los gases se dirige hacia atrás elevando la temperatura del aire haciendo disminuir la presión estática y por lo tanto al ser inferior que la presión que discurre sobre los pontones se produce una sustentación negativa empujando al coche hacia abajo dándole mayor agarre a las ruedas.


En un monoplaza con los escapes "normales" hacia atrás el aire que pasa por debajo del piso está a temperatura ambiente, digamos de 15ºC a 40ºC,(imagen superior)


pero en un R31 el aire que pasa por esa zona está mucho más caliente ya que los escapes derraman sus gases a altas temperaturas como lo indica la segunda imagen y calientan una zona que constantemente se alimenta del flujo proveniente del frente del coche y se dirige hacia el difusor como se indica en el gráfico inferior:



COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
Breve explicación sobre qué es un CFD

La Dinámica de los Fluidos Computarizada es una herramienta fundamental en la Física aplicada a la ingeniería de diseño de la que no me voy a extender pero gracias a ella se pueden realizar estudios precisos y gráficos como los que siguen que permiten evaluar los complicados comportamientos de los caprichosos gases con exactitud, por ello va el siguiente video.


Rango de velocidades
Circulación general en torno a los pontones

Como es natural todo objeto móvil que se desplaza en un fluido (en nuestro caso el aire) tiene que contrarrestar fuerzas opuestas y su desplazamiento causa alteraciones al fluido con el que interactúa creando resistencias a su paso. En un Fórmula Uno, que es uno de los menos aerodinámicos de los vehículos creados por el hombre, el aire que lo rodea va perdiendo velocidad a medida que va encontrando salientes tales como las ruedas, los pontones,los retrovisores, las tomas de aire, etc. Por ende las presiones sufren cambios ya que están en función de la velocidad y como ya se vio son fundamentales para entender las fuerzas que actúan sobre un monoplaza de competición.
Los gráficos siguientes sirven para explicar las ventajas teóricas de este sistema de escapes.


Tanto en el gráfico de arriba como el siguiente video de YouTube sirven para apreciar las distintas velocidades que se dan en un F1 y el código de colores permiten distinguirlas: Los tonos hacia al azul son para las velocidades menores y los rojos las más altas.
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=y7FONO_FYH4 [/video]

Velocidades en un monoplaza sin FEE



Prestad atención a este gráfico de un monoplaza "normal" por el que circulan velocidades esperadas pero al compararlo con el R31...

Velocidades comparadas entre un monoplaza con escapes frontales (arriba) y otro sin FEE (abajo)

Observad la zona celeste rodeada por un recuadro negro en el monoplaza sin los escapes frontales o FEE. Éste cuando sopla y el área se pone verde (más rápido). Así es que el escape frontal mantiene la alta velocidad cerca del borde del suelo y previene la circulación que normalmente tiene lugar allí en la mayoría de los coches de fondo plano.
A velocidades y energías más altas en la estela de turbulencia menos resistencia.
La estela del coche también se redujo, buscad en la línea negra al lado de la rueda delantera, y también veréis algunos de los colores rojos frente a la rueda trasera.
Todo esto reduce la resistencia y gracias a este tipo de control por el escape el sistema debe ayudar a los R31 en las rectas.
Ahora en la parte de carga aerodinámica la línea rosa es la que indica el límite entre el amarillo y el verde donde hay alta velocidad bajo el piso del monoplaza,
Observad cómo en general la zona amarilla aparece con el FEE.
El piso está viendo un caudal mucho mayor y abarca efectivamente unos buenos 150 mm más ancho.
Comparad las áreas rojas en el divisor (o splitter) y el frente del piso también. El FEE está tirando más succión en la parte delantera por lo que la fuerza deportante está más cerca del centro del coche.
En resumen, estos beneficios no se puede lograr si los gases de permanecer bajo el piso del monoplaza. El R31 no puede tener un piso con mayor eficacia si los gases no se evacuan y actúan como una falda.


El escape frontal simplemente crea carga aerodinámica en otro lugar. Lo hace mediante la creación de más de succión en la parte delantera del coche en el separador de succión y más en el suelo.
Todo esto a su vez beneficiará el difusor posterior, así que el difusor no se ignora, es simplemente que no es lo único a considerar.
La trama de presión por encima habla por sí misma. Observad las áreas de color azul oscuro y cuánto más grandes son en el coche con FEE.
Todo eso es carga aerodinámica justo en el centro del coche, que ayuda con un muy buen equilibrio.
Esto se debe principalmente gracias a soplar hacia el exterior y la creación de una pollerita o falda virtual con eficacia en el aumento de tamaño del piso.

Velocidades de circulación de los gases de escape


La estela del FEE con el R31 acelerando a más de 110km/h
http://www.youtube.com/watch?v=8CtLB7g5s...r_embedded

Rango de temperaturas

Desde el frente


Desde una vista posterior


Desde arriba


Rango de presiones sin el FEE en un monoplaza que se desplaza a 250km/h.
En azul se representan las bajas presiones y en los tonos rojizos las altas.

Internas


Sobre las superficies


Sobre el fondo del piso


Desde una perspectiva


Las pruebas en el pavimento de los pits

En estas fotos se ve claramente las huellas dejadas por ambos escapes en la calle de boxes y se ve a uno de los mecánicos presto a refrigerar esa zona de altas temperaturas


A 250 km/h la temperatura es de 1050ºC(1223ºKelvin)


Fíjaros en este video la fuerza con que salen los gases de escape
[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=oT2P2fhRFQA&feature=player_embedded [/video]


Recorrido del aire que circula bajo el piso de un F1


Distribución aproximada del área de influencia del escape



Lo que no permiten los reglamentos en la temporada 2011
El doble difusor


Lo que permiten los reglamentos en la temporada 2011
El orificio del motor de arranque

Después de algunos equipos estaban explotando los agujeros de gran tamaño del motor de arranque en el difusor para crear un efecto suelo, la FIA ha tomado medidas drásticas con una aclaración.
"Una abertura con el fin de permitir el acceso para el dispositivo contemplado en el artículo 5.16 se permite en esta superficie. Sin embargo, tal apertura no puede tener una superficie superior a 3500mm2 cuando se proyecte sobre la propia superficie y no hay punto de la abertura que pueda estar más de 100 mm de cualquier otro punto".


El alerón ajustable


El Drag Reduction System (DRS) es probablemente el más interesante y más reciente de los nuevos reglamentos técnicos en la Fórmula 1 en 2011. ¿Con qué propósito? Para promover los adelantamientos por contrarrestar la pérdida de carga aerodinámica que se produce cuando un monoplaza está detrás de otro coche de Fórmula 1. Esto se logra al reducir la resistencia aerodinámica del alerón la tapa de apertura conductores próximo coche pasó a la banda detrás del coche.

Breve explicación técnica

Los elementos horizontales del alerón trasero son el plano principal y el flap. El DRS permite que el flap se levante un máximo de 50 mm por encima del plano principal. El flujo de aire a través del alerón trasero es perturbado y como resultado se vuelven menos eficientes para producir carga aerodinámica. Sin embargo, la carga aerodinámica es sólo útil para un coche de Fórmula 1 cuando se cambia de dirección, es decir en las curvas. En una línea recta al haber menos carga aerodinámica menor será la fricción y mayor será la velocidad del coche. Sam Michael, director técnico del equipo Williams cree que la DRS en la fase de clasificación tendrá un valor de alrededor de medio segundo por vuelta.

El ajuste del ángulo del alerón trasero hará que el coche sea unos 10-15 km / h más rápido en línea recta. La eficacia del DRS variará de pista a pista y de coche a coche. Las mejores pistas para el DRS serán los circuitos de alta velocidad con alta carga aerodinámica y con resistencia o arrastre como Spa, Suzuka y Silverstone. En este caso, el DRS el comportamiento es similar a la F-duct utilizado en 2010.


[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=2WG2FHaFXrw [/video]

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=c2D4pmr6gVE&feature=related [/video]

[video=youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Uzp678dkKiQ&feature=related [/video]


AERODINAMICA COMPARADA

La distancia entre ejes es uno de los parámetros que siempre han tenido importancia dado que su longitud no sólo determina el tamaño del monoplaza sino que también incide en la estabilidad, a mayor longitud mayor estabilidad, y en la aerodinámica en torno de la carrocería por encima y por debajo del piso encargado de crear en el difusor las presiones y depresiones que son necesarias para la creación del efecto suelo que por mínimo que fuere afirma al vehículo contra el piso. Casi todos los equipos no comunican estos datos, entre otros, considerados secretos de estado. Esto lleva a aficionados y técnicos efectuar estos análisis de manera "casera" como lo que veréis a continuación.


En estas imágenes se han alineado los nuevos F1 a partir del tamaño de la rueda delantera y de su eje consiguiendo así equiparar a las fotografías para apreciar y calcular sus distintas longitudes, la más importante sin dudas es la distancia entre ejes así como los perfiles que cada equipo diseñó, en especial pontones y morros.
Este año cobra importancia el paso entre ejes porque está en función de la aerodinámica y porque McLaren con su radical diseño de los pontones ha optado por la mayor distancia entre ejes que se haya visto jamás,
Aquí abajo podéis ver las distintas longitudes en las que se destacan el MP4/26 con sus ¡¿3,93m?!


Estos datos no son oficiales simplemente desde hace unos años los equipos no los entregan de manera que algunos aficionados deben tomarse el trabajo de calcularlo en base a la comparación de fotografías como las que aquí se muestran. Este año sólo dos o tres equipos han dado las dimensiones de sus monoplazas: Force India y Williams que tienen 3,50m y 3,30m respectivamente pero ¿son las reales? Virgin argumenta que su distancia es de 3,30m Lo cierto es que las fotos y su evaluación dicen otra cosa.
Para estar más seguros se acomodaron las fotos a partir de la distancia máxima permitida por reglamento entre el spoiler y el eje delantero.


El resultado se ve abajo una vez alineados según el eje posterior



En este diagrama de arriba se aprecian círculos de colores que marcan: por la derecha, junto al nombre el punto del eje trasero y a la izquierda el punto por donde pasa el eje delantero así queda evidenciada la diferencia entre la distancia entre ejes (DEE) del McLaren MP4/26 y el resto como también que la DEE del Mercedes W02 es la menor de todos; el RB7 está en un punto intermedio.
Estas fotografías permiten un cálculo aproximado y se puede estimar las DEE aproximadas con las siguientes dimensiones:

Mclaren = 3489mm
Redbull = 3450mm
Mercedes = 3266mm
Ferrari = 3312mm



Comparación animada entre el RB7, el MP4/26 y el F150º del sector trasero y el despeje entre el suelo y el piso plano.


Comparación animada entre el RB7 y el MP4/26

En esta comparación se aprecia la mayor distancia entre ejes del McLaren sobre el Red Bull



Análiisis de los sectores delanteros de los MP4/26, el RB7, el F150º y el W02



En un viraje


En una recta


Y en una triple comparación con el Ferrari F150º


Y en una triple comparación de el Ferrari F150º con el W02 y el MP4/26


Comparación del aspecto lateral de los FW33 y STR 6


Comparación del aspecto lateral de los FW33 , R31 y F150º


Múltiple comparación de los diseños en Malasia


De paso veamos el radical diseño del MP4/26 comparándolo con su antecesor




Observad con detenimiento y adivinad qué monoplaza tiene el ángulo de inclinación más pronunciado...¡Acertaron! El Red Bull, en plena recta se inclina hacia adelante como lo podéis ver en la animación gif de abajo