Ciclo de Conferencias Aerodinámica de los Coches F-1 e Indy Complementos de Dinámica Fluidodinámica Conferencias presentadas por Profesor Emérito Departamento de Mecánica de Fluidos (ETSEIAT) Director del Ciclo de Conferencias Dr. Luis Virto Albert pjgm-oct’06

Principio de Diseño La Aerodinámica Organización de la Presentación

Introducción I: El Ser Humano y el Automóvil Ser Humano: instinto de supervivencia y el afán de superación Índice Figura 1. Primer coche a motor (1769), construido por Cugnot (Smithsonian Institution) Figura 2. Cuadriga Figura 3. Diligencia

Introducción II: La Competición La evolución en busca de las mejores prestaciones Índice Figura 4. Camilla Jenatzy (1899) V>100 km/h Figura 5. Lola Indy (1993) Figura 7. Wolkswagen Figura 6. F1 Benneton-Ford (1993) Figura 4b. Peugeot 1916

Evolución Histórica del Diseño de Coches de Carreras I Año Historia ? - <1950Grand Prix Mercedes W196 Reglamentación Chaparral 2C Lotus Chaparral Primera aplicación de las alas invertidas en efecto suelo. Utilización de faldones hasta 1980 Configuración similar a los coches de turismo de la época, con motores de mayor potencia Reglamento impone limitación de potencia de los motores y del tamaño de las ruedas. Inicio de la aplicación de la aerodinámica Primer vehículo que utiliza las alas invertidas cuyo ángulo de incidencia podía ser variado Incorpora dos ventiladores traseros para aspirar el aire bajo el cuerpo del coche (fuerza contra el suelo por aspiración ) Mercedes W196 (óptimo de la época): motor trasero (280 HP, >8500 rpm) distribución de peso 40/60, bajo CG, chasis tubular rígido, barras de torsión y amortiguadores hidráulicos, frenos de tambor, ruedas de radios y neumáticos con banda de rodadura estrecha, coeficiente de fricción Índice Foto Mercedes W196 Foto Lotus

Evolución Histórica del Diseño de Coches de Carreras II Año Historia 1983Reglamentación Motor Atmosférico Control Electrónico Reglamentación Optimizaciones El Reglamento de la Fórmula 1 impone en los coches el fondo plano Utilización de sistemas de control electrónico por ordenador (control de motor, control de tracción, suspensión activa, etc.) Severas modificaciones del Reglamento a partir del accidente mortal de Ayrton Senna en Imola Optimizaciones mecánicas, aerodinámicas, de telecontrol, etc. Transición del motor turbo al de aspiración atmosférica. Utilización de monocasco de plástico reforzado por fibra de carbono ? Índice Foto Ferrari F-300

Evolución Histórica del Diseño de Coches de Carreras III Índice

Principio Básico en el Diseño de un Coche de Carreras I El paso por curva Índice Figura 11b. Circuito

Principio Básico en el Diseño de un Coche de Carreras II Neumático: componente más importante en el manejo del coche Índice Figura 13. Curva representativa de la respuesta de un neumático bajo carga Figura 12. Forma de la huella de contacto Figura 13. Circulo de tracción Figura 11. Deformación de un neumático en curva

Principio Básico en el Diseño de un Coche de Carreras III La envolvente de maniobra de un coche de carreras Índice Figura 16. Diagrama “g-g”, alta velocidad, potencia limite La línea de trazos indica el efecto de la limitación de potencia de frenado Figura 19. Recorrido ideal sobre el Diagrama “g-g-V” (Frenado, paso por curva, aceleración)

Principio Básico en el Diseño de un Coche de Carreras IV El reglaje ideal del coche Índice Figura 20. Diagrama “g-g” típico de un coche actual de Fórmula 1 (Incluye todas las velocidades) Figura 21. Evolución del diagrama “g-g-V” a medida que progresa el diseño de los coches de Fórmula 1 a partir de 1984

La Aerodinámica I: Su Impacto en la Forma de los Vehículos Objetivo: Reducir la resistencia aerodinámica Índice Figura 22 y 23. Ambos coches participaron en carreras Indy. El primero, un Peugeot de 1916, ganó la carrera del mismo año; el segundo, un Lola Indy pilotado por Nigel Mansell, lo hizo en la carrera de 1963 Figura 24. Vehículo de investigación aerodinámica de Wolkswagen (ARVW) C D =0.15

La Aerodinámica II: Carga Aerodinámica “Sustentación negativa”, “desustentación” o “fuerza contra el suelo” Índice Figura 4. Distribución del coeficiente de presión a lo largo de la línea central del conjunto ala, flap, y aleta Gurney Figura 5. Distribución de presión, definidas por Su coeficiente, a lo largo de varias cuerdas de una placa triangular como un resultado de los torbellinos marginales Figura 3. Líneas de corriente del flujo adherido a un perfil aerodinámico y distribución de presión a lo largo del contorno del mismo

La Aerodinámica II: Carga Aerodinámica “Sustentación negativa”, “desustentación” o “fuerza contra el suelo” Índice Fig 8. Configuración básica de un coche de fórmula Figura 6. Perfil aerodinámico Figura 7. Distribución de presión (representada por el coeficiente) a lo largo de la línea central de las superficies superior e inferior de un coche tipo sédan