PERSPECTIVA: Cómo IndyCar está manejando el problema de la fusión de pantallas aerodinámicas

La Serie NTT IndyCar está progresando en la solución del problema de la acumulación de lluvia frente a su pantalla aerodinámica.

Como un problema destacado en las etapas finales del Gran Premio de Indianápolis empapado por la lluvia de mayo, varios pilotos describieron un extraño fenómeno aerodinámico en el que un fuerte aguacero en la carrera hacia la curva 1 creó una gran burbuja de agua que se asentó directamente en su campo de visión y se negó. evaporarse hasta que salieron de la curva 1 y llegaron a áreas donde las lluvias son más ligeras. Regresar al turno 1 en la siguiente ronda haría que el fenómeno sucediera una y otra vez.

Cuando el aire invasor adhirió una masa de agua a la superficie de la pantalla aerodinámica que se acercaba a la curva 1, algunos conductores, especialmente los que corrían muy juntos, dijeron que estaban casi cegados por la burbuja y recurrieron a mirar. lejos de los lados de la cabina como una solución temporal.

Según Tino Bell, director de desarrollo aerodinámico de IndyCar, el proceso para identificar el origen del problema y encontrar una solución para evitar que se repita ha estado en curso durante meses con el apoyo del socio oficial de la plataforma de IndyCar, Dallara.

“Después del GP, discutimos con Dallara si los limpiaparabrisas podrían funcionar, lo que dijeron que era imposible por varias razones”, le dice Belli a RACER. “Uno de ellos es la forma, pero no es solo la forma; estamos cortos de electricidad y tenemos muy poco espacio. También invitamos a Honda y Chevy a resolver este problema con nosotros, y Dallara hizo la mayor parte del trabajo.

“Así que querían ver esta burbuja de agua en una aeropantalla en CFD (dinámica de fluidos computacional), y nadie había hecho esto antes. Tanto Honda como Dallara usan ANSYS (software) para CFD, y presentaron esta posible forma de ver si pudiéramos ver, lo que sucede con una técnica en la que se coloca una película de agua de cinco milímetros de espesor sobre la pantalla de vuelo y luego se sopla aire sobre ella virtualmente”.

Antes de buscar reparaciones, Bell y Dallara necesitaban entender cómo la capa de agua de 5 mm se veía afectada por el flujo de aire sobre y alrededor de la corriente de aire. Utilizando el modelo virtual Dallara DW12 de CFD, se realizaron pruebas básicas para determinar la velocidad superficial de la película de agua en la superficie de la aeropantalla.

Las pruebas iniciales revelaron que había una velocidad de aire más lenta en el centro de la aeronave, la misma área donde los pilotos se quejaron de una burbuja de agua, mientras que se observaron velocidades más altas fuera de la burbuja, lo que ayudó a despejar el agua de las áreas circundantes. . En las áreas azules, se mostró que la película de agua estaba en la parte inferior del movimiento de la corriente de aire, en algún lugar o menos de cinco metros por segundo.

Los tonos de verde más claros y más oscuros eran prometedores, con velocidades en la superficie del agua que oscilaban entre 6 y 7 metros por segundo y velocidades amarillas y rojas de hasta 8 y 10 metros por segundo. Las carreras básicas crearon un camino claro para solucionar el problema de la fusión: realice cambios aerodinámicos en algún lugar del cuadro, antes de la aeropantalla, y posiblemente en la propia pantalla aerodinámica, lo que aumentará la velocidad del aire en el centro del dispositivo.

En términos más simples, Bell, Dallara y Honda tenían la tarea de convertir las áreas azul y verde más lentas en amarillas y rojas.

“Los azules eran algo así como 4,95 metros por segundo. Y luego, cuando vas por donde se vuelve verde y luego amarillo, ves que la velocidad de la película de agua aumenta”, dice Belli. “Nos dijo que podíamos ver algo y que podíamos medirlo. Y también habíamos estudiado la ventilación”.

Al comenzar la nueva temporada, los equipos de IndyCar continuarán usando el mismo diseño de pantalla aerodinámica que se introdujo en 2020, antes de que se lance una nueva versión más liviana en 2024. La pantalla de policarbonato más delgada y liviana de PPG está en desarrollo, y un marco de titanio más liviano: el halo: también se está trabajando para Pankl, que utiliza un nuevo proceso de fabricación que, combinado con la nueva pantalla, se espera que pese 10 libras por unidad.

El desarrollo de Aeroscreen 2.0 también ha permitido a Bell experimentar con pruebas tanto virtuales como reales destinadas a mejorar el enfriamiento y la ventilación de la cabina, lo que a su vez ha brindado orientación sobre las formas de mejorar la velocidad del aire en el área problemática de la película de agua. Experimentos CFD.

“La idea es que cuando hacemos un parabrisas liviano, queríamos recopilar información sobre los lugares en la pantalla de vuelo donde podríamos aumentar la ventilación de la cabina”, dice Belli. “Probamos algunas cosas el 29 de marzo de 2024 2.4L (prueba de motor 2024 en el autódromo de IMS) con Scott Dixon, donde cortamos agujeros en la pantalla en lugares que no comprometerían su seguridad de ninguna manera y le pedimos a Scott que nos diera comentarios sobre lo que pensaba que funcionaba mejor.

“Era un rectángulo que cortamos cerca de la parte inferior de la aeropantalla, donde estaban los 4,95 metros por segundo, y dijo que lo sintió significativamente más que la mayoría de los otros agujeros”.

El modelado de varios orificios, rectángulos y ranuras cortados en la aeropantalla para las pruebas de CFD, el favorito de Dixon, cerca de la parte inferior de la aeropantalla, también ayudó a mejorar la velocidad del aire. Los generadores de vórtices virtuales se experimentaron con numerosas iteraciones y actualmente se están evaluando.

Se han ejecutado un total de 22 soluciones significativas para resolver el problema de las burbujas de agua en CFD. Estos hallazgos se incluyeron en un informe de 39 páginas para que todas las partes lo revisaran y, como era de esperar, muchas de estas 22 ideas se probaron y fallaron. Los conceptos más impresionantes se sometieron a más pruebas, lo que ayudó a la serie a encontrar respuestas que probablemente se implementarán en 2023.

Aparte de la posible futura ventilación aeroscreen, Dallara y el equipo de CFD crearon un pequeño par de alas curvas virtuales que se asientan sobre el parachoques. Han hecho maravillas al acelerar el aire y dirigirlo al lugar correcto cuando golpea. aeropantalla de unos 10 metros por segundo. De todos los conceptos probados en CFD, las paletas amortiguadoras son la solución principal para resolver el problema de la acumulación de agua.

“También observamos, solo en CFD, cuáles son los efectos aerodinámicos cuando pierdes potencia y cuánta resistencia obtienes”, dice Belli. “Y recuerde, esto solo se aplica a los autódromos donde estamos en configuraciones de mayor carga aerodinámica. Los cambios son bastante pequeños. Si implementáramos lo que estamos viendo, sería lo mismo para todos.

“Según los números de CFD, pierde nueve libras de carga aerodinámica delantera, pierde seis libras de carga aerodinámica en la parte trasera. y su equilibrio general (centro de presión) cambia en 0,1. Por lo tanto, es bastante insignificante con una pérdida de peso de 14 libras sin cambios en la resistencia y muy pocos cambios en el equilibrio. Así que aquí estamos ahora. Y Dallara está haciendo un par de alas para que podamos verlas en persona”.

Se deben realizar más pruebas antes de que IndyCar esté listo para encargar a Dallara la fabricación de 60 pares de alas para uso en todo el cuerpo en 2023, y si todo va según lo planeado, las pruebas de concepto se realizarán fuera de CFD.

“Al final de este proceso, verá que estamos tratando de ver si realmente podemos llevar esto al túnel de viento con agua”, dice Belli. “Es un fenómeno completamente nuevo. Hemos pasado por muchos ensayos para acercarnos a cuál podría ser la respuesta, y ahora estamos comenzando a reducirla”.

“El siguiente paso es tratar de encontrar un túnel de viento donde colocamos una cámara en la cabina y llevamos al conductor para la prueba y rociamos agua a alta velocidad en el automóvil. No es tan fácil como parece porque nadie ha hecho esto nunca en un IndyCar con pantalla. Así que actualmente estamos trabajando con Honda y su nuevo túnel Halo en Ohio para probar esto potencialmente con agua.

Se espera que IndyCar haga una llamada final en diciembre sobre el progreso de la solución de burbujas de agua aeroscreen. Se les pide a los dueños y gerentes de equipo que den su opinión sobre si las alas y otras reparaciones deben ser obligatorias en cada ronda, o si deben instalarse y quitarse más tarde después de la pista mojada y la calle.

“Tenemos que darle a Dallara un gran crédito por tomar la iniciativa en esto e invertir mucho tiempo y recursos para llevarnos a donde estamos ahora”, dice Belli. “Y Honda, que ha apoyado cada vez más el proyecto. Han pasado muchos meses para crear la alineación 22, y tanto Dallara como Honda merecen la mayor parte del crédito por contribuir a esta solución”.