Durante os testes de pré-temporada e as sessões de treinos livres dos GPs, os carros de Fórmula 1 costumam ser equipados com estranhos dispositivos semelhantes a grades chamadas de 'rakes'. Mas para que exatamente eles são usados? O Motorsport.com explica.

As grades com as quais os carros de F1 são equipados são dispositivos de medição aerodinâmica. Na prática, uma estrutura metálica leve forma a base dessas grades.

Sensores (geralmente tubos Pitot, mas também sondas Kiel) são instalados nessa estrutura, todos conectados a uma unidade central de computador que gerencia e registra os dados coletados.

Os rakes são usados para medir a velocidade do ar, o ângulo de fluxo, a pressão e a temperatura em posições precisas; para isso, os sensores registram dados sobre o fluxo de ar na esteira da carroceria, das peças aerodinâmicas ou dos pneus. 

Essas grades geralmente são instaladas na frente ou atrás dos pneus, atrás das asas ou do difusor, ou atrás ou sobre os sidepods.

De certa forma, elas são a contrapartida da pintura flow-vis (ou pintura de visualização), no sentido de que fornece uma leitura do comportamento do fluxo aerodinâmico na carroceria e nas peças, enquanto as sondas fornecem uma leitura do estado desse mesmo fluxo depois que ele sai.

Os dados coletados por esses 'rakes' possibilitam, entre outras coisas, visualizar os vórtices de ar criados por determinadas peças, bem como a esteira de elementos como os pneus (que as equipes tentam controlar a montante e/ou a jusante para evitar que perturbem a dinâmica aerodinâmica geral) ou as asas.

As equipes desenvolveram um software que obtém os dados brutos dos sensores e produz imagens e arquivos de vídeo, agora quase em tempo real.

Uma vez que essa imagem tenha sido elaborada, é possível comparar os dados da pista com os do CFD (dinâmica de fluidos computacional, conhecido como túnel de vento virtual) e do túnel de vento, para verificar se há uma boa correlação e entender por que algo que estava funcionando na teoria não está funcionando ou não funciona tão bem na prática.

No caso de um problema fundamental ou de projeto, o departamento de aerodinâmica das equipes pode trabalhar para corrigir/otimizar as peças.

Mas isso também dá aos engenheiros no circuito uma indicação relativamente precisa das "zonas" de configuração que devem ser deixadas de lado.

Na verdade, ao testar toda uma gama de configurações para a mesma peça, como uma asa dianteira, por exemplo, a equipe pode ter uma ideia bastante clara dos cenários em que pode ocorrer um stall aerodinâmico. Isso evita colocar o carro em uma situação em que ele perca desempenho.

Fernando Alonso, Aston Martin Racing

Foto de: Peter Fox - Getty Images

Grades aerodinâmicas, um exemplo em imagens

Em 2019, Ben Agathangelou, chefe do departamento de aerodinâmica da Haas, entrou em detalhes para o Motorsport.com sobre como essas grades funcionam, usando para a ocasião o exemplo de dados coletados com o VF-16 de 2016.

"Essas sondas às vezes são tubos Pitot, mas também tubos Kiel [um dispositivo para medir a pressão de estagnação na dinâmica de fluidos]. Os últimos são menos sensíveis a variações no ângulo de guinada [quando o carro vira em curvas]. Todas essas sondas são conectadas a transdutores de pressão, o que fornece uma imagem global da pressão estática total".

"Nesta [foto] do nosso carro de 2016 (abaixo), você pode ver que há 60 sondas nessa estrutura. Quanto mais sondas houver, mais precisa será a imagem que obtemos. Por outro lado, quanto mais sondas houver, mais interferimos no fluxo de ar, o que causa o risco de obter informações errôneas".

Um dispositivo aerodinâmico instalado no Haas VF-16

Durante um teste, o piloto é solicitado a correr a uma velocidade constante em uma longa linha reta. Isso permite estabelecer uma linha de base sobre o estado do fluxo de ar e a turbulência criada a jusante das várias superfícies do monoposto.

Uma vez feito isso, é possível criar um "mapa aerodinâmico" completo do fluxo. Isso dá uma ideia do estado real do fluxo de ar proveniente do monoposto e correlaciona os dados do CFD e do túnel de vento.

Na prática, esse é o tipo de imagem que os engenheiros obtêm:

Representação modelada do fluxo de ar atrás do VF-16 Haas F1 2016

Usando dados e imagens adquiridos durante o teste de inverno de Barcelona de 2016, quando Esteban Gutiérrez estava correndo a 160 km/h, Agathangelou detalhou: "Essa imagem (acima) é uma representação do nosso carro de 2016 visto de trás, com a evolução dos sulcos, os vórtices no difusor, as bordas de fuga da estrutura de impacto, os fluxos ascendentes da asa traseira e os vórtices criados pelas extremidades da asa".

"A imagem é uma grade e cada pequeno quadrado corresponde a um sensor. Isso nos dá uma imagem da pressão total, que é uma representação da energia no fluxo. A cor azul representa uma energia muito baixa, enquanto o branco mostra o ar sem perturbações".

"Os fluxos de alta energia são mostrados no meio. Quanto mais escura a cor, maior a energia. A caixa delineada em vermelho à esquerda representa o que medimos [usando as grades]. Os quadrados com pontos indicam onde comparamos a energia desse fluxo com o que obtivemos no CFD e no túnel de vento."

Nesta última apresentação de slides, para que você tenha uma ideia, eis como era na época a comparação de dados para a mesma área exata, mas a partir dessas diferentes fontes.

Representation of the CFD data

Foto de: Haas F1 Team

Representation of the track data

Foto de: Haas F1 Team

Representation of the wind tunnel data

Foto de: Haas F1 Team

Reportagem adicional de René Fagnan

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