Aileron (veículos)

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Uma asa na área automotiva é um elemento aerodinâmico particular, fixo ou móvel, capaz de gerar um impulso para baixo do veículo para aumentar sua aderência ao solo.

O princípio físico que fundamenta a operação de um aileron automotivo é exatamente o mesmo que permite aos aviões voar, mas ao contrário da aeronáutica é usado de forma oposta, ao invés de apoiar o veículo no ar, empurra-o mais para o solo, que ou seja, ele funciona para criar downforce em vez de sustentação como nas aeronaves [1] .

Nos carros de Fórmula 1 modernos, cerca de 2/3 do downforce total é devido à presença dos ailerons [2] .

Componentes

Duas asas dianteiras de um Fórmula 1 Jordan EJ15

Um aileron consiste essencialmente em três categorias de elementos:

Perfis de asa

Asa fixa de um Ford Focus RS , exemplo de aplicação em um carro hatchback

Os aerofólios são superfícies cuja tarefa é gerar impulso para baixo. O funcionamento de um aerofólio é exatamente o oposto dos elementos homólogos dos aviões: de fato, sua seção é a de uma asa de avião virada 180 graus para gerar downforce. Desta forma, o empuxo é direcionado para o solo, aumentando a aderência dos pneus do eixo correspondente com o solo proporcionalmente com a corrente de ar que atinge a asa, evitando que não haja falta de contato entre as rodas e o solo. A quantidade de pressão criada segue a fórmula [2] , com igual à carga gerada, correspondente ao fator de downforce e representando velocidade. O fator de força descendente é influenciado pelo número de perfis de aileron e seu ângulo de ataque, que é o ângulo criado por cada aerofólio em relação ao avião. À medida que essa variável aumenta, quanto maior a parede de ar que atinge o perfil, maior é a carga aerodinâmica que isso gera. Por outro lado, também gera maior resistência ao giro, portanto menores picos de velocidade em trechos retos com o mesmo desempenho do motor [2] .

Asa retrátil de um Lancia Thema 8.32 , uma das primeiras aplicações deste tipo em um carro de estrada

Os ailerons das máquinas de produção, confundidos erroneamente com spoilers , comumente possuem apenas um aerofólio, por isso esses ailerons são chamados de monoplano . Em corridas de automóveis , onde a carga aerodinâmica exigida é maior para permitir que os carros façam curvas em alta velocidade, dispositivos com 2 ou 3 perfis (chamados de ailerons biplanos e triplanos respectivamente) são freqüentemente notados, senão mais. A título de exemplo, antes de serem introduzidas restrições ao número de perfis que poderiam ser usados ​​nos ailerons de monolugares de Fórmula 1 , não era incomum ver carros com 9 ou 10 perfis instalados na asa traseira onde havia necessidade de downforce foi o melhor.

Como consequência do que foi dito, os perfis das asas dianteiras dos carros têm a função de auxiliar na fase de direção do veículo, bem como otimizar os fluxos de ar direcionados para o carro. Em particular em carros de corrida, isso também afeta o desempenho do sistema de refrigeração e a carga aerodinâmica gerada pela carroceria do carro.

Os perfis costumam ser fixos (embora nos carros de corrida mantenham um certo grau de flexibilidade ), mesmo que na segunda metade da década de 1960 fossem vistos ailerons equipados com perfis móveis na Fórmula 1, o que permitia ao piloto variar o ângulo de ataque de dentro do carro. Desta forma, o motorista teve a carga máxima disponível nas curvas (aumentando a incidência), e não foi afetado por grandes resistências em linha reta (trazendo os perfis em uma posição paralela ao solo). Devido à sua fragilidade, foram banidos em 1969 [3] .

Anteparos

Asa móvel conhecida como cauda de pato [4] de um 2013 911 Carrera S

As anteparas , geralmente 2, são elementos mais ou menos perpendiculares ao solo [5] , colocados nas extremidades dos perfis das asas. Sua tarefa é reduzir os redemoinhos nas extremidades e, portanto, a resistência induzida, e secundariamente direcionar o fluxo de ar para onde for mais conveniente para a aerodinâmica do carro.

Pequenos anteparos secundários adicionais às vezes são usados ​​dentro dos aerofólios para otimizar a dinâmica de fluido interna do conjunto de aileron.

Apoia

Os apoios têm a função de ancorar o aileron ao veículo sobre o qual está montado. Este detalhe é o que deve suportar todo o impulso descendente gerado pelos perfis, e ao mesmo tempo deve transmiti-lo ao veículo, por isso deve ser projetado para suportar tensões muito altas (para carros de corrida falamos de cargas aerodinâmicas que excedem também a tonelada [6] ).

Às vezes, nos ailerons traseiros, anteparas e suportes formam um único bloco, justamente para aumentar a rigidez do elemento e distribuir as tensões a que os perfis submetem os demais elementos do aileron sobre uma superfície maior.

Considerações sobre veículos rodoviários

Com exceção de alguns modelos de supercarros, os ailerons instalados em veículos rodoviários não alteram seu desempenho de forma apreciável. Para um único aerofólio, de corda de 20cm e comprimento de 180cm, a força descendente a 150 km / h é da ordem de 60 Kgf (assumindo um valor de 1,5 para o coeficiente de sustentação ); cerca de um vigésimo do peso do carro. Para efeito de comparação, leve em consideração que um carro de Fórmula 1 na mesma velocidade pode gerar mais downforce do que seu próprio peso .

Os spoilers , por outro lado, às vezes desempenham um papel significativo em carros com um teto semelhante em forma de um aerofólio (por exemplo, o Audi TT mk1). O spoiler permite que o fluxo de ar seja separado, evitando que ele seja direcionado para baixo, corrigindo assim a tendência do teto em gerar sustentação que desestabilizaria a máquina em altas velocidades.

Observação

  1. ^ Tremayne , p.15
  2. ^ a b c F1 em 20 lições , p.11 .
  3. ^ Tremayne , pp.16,22
  4. ^ [1]
  5. ^ Tremayne , p.156
  6. ^ Tremayne , p.39

Bibliografia

  • ( EN ) David Tremayne, The science of Formula 1 design: expert analysis of the anatomy of the modern Grand Prix Car , Haynes Publishing, November 2006, ISBN 1-84425-340-6 .
  • F1 em 20 aulas , em Autosprint , n. 36/1999, setembro de 1999.

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