Ahora que hasta en Red Bull saben a ciencia cierta cómo funcina el F-Duct de McLaren, vamos a tratar de explicarlo para que todo el mundo lo sepa. Aunque no sea lo lógico, comenzaremos por el final. McLaren ha diseñado este sistema con el objetivo final de soplar aire al alerón trasero. ¿Y para que lo quiere?. Sencillo. Mediante ese chorro de aire extra, McLaren consigue que el flujo laminar del alerón trasero, el que produce la carga necesaria en las curvas, pase a ser un régimen turbulento y deje de ser una resistencia al avance.
Una vez explicado el objetivo, vayamos al comienzo. ¿Cómo conseguir el flujo de aire?. Quizás esta sea la parte más sencilla, al menos para McLaren que ideó su chasis en base a este sistema. Los McLaren MP4-25 cuentan con una extraña toma de aire para el F-Duct. Ésta se sitúa justo delante del volante del piloto. Esa especie de snorkel que no pasó desapercibido para nadie y que en ningún momento tiene como objetivo refrigerar el cockpit del piloto. Para ello ya tenemos la pequeña apertura situada en la punta de la nariz del monoplaza y que además de ese primer objetivo también se utiliza para refrigerar las distintas cajas electrónica que están situadas en ese punto.
Como vemos en el vídeo a continuación, la toma de aire podría encontrarse también en la admisión situada encima del casco del piloto y que siempre se ha utilizado para alimentar al motor. En alguna foto se pude comprobar que en el caso de los McLaren, esa toma tiene un divisor horizontal, por lo que no es descabellado pensar que además del snorkel también entra aire por ese punto.
La toma de aire está canalizada de tal forma que el aire se escupe directamente sobre el alerón trasero, aprovechando la cubierta del motor prologanda, que está unida al alerón y que tanto extrañó en la presentación del McLaren MP4-25. El siguiente paso es cóm hacer que el sistema funcione. Los pilotos son los encargados de activar o desactivar el F-Duct meidante una válvula situada en el cockpit. Aquella que decían que era un agujero y que los pilotos tapaban con la rodilla. Nada más lejos de la realidad. Cuando los pilotos pulsan la válvula, el aire del snorkel se canaliza hasta el alerón trasero. Cuando no, el aire se pierde dentro del cockpit produciendo que los pilotos pasen algo de frío.
Una vez que hemos canalizado el aire, llegamos al alerón trasero. Los alerones traseros biplanos, permiten que el flujo de aire no se separe de ala, haciendo que el régimen sea laminar y generando más carga aerodinámica. Como hemos dicho, eso es bueno cuando se necesita un apoyo extra, como en las curvas, pero malo en restas ya que genera una resitencia al avance, lo que conocemos como drag.
El flujo de aire del F-Duct lanzado sobre el alerón, permite que en las rectas se rompa el flujo laminar, provocando turbulencias en el alerón. En resumen, que deje de actuar y dejando de ser una resitencia al avance. Eso es conveniente en las rectas pero todo lo contrario a lo que queremos en curva. Ahí es donde entra la rodilla del piloto haciendo actuar el F-Duct.
La forma en que el F-Duct sopla el aire hacia el alerón es la parte desconocida, o quizás el secreto mejor guardado. El ángulo de incidencia debe ser el adecuado para que el aiere haga que se desprenda el flujo laminar. Además no debe plantear ningún efecto para otro momentos con velocidad alta. Si actuara en curvas de alta velocidad, los pilotos podrían tener algún que otro problema.
El siguiente pasó será ver como el resto de las escuderías implementan sus F-Duct. En el caso de Sauber ya hemos visto que han utilizado una pequeña toma de aire sobre uno de los pontones laterales. Para canalizar el aire hasta el alerón han aprovechado diversos agujeros del chasis ya existentes. Por ese camino se van a tener que mover el resto de escuderías. Ya que no se permite realizar ningún cambio al chasis homologado a comienzos de temporada.
Vía | MAG on F1
Vídeo | YellowbirdRS
Comentarios
El año que viene quedan prohibidos los dobles difusores y no creo que la FIA tarde demasiado en prohibir todos estas innovaciones como el f-duct, el doble fondo de Renault y demás inventos que han abierto una imprevisible (y cara) vía que no se sabe dónde puede terminar.
En mi opinión sería una pena ya que toda esta carrera aerodinámica me parece apasionante.
Estoy deacuerdo contigo. Para mi prohibir todas estas novedades no es sinonimo de abaratar costes. La formula 1 tiene que avanzar y para eso se necesita que los ingenieros le den marcha a sus cerebros.
Yo creo que si quieren abaratar costes tendrian que hacer piezas que duraran una carrera y yasta. cuanto menos duren las piezas (frenos, motor, caja de cambios...) materiales mas baratos se podran utilizar. Ahora mismo no lo se pero Mclaren hace 2-3 años utilizaba un material basado en oro para aislar el calor del motor a la suspension. eso barato barato no puede ser...
totallll para acabar con la chapa.. FIA!!! NO PROHIBAS ESTAS COSAS QUE SON LAS QUE MOLAN :P
Si entra también el aire al F-Duct por la toma superior del monoplaza, esto significa que hay flujo de aire continuo, o que realmente hay un dispositivo MOVIL que incide directamente en los elementos aerodinámicos del coche. Si esto es así clama a ilegalidad manifiesta.
Al principio al hablar de taponar la entrada al F-Duct con el pié ó la rodilla, se podria hablar de triquiñuela, puesto que el pié ó la rodilla del piloto, si bien evidentemente son móviles, no pueden ser considerados estrictamente un "elemento aerodinámico". Es como si la cabeza (Y casco) del piloto, que está expuesto a los flujos del aire, tuviera que estar fijada y quieta para que no influyese nada en la aerodinámica del propio coche. Esto es una barbaridad, obviamente.
Pero sin embargo, si hay un elemento por pequeño que sea, mecánico, que influye en la aerodinámica, y que es movil "a voluntad", accionable por el sistema que sea, esto ya no es triquiñuela, es trampa con "toas sus letras". Si realmente el sistema es así, en mi pobre opinión sería ilegal.
Creo que una cosa es un elemento aerodinámico móvil, como podría ser el cambio de ángulo permitido en el alerón delantero o en cierta medida los alerones fléxibles y otra cosa es que una pieza en el interior del monoplaza, una válvula que se mueve. El tema que se utilice para aerodinámica va por otro lado. La ambigüedad del reglamente permite estas cosas.
Buena explicación; una cuestión sencilla: ¿no sería mejor que los reglamentos en vez de prohibier, permitieran?: me explico que no es que me haya dado un yuyu; si lo no prohibido está permitido, entonces los ingenieros buscan resquicios en los reglamentos donde introducir elementao que resultan "alegales" (la rodilla del piloto no es un elemento de coche, pero actúa como uno no permitido). En cambio, si se cosiderara ilegal todo lo no admitido, entonces se acabaría el problema, porque los equipos deberían someter a la aprobación previa cualquier nuevo elemnto, momento en que se le podrían pedir explicaciones y pruebas de sus efectos.
No deja de ser un accionamiento mecánico que incide en la aerodinámica. La FIA nos ha enseñado que lo legal y lo ilegal no es lo que esté plasmado en el reglamento, sino lo que la FIA permita o prohiba. Me viene a la cabeza el Mass-dumper
http://es.wikipedia.org/wiki/Mass_damper
brillante
Hola. Siento fastidiarte la explicación pero es incorrecta :(. Precisamente cuando un flujo laminar pasa a ser turbulento es cuando la resistencia al avance se dispara. En un flujo de un fluído sobre un perfil aerodinámico existen dos tipos de resistencia. La de fricción (producida por el rozamiento del flujo laminar de aire sobre el perfil) y la de presión (la producida por las turbulencias producidas aguas abajo cuando el flujo laminar se desprende debido a la pérdida de energía). Pues bien, la resistencia de presión es de un orden de magnitud mayor, más o menos, que la de fricción. Esto es, unas 10 veces mayor. Si mediante este sistema yo estuviera destruyendo el flujo laminar sobre el perfil para convertirlo en turbulento lo que estoy haciendo es precisamente introducir resistencia al avance. Yo lo que creo que puede pasar es que con esa "inyección" de aire extra lo que cambio realmente es el ángulo de incidencia de la corriente de aire sobre el alerón, provocuando menos sustentación (inversa; empuje hacia abajo) a la vez que retraso precisamente el punto de desprendimiento de capa límite por dicha inyección (más energía). Pero con los datos que tengo es pura especulación. El tema no es tan sencillo bajo mi punto de vista. Saludos a todos. (Ingeniero Aeronáutico).
Yo pensava como tu, pero me habia creido la explicación.
Yo lo que havia pensado es que al insuflar ese aire, que esta bien canalizado, lo que se conseguia es que para un angulo dado, se mantuviera mas tiempo la capa laminar debajo de la ala, produciendo asi un mejor comportamiento para ese angulo. Y permitiendo hacer reglajes con un angulo de aleron menor y un downforce equivalente en curva.
Pero bien , si esto se tapa y se destapa mi teoria se va al traste... creo.
Pues no te voy a decir que no. En esta ocasión me has sacado los colores. En este caso y dados mis conocimientos básicos sobre aerodinámica me he remito al link de final del post que es donde he sacado la información. VOy a estudiarme tu comentario para ver si saco algo en claro.
Claro que ahora que pienso... no se a quien creer... porque, cuando yo estudié estas cosas (a mis 17 años haciendo el friky) me quedo clara una cosa: El ejemplo de la pelota de golf.
Las pelotas de golf tienen esos huecos para romper la capa limite i producir torbulencia, que segun yo tenia entendido ayudaba a dos cosas:
1- Llegar mas lejos (menos resistencia)
2- Estabilizar el vuelo. Es decir, hacer que el giro de la pelota sobre si misma no afectara a su trayectoria... como podria pasar con un xute con efecto donde la pelota al dar vueltas genera fuerza aerodinamica (de ahi esos goles de Messi, Xavi, y Cristiano (¬¬) jeje).
De hecho, tenia yo un fantastico programilla que permitia hacer simulaciones muy simples sobre perfiles y pelotas.... a ver si encuentro el link y jugamos un poco todos, que es muy divertido.
interesante
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/foil2.html#
Aqui teneis el link...
A divertirse y hacer de minineweys.
Esto es lo que yo entiendo, si estoy equivocado corregidme:
Lo que se consigue con esta inyección de aire, que entiendo que debe ser perpendicular al flujo laminar inferior, es adelantar el punto de desprendimiento en el alerón generando el adelanto de la turbulencia y haciendo desaparecer ese flujo laminar, que permitía sustentar al suelo (ground force) el monoplaza.
Primera consecuencia es la entrada en perdida del alerón, ya que para que funcione correctamente , arriba, necesitamos un flujo laminar de baja velocidad y alta presión y lo contrario en la parte inferior (lo opuesto es lo que ocurre con las alas de los aviones, sin estos dos flujos laminares nunca podría despegar). Por lo tanto si perdemos uno de estos flujos que generan una mayor presión hacia abajo o hacia arriba, según sea monoplaza ó avión, el ala deja de funcionar en la zona de proyección por el adelanto del desprendimiento del flujo laminar, cambiándolo por el turbulento. (lo mismo ocurre con las pelotas de golf y su punto de desprendimientos)
Hola. Efectivamente las pelotas de golf tienen los agujeros para llegar más lejos. Lo que hacen los agujeros es que en las capas de aire cercanas a la bola se genere una "microturbulencia" que aumenta la energía en el flujo laminar sobre la bola, que hace que la capa límite se desprenda más tarde que en una bola lisa, con lo que se consigue que las turbulencias de desprendimiento de capa límite aguas abajo sean mucho más pequeñas y por lo tanto la penetración arodinámica aumente. Digamos que aumentas un pelin la resistencia de fricción pero ganas mucho al disminuir bastante la de presión. No sé si me he explicado bien. Si pudiera insertar un dibujillo sería la leche y quedaría todo más claro.
Claro. Como te digo, con los datos que tenemos es difícil ver exactamente cómo funciona el tema. A ver si se filtra algo más de información.
Muy bueno, pero necesitaría de una explicación previa, además está in English. Gracias de todas maneras.
Hola, te voy a fusilar a preguntas.
Muy bien. Lo que has dicho me parece bien... pero vayamos a la base de todo.
En un perfil de ala hay 2 zonas (segun yo entendí), la zona donde el aire va "pegado" al ala, y la zona de mas afuera donde el aire apenas varia su velocidad por efecto de pegarse digamos pero si por cambiar su trayectoria alrededor.
El aire laminar debe llegar al final del ala en el mismo momento , de hay que al dar la vuelta por debajo y por arriba se produzca diferencia de velocidad y a resultas diferencia de presion.
En la dichosa pelotita de golf... me dices que los baches crean una minicapa turbulenta... que esta en la superficie de la pelota... pero esto no esta rompiendo ya la capa limite??? , yo es que pensava que la capa limite ser referia a esta pequeña capa de aire PEGADA al perfil (o la pelota!)
Osti, que lio. Si pudiera poner una imagen... ;)
Esto con un dibujo lo ves mucho mejor. Aquí tienes un link a un dibujo en el que viene exactamente el caso de la bola de golf.
http://3.bp.blogspot.com/_QcPSRUCyrgg/RgMh9nLXcLI/AAAAAAAAAb0/LksAECDQmZQ/s1600-h/sphere-flow-comparison.jpg
En la superficie lisa la capa límite es laminar y se desprende antes dando lugar a una superficie de turbulencias aguas abajo muy grande. En la superficie con agujeritos la capa límite es turbulenta, lleva más energía y se desprende más tarde, dando lugar a una superficie de turbulencias aguas abajo menor y por lo tanto con menos resistencia al avance. Hay que recordar que esas turbulencias aguas abajo tiene un régimen de menor presión, con lo que se produce una especie de succión hacia atrás que es lo que produce la resistencia al avance. La capa límite laminar y turbulenta no hay que confundirla con que el perfil trabaje dentro de un flujo laminar o turbulento. Para que un perfil funcione aerodinámicamente debe trabajar dentro de un régimen laminar de aire incidente. En caso contrario no trabaja bien. Es lo que precisamente en F1 ocurre cuando estamos a rebufo de otro coche. El "aire sucio" que le llegan a los planos aerodinámicos de nuestro coche es precisamente aire en régimen turbulento que no consigue que estos trabajen correctamente con lo que pierden eficiencia. Es por lo que ya el año pasado se redujo la superficie de los alerones traseros. Para "ensuciar" menos el aire del coche que va detrás de ti y que "teóricamente" su aerodinámica funcione bien y pueda haber adelantamientos.
Saludos!
Gracias... veo que en mi "treball de recerca" que es lo que se presetaba en bachillerato puse muchas mentiras!
Ok, entonces entiendo que, hablando de capas limite, es interesante tener una capa limite turbulenta ya que esta tarda mas en desprenderse y hacer ese "hueco" de torbulencias detras del objeto en cuestion. Por el contrario, en cuanto al aire "restante" siempre mejor en laminar, ya que sino , directamente no trabaja.
Yo pensava que cuando la capa limite (que yo consideraba siempre laminar) se desprendia, ya no habia vuelta atras y se creaba el hueco. No sabia de la existencia de capas limite turbulentas.
MUY BIEN MUY BIEN.
Gracias.
PD: Que sepas que te tengo fichado... y si me aparecen dudas...
Lo que comentas de variar la incidencia de la corriente de aire yo lo he leído de otra forma: y es que con el F-Duct abierto (funcionando) descarga un flujo de aire frío bajo-detrás del alerón, que a su vez se calienta pues descarga justo dónde los gases del escape suben. Y aerodinámicamente, se estudia aprovechar ese aire caliente para que incida en el alerón trasero por su parte inferior. Por lo que a ese flujo de aire caliente y que se calienta, se suma en las rectas el del conducto F=aire caliente extra al alerón trasero y reducción de la incidencia del downforce para ganar más velocidad.
Bien apuntado okcomputer, si se aumenta la turbulencia no haría si no aumentar la resistencia al avance. Mis conocimientos sobre dinámica de fluidos son escasos, pero si no me equivoco la turbulencia provocada en la estela de un perfil aerodinámico está motivada en gran parte por la diferencia de velocidades -y presiones- entre el aire que fluye por la parte superior e inferior del ala. En un alerón de competición el aire fluye a mayor velocidad por la parte inferior que por la superior, disminuyendo su presión según la ecuación de bernoulli y generando una fuerza de presión negativa que "pega" el coche al asfalto.
Según esto se me ocurre que aumentando el caudal en la cara superior mediante un aporte adicional de aire -como el que parece hacer el F-Duct- se podría aumentar la velocidad en esta zona del perfil, disminuyendo la turbulencia generada en la estela y por tanto el arrastre. Esto permitiría aumentar la velocidad punta del monoplaza en las rectas, eliminando parte del arrastre o "drag" y de la sustentación negativa del ala. Si es así, el enigma está en saber como lo hacen exactamente en Mclaren, como conducen este flujo a lo largo del monoplaza y como lo abren y cierran.
Saludos!
Posdt: Si he dicho alguna burrada coméntamelo, yo estoy todavía estudiando y todo lo que se aprenda es bienvenido.
Al menos tu que lo estas estudiando mas o menos te suena....pero yo ... que estudie economicas.... jodio flujo no me entero de na!!!!
Segun habia entendido yo... se supone que el caudal es constante no?
Ahi ahi, que me quiero enterar, que la nota no me dió para entrar en Aeuronautica y entre en industriales!!! :)
Oye Lanas, ¿tú no serás de Antequera verdad?
Está claro que el coche tiene un condensador de fluZo que hace que el coche viaje en el tiempo y regrese antes al futuro al final de recta.
Obvio.
Ajajajaja! Muy bueno!!
Hola, en la ultima carrera me dio la impresión de que a los Mclaren les cojian muy fácilmente la aspiración. ¿Puede influir en algo el F-DUCT para que el coche que viene detrás tenga mas fácil cogerte el rebufo? Me pareció raro como el renault de petrov y los ferraris se pegaban al culo de los Mclaren precisamente cuando se supone que esto esta funcionando, en las rectas, Y mas aun cuando lo que hace es darte mas velocidad punta. Saludos
Voy a dar mi opinión de lo que he leído por ahí de experto en aerodinámica.
Resulta que cuando un perfil alar, en este caso el alerón del F1 tiene mucho angulo de ataque es fácil que este entre en pérdida y pierda su capacidad de sustentación, en esta caso hacia abajo. Para solventar el problema nacieron los alerones con varios planos, actualmente el alerón trasero de un f1 tiene dos planos, entre medias hay una rendija por la que pasa flujo de aire a toda velocidad.
Pues bien, este sistema, el F-duct, y corregidme si me equivoco, lo único que hace es canalizar el aire que entra por las aberturas expuestas en el post hacia la zona en la que se separan los 2 planos del alerón trasero, esto hace que el alerón entre en perdida y por consiguiente tenga menos resistencia al avance.
os dejo un link en el que esta infinitamente mejor explicado, no dejéis de visitar esta pagina si os gusta la ingeniería de competición.
http://www.racecartechnology-blog.com/?p=2681
La explicación es un poco de estar por casa, aunque no parece desencaminada... (digo la del blog que has colgado..)
Hola victeter. No, no puede ser. Un perfil tiene un coeficiente de sustentación (en funciónd de las presiones que genero en intradós y extrados) y un coeficiente de resistencia (mayor cuanto más turbulencias genero a la salida del perfil). El coeficiente entre ambos (en un avión) sería el coeficiente de planeo (aproximando; es sólo para hacerse una idea). Si el perfil entra en pérdida lo que haces es que el coeficiente de sustentación sea 0 (te caes) pero el de resistencia aumenta mucho, ya que precisamente a la salida del perfil todo son turbulencias. Saludos!
Es por eso que para aterrizar los aviones ponen los flaps tan inclinados?
Al desplegar los flaps lo que se hace es por un lado aumentar la superficie alar (más sustentación) y la curvatura del ala (más sustentación también) aumentando la resistencia (baja la velocidad). El coeficiente de sustentación global (aún amentando la resistencia) es mayor que en configuración de crucero. Digamos que las alas pueden "sujetar" al avión aún volando más despacio que en crucero. Habrás visto también que entre el ala y el flap queda una ranura. Esto es porque al aumentar mucho la curvatura del ala, la capa límite se puede desprender en el extradós del ala (la parte de arriba). Con esa ranura hay una parte de flujo de aire que se cuela desde el intradós al extradós inyectando velocidad en la parte de arriba y evitando que se desprenda la capa límite y el ala pueda entrar en pérdida (con lo que el avión se desplomaría).
(Menudo rollo estoy contando, ¿no?)
Bien bien, voy entendiendo
No te voy a rebatir porque no lo tengo claro del todo, no se si se generan mas o menos turbulencias a la salida del alerón cuando entra en perdida que cuando actúa normalmente. No obstante esta claro que entra en perdida por la estala proveniente del canal del F-duct, aunque seguramente influyan otras muchas cosas.
Siento no ser un experto en aerodinámica.
Muy buena pcayuela, jajjaja.
¿Te imaginas a DOC de nuevo ingeniero jefe de Mclaren? XDDD
Saludos!
Qué grandes sois, seguid así y quizá algún día nos enteremos algo de aerodinámica (ingeniero frustrado).
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