Elementos de un Fórmula 1 Opciones

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http://www.f1grandprix.it/notiziatecnica.asp?ID=16&categ=aerodinamica&flash=&title=Il%20tubo%20di%20Pitot[URL-NOMBRE]Pitot

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Hace unos años, los de la revista F1 Racing, propusieron a BMW que hicieran una especie de prototipo de cual seria el f1 ideal, con todos los adelantos tecnológicos que fuera posible, algo así como un coche sin limitaciones. El texto es un ladrillo bastante gordo, aquí va todo:

Sí no hubiera límites:

¿Crees que los monoplazas de F1 son rápidos? Vamos, piensa un poco. Este bólido, sin las ataduras de las normas actuales, giraría 13 segundos más rápido en Silverstone que el Williams FW25 de 2003, F1 Racing pidió a los chicos de Williams que dieran rienda suelta a su imaginación. Planteamos esta hipótesis a Williams F1, el equipo en la vanguardia del desarrollo técnico durante los últimos 23 años. Nos respondieron con algo práctico, un coche de verdad, creado por ordenador, que puede ser sometido a todos los programas de simulación actuales.

Helo aqui, el Williams de F1 definitivo, hecho según las siguientes y sencillas especificaciones: motor V10 actual de 3.0 litros y 900 CV; neumáticos estriados actuales; longitud y ancho de vias actuales; peso minimo actual de 605 kg, piloto incluido. Por lo demas supongamos que no ha habido cambios en el reglamento tecnico desde la epoca del efecto suelo de 1980 (cuando Williams gano los titulos de pilotos y constructores por primera vez).

El mayor problema, claro está", dice con la naturalidad uno de los ingenieros, "seria encontrar un sistema que posibilitara a los pilotos llevar el coche al limite de verdad desde el punto de vista físico y médico".

El ingeniero de proyectos especiales Frank Dernie alza la vista del escritorio en su espartano despacho en Williams F1 y sonrie. "Quiero decir, ya en 1980, con el efecto suelo y las faldillas deslizantes sobre neumáticos de carcasa diagonal bastante rudimentarios, generábamos 4 g lateralmente. Acabábamos de empezar a tantear los monos (trajes) resistentes a la gravedad cuando cambió el reglamento...".

Entonces, ¿qué habría sucedido si el reglamento no hubiera cambiado? ¿Y si la F1 hubiera seguido adelante sin tropiezos, apurando el limite de la tecnología en todos los ámbitos? ¿Y si no hubieran habido ulteriores cambios, ningún caso de fuerza mayor? En fin, ¿y si los equipos de F1 hubieran seguido construyendo el no va más? ¿Dónde estaríamos ahora?

“Resulto interesante pensar en ello”, dice Dernie, quien hace unos siete meses inició su segunda etapa en Williams pero que fue una figura clave dentro del equipo sobre todo como aerodinamicista pero tambien como ingeniero de pista, en los años 80. "Si por un momento tomas una posición más objetiva percibes cuánto nos hemos alejado de lo que habria pasado. Creo que muchos de los cambios técnicos efectuados en nombre de la seguridad son realmente magníficos, pero la realidad es que muchos se habrían producido igualmente si las cosas hubieran seguido su curso natural. Por el camino, mucha tecnología de altura fue a parar al cubo de la basura".

“Por ejemplo, en el periodo entre la prohibición de las faldillas deslizantes (final de 1982) y los cambios tras el accidente de Senna (1994) los F1 eran horrorosos en un sentido mecánico: los requisitos aerodinámicos que la prohibición de las faldillas impuso en los coches, junto con la norma del fondo plano, los hicieron mucho más sensibles a la altura que antes. Por tanto, había que hacer correr los coches más rígidos que nunca para mantenerlos estables y constantes, y esa rigidez acarreaba un sinfín de nuevos problemas".


Dernie no tiene dudas acerca de los principios básicos: "El no va más seria un coche con faldillas deslizantes. Y, para maximizarias, habria que adoptar la solución de seis ruedas que estudiamos en Williams en 1982-83. Tyrrell fue el primero en utilizar el coche de seis ruedas, pero nunca entendimos por qué Derek Gardner optó por poner cuatro ruedas pequeñas en la parte delantera en lugar de la trasera, donde la necesidad de reducir la resistencia era mucho mayor. En 1982, nuestro concepto fue dos ruedas delanteras normales pero cuatro ruedas (del tamaño de las delanteras) motrices en la zaga. Eso no sólo nos proporcionaba menor resistencia y mejor tracción, sino que también nos permitía alargar el panel lateral y la faldilla hasta el final del coche. Éste era -y lo seguiría siendo- un beneficio mucho mayor que cualquier otro aspecto del concepto 4x4, y eliminaba del todo el problema de cómo permitir que las faldillas curvadas se movieran libremente; Colin Chapman probó las faldillas largas en el Lotus 80, pero sus pontones curvos destruyeron prácticamente la idea antes de que empezara a rodar".

De modo que es un seis ruedas, con las cuatro posteriores motrices, fondo con efecto suelo y faldillas deslizantes. "También tendríamos CVT [transmisión de variador continuo] y suspensión activa", dice Dernie como si nada, "pero lo interesante es si las faldillas se accionarían electrónica en lugar de mecánicamente. Con toda la hidráulica en el coche, ¿por qué no usar faldillas electrónicas? Creo que funcionarían".
Las faldillas, como casi todo el coche, estañan hechas de materiales compuestos con fibra de carbono. "Curiosamente", dice Dernie, "las faldillas fueron lo primero que se benefició de las estructuras de carbono y nido de abeja de aluminio en 1980, porque tenían que ser ligeras y sólidas. Es probable que fueran los primeros elementos de un F1 en usar los materiales y técnicas actuales".

¿Por qué no tracción delantera o incluso a las seis ruedas? "El peso resulta tan crucial que sólo podría haber cuatro ruedas motrices en la parte trasera", dice Dernie.
"No creo que pudiéramos haber dado con una solución para mover las ruedas delanteras sin tropezar con problemas de peso o aerodinámica. Y en la actualidad los neumáticos son fenomenales; no haria falta tracción a las seis ruedas. Y como hay cuatro ruedas motrices en la zaga, se podría usar la norma del voladizo trasero como la distancia desde el eje trasero. Está claro que, en un seis ruedas, el voladizo efectivo era la distancia desde el punto medio entre los dos ejes traseros. Asi que un seis ruedas tenia un voladizo mucho mayor".



Las cuatro ruedas directrices se dejaron ver brevemente en los coches de calle, en particular en el Honda Prelude, asi que, ¿se habrían llegado a implantar en F1 ? "No", dice Dernie. "No habríamos tenido dirección a las cuatro o seis ruedas porque el sistema habría implicado pontones más cortos y las consiguientes pérdidas aerodinámicas".

El adelanto que supuso el Williams FW08 de seis ruedas de 1982 fue enorme. "En la cúspide de la era del efecto suelo con el FW08, la relación sustentación/resistencia era de aproximadamente 8,2", dice Dernie. "La del seis ruedas era 13,4, una gran mejora. En aquella época corríamos con un DFV de 500 CV contra turbos de 850 CV, de modo que nuestro objetivo era obtener la misma velocidad punta con poco más de la mitad de potencia. Perdimos resistencia y ganamos carga aerodinámica. Era extraordinario, aunque muchos pensaban que Íbamos a tener problemas en circuitos de curvas muy cerradas. Simulamos el trazado de Monaco en Croix-en-Ternois y Jacques Laffite dijo que al cabo de unas vueltas no notaba diferencia alguna; era como si pilotara un coche de cuatro ruedas con un agarre y tracción enormes. Y aún había más: en mojado -y lo comprobamos con Jacques- podíamos montar ruedas de seco en el último eje porque las otras cuatro ruedas prácticamente drenaban la pista".

El Williams seis ruedas no llegó a correr a principios de los 80 porque la FIA prohibió las cuatro ruedas motrices al enterarse de los asombrosos resultados de los tests. Eso acabó de hecho con el seis ruedas, porque la potencia no bastaba para mover dos ruedas pequeñas en la zaga. Y luego, por si acaso, la FIA prohibió los seis ruedas.
¿Cómo habría abordado Williams el problema del ahorro de peso en el coche definitivo? "En los últimos tiempos, los mayores saltos adelante no se han producido forzosamente en cuanto a materiales sino en el modo de calcular y computar las estructuras. De todos los materiales que nos gustaría usar pero no podemos, creo que el único que ha sido básicamente prohibido es el compuesto de aluminio-berilio. Por ejemplo, lo prohibieron en las pinzas de freno [era muy ligero y resistente, pero perjudicial para la salud], así que hemos de seguir con una sencilla pinza de aluminio. Pero el no va más tendría pinzas de berilio y tal vez incluso resultaran más económicas que las actuales".

Por supuesto, el coche tendría suspensión activa y frenos antibloqueo, y un montón de ayudas electrónicas más. "Tendriamos dirección asistida inteligente, es decir, que la dirección reaccionaría a más cosas, además del par que el piloto aplicara al volante. Probablemente iría ligada al diferencial, que permitiría a la rueda exterior rodar más rápido que la interior por un valor controlado, de modo activo. Con un diferencial pilotado, casi se podría obtener sobreviraje o subviraje con sólo darle a un interruptor.
"En los entrenamientos el coche se reglaría para el piloto y luego habría reglajes zonales", dice Dernie. "El coche sabría en qué parte del circuito estaba y que la curva siguiente seria, pongamos, la 1 SOR y que los reglajes ideales del diferencial serian tal y tal. También se mediría la degradación de los neumáticos a partir de los ángulos de deriva y habría cambios de adaptación del control del diferencial, de modo que el piloto no tendría que preocuparse de ajustario continuamente. Gran parte de lo que el piloto hace ahora (como respuesta a nuestras instrucciones por radio) lo efectúa sólo es porque es ilegal realizar los cambios automáticamente. En realidad, el coche sabría qué hacer en todas las situaciones".

Así pues, este Williams no es un coche rígido o blando; se lo hace funcionar de manera óptima, para obtener apoyo aerodinámico en las curvas y poca resistencia en las rectas.



La posición de conducción es más o menos la misma que en un coche actual, con el combustible detrás del piloto en aras de la seguridad. "Una de las pistas falsas que teníamos antes de que la FIA introdujera los crash tests", dice Dernie, "era que los pies del piloto debían estar detrás del eje delantero. Tal vez asi hubiera más coche por delante de él, pero pensar que el eje delantero tenga influencia alguna en la seguridad del coche es absurdo. De hecho, es todo lo contrario, porque ahora es mucho más probable que la rueda delantera golpee al piloto que cuando se sentaba más adelante. Sin duda ahora es más difícil alcanzar la distribución de pesos que queremos con el piloto sentado donde está, pero de todos modos la distribución de pesos sería distinta con el seis ruedas, tal vez alrededor de 33-67, simplemente porque habría dos tercios de carga en el eje trasero y un tercio en el delantero.

"Y para maximizar el reparto de pesos, el peso, la integración y la refrigeración, la posición actual de los radiadores es buena. No ha habido ningún cambio de reglamento desde 1980 que nos haya hecho colocar los radiadores donde no los queremos".

En 1978, Gordon Murray trató de reducir sustancialmente la resistencia con el Brabham-Alfa de radiadores en la superficie. No funcionó, pero ¿podría hacerio con la tecnología actual? Demie desestima la sugerencia: "Gordon Murray fue uno de mis héroes de los años del colegio, pero lo que me dio la confianza para tratar de ser ingeniero de F1 fue constatar que Gordon pudiera tener una ¡dea tan poco factible. Incluso como estudiante puede uno entenderlo: cubriendo todo el coche con intercambiadores de calor, podrías llegar a arreglártelas con el aceite, pero no con el agua. El límite es el coeficiente de transferencia de calor entre el aire y otro elemento. El problema es el aire, y eso no habríamos podido resolverlo. Fue una mala idea desde el concepto.



"El morro del coche tiene relativamente poca importancia", dice Dernie. "En un coche con efecto suelo, el alerón delantero se reduce a meros bigotes para ajustes. No habría alerón trasero; todo el coche seria un ala, con una sensacional relación sustentación/resistencia de 13. Para verlo en su justa medida, caímos de 8,2 a 1,1 cuando prohibieron las faldillas y pasamos al fondo plano. Eso devastó los coches, y siempre lo cito en mi razonamiento cuando la gente sugiere que habría más oportunidades de adelantamiento si elimináramos apoyo aerodinámico; en 1983 los adelantamientos no aumentaron cuatro veces y sin embargo el apoyo fue efectivamente cuatro veces inferior".

Entonces, en este liberalizado salto en el tiempo, ¿cuáles serian las tendencias aerodinámicas? ¿Seguiría vigente el clásico 'más apoyo, menos resistencia'? "En el túnel estudiaríamos principalmente los flujos internos y externos y todos trabajaríamos en hacer los más atrevidos fondos para mantener el flujo pegado a los mismos y conseguir las minimas pérdidas en los flujos internos hacia los radiadores, sistemas de escape, etcétera. Y, claro está, seguiríamos a tope con la dinámica computacional de fluidos".

El chasis se fabricaría con un sistema de molde externo, como ahora, y gran parte de la superficie aerodinámica seria estructural. En el cockpit, el piloto contaría con una palanca de mando o un volante, además de diversos interruptores de anulación de automatismo. El CVT no necesitaría aportación alguna del piloto y, según Dernie, no sonaría como un camión en un día malo.
"Es probable que mucha gente se quejara del sonido del CVT porque suena como un embrague que patina, pero en realidad es un sonido perfecto. El sonido que falla es el de un motor subiendo de vueltas en cada marcha; es el sonido de un motor que no está siendo optimizado. El motor debería subir directamente al régimen de potencia máxima y permanecer ahí, con un sistema de control que variara la velocidad en pista mientras el motor conservaba la potencia óptima. El CVT también ofrecería más opciones con el control de arrancada. Por ejemplo, seria posible activarlo desde las luces de salida

"Por supuesto, todo sería fly-by-wire [electrónico]", dice Dernie. "Los pilotos llegarían a una curva y simplemente golpearían el volante o la palanca y dejarían que el coche hiciera el resto. No habría tiempo de darle el giro exacto al volante. Lo que el coche decidiera hacer dependería por entero de la cantidad de acelerador aplicada y de la posición del coche en relación con el rendimiento global".

Y así llegamos a la cuestión del ser humano que pilotaría este coche.
"El problema", dice Dernie, "es que carecemos de datos sobre fisiologia del piloto porque nadie pensó nunca que seria necesario estudiarla. De hecho, tal vez sea éste el mayor y más interesante problema de ingeniería de todo el proyecto: cómo hacer al piloto física y médicamente capaz de sobrellevarlo. Podemos imaginar un equipo que desarrolle un sistema que permita a un piloto alcanzar 7,1 g y luego otro que avance hasta los 7,2 g".

Existe un viejo dicho que se citaba cuando alguien comprometía la seguridad por la velocidad. "Si les dijera a mis pilotos que podrían ir medio segundo más rápido pero que el coche seria bastante más peligroso, sé que ambos se decantarían por la velocidad", dijo el patrón de un equipo de F1 en los años 80. Así es con el Williams Definitivo: "¿No puedes aguantar 7 g? A lo mejor ese tipo de ahí puede".
Recuerden que no hace tanto tiempo se pensaba que era físicamente imposible franquear la barrera de los cuatro minutos en los 1500 metros.

Bueno, después del tocho, las fotos:







Edited by - bridge on 4/23/2007 8:08:51 PM