terça-feira, 13 de outubro de 2009

A Suspensão Ativa - Williams FW14b

       A Tecnologia que massacrou a concorrência


A Williams chegou ao ápice da revolução tecnológica com o seu sofisticado sistema de suspensão ativa

Quem não se lembra daquela temporada de 1992, aonde todos ficavam impressionados ao ver o Williams FW14b subindo e descendo conforme ia mexendo sua suspensão nos boxes?
Patrick Head, engenheiro-chefe, planejava esse sistema já fazia muito tempo. Os primeiros testes da Williams com esse sistema foi em 1987 com Nelson Piquet, mas, por causa dos altos custos, o projeto foi para a gaveta, mesmo demonstrando ser altamente eficaz.

Williams FW11b - ínicio do desenvolvimento arquivado por Patrick Head

        Em 1990, Patrick Head resolveu tirar da gaveta o então projeto das suspensões ativas. Sua primeira atitude foi contratar para 1991, um então promissor projetista Adrian Newey. Newey era reconhecido como um projetista arrojado, seus projetos da March foram 8 ou 80. Com um carro projetado próximo ao chão, em circuitos lisos, o March voava tanto que quase fez Ivan Capelli vencedor do GP francês em 1990, porém, em circuitos ondulados, o carro simplesmente não funcionava, nesse mesmo ano, no México, os dois carros da March não se classificaram para a largada.
        Então, por que Patrick Head apostaria em um projetista assim? Claro, ele tinha a carta na manga.
        Em 1991, Adrian Newey projetou o Williams FW14. Um carro aerodinamicamente eficaz que fez frente aos carros da McLaren, Ayrton Senna conseguiu o seu tricampeonato muito mais pela sua habilidade do que pela eficácia do seu carro.

March 1990 - Ótima aerodinâmica sem a eficâcia dos sistema ativo de suspensão
          Porém, para 1992, Patrick Head usou sua cartada. Adrian Newey apenas melhorou o já bom FW14, tanto que renomeou para FW14b, más esse "b" tinha o que ninguém tinha, as inteligentes suspensões ativas.
        Com um carro baixo, as suspensões ativas anulariam as imperfeições do asfalto, o que faria o carro simplesmente voar nas curvas e retas por causa de sua eficácia aerodinâmica.
        Más como funcionava essa engenhoca?

        Sistema tradicional de suspensão

            Quando a roda sobe ao passar por uma ondulação, o amortecedor absorve uma parte do impacto e, em conjunto com a mola, empurra a roda de volta à posição original. Como a suspensão é muito mais dura do que em um carro de passeio, para que o Fórmula 1 balance pouco e se mantenha estável nas curvas, o resultado é um solavanco.

Senna e sua McLaren de suspensão convencional, Kyalami 1992.

        Sistema computadorizado de suspensão

            A esperteza do sistema começa na troca de amortecedores e molas por atuadores hidráulicos pistões ligados a reservatórios de óleo pressurizado. Uma válvula comandada eletronicamente injeta mais óleo quando deve endurecer a suspensão, e deixa óleo sair quando a ordem é amolecer. Essa é a parte mais fácil, pois essa tecnologia já existe em carros de rua na Europa. Difícil é fazer o atuador responder sob medida para cada palmo de chão em cada um dos dezesseis circuitos do campeonato.
        A Williams FW14B se comporta como se suas rodas adivinhassem a topografia da pista. Quando passa sobre uma ondulação, o atuador amolece, a roda sobe e desce, o atuador endurece de novo e o carro continua como se nada tivesse acontecido. A fábrica admite que há censores nas barras de suspensão, como em qualquer outro carro rival, a transmitir as informações sobre a pressão sofrida pelas rodas a dois computadores de bordo. Com base nesses dados, os computadores calculam quanto o atuador deve amolecer ou endurecer.


Mansell e sua Williams de suspensão ativa, Kyalami 1992

        A diferença entre o sistema atual e aquele usado pela Williams e pela Lotus em 1987, que nunca funcionou direito, é que hoje ele reage em tempo real. O segredo pode estar no software dos computadores de bordo que gerenciam o sistema. A própria evolução da Informática, com chips cada vez menores, com mais memória e maior velocidade de processamento, permite levar em conta esta hipótese: assim que os censores da suspensão percebem uma ondulação, o computador calcula a resposta dos atuadores em milésimos de segundo, a tempo de ser eficiente, e não alguns metros depois.

Lotus 99T Honda - desenvolvimento pioneiro do sistema de suspensão ativa
         Correu pelos boxes um boato, porém, de que o grande mistério da suspensão ativa seria um radar capaz de ler o terreno à frente do carro e enviar as informações ao computador, que então mandaria os atuadores amolecerem na hora certa. Se isso é verdade, não confirmada pela equipe, esse radar seria do tipo usado para mapeamento o mesmo, que equipa aviões de caça como o Tornado. Cabe um equipamento de radar num Fórmula 1? Perfeitamente. A antena, pequena porque seria de baixa potência, com alcance de alguns metros à frente do carro, poderia ir escondida no bico. "O problema não é a leitura do solo nem o processamento e envio de ordens pelo computador", explica Augusto Meyer, engenheiro eletrônico especialista em radares e fã de automobilismo. 

"O desafio é conseguir que haja resposta rápida do mecanismo que move a suspensão. A engenharia eletrônica evoluiu muito mais do que a mecânica."A outra façanha da suspensão espertinha manter o carro reto nas curvas e freadas é conseguida com acelerômetros colocados embaixo do banco do piloto. Esses sensores informam aos computadores as acelerações lateral e longitudinal do carro, enquanto os sensores da suspensão informam a carga que está sendo exercida em cada roda. Traduzindo, os computadores calculam o quanto o carro se inclina para a direita quando faz uma curva para a esquerda, e o quanto inclina o bico para baixo numa freada ou para cima numa acelerada forte. Diagnosticando a inclinação para a direita, por exemplo, o computador manda endurecer a suspensão daquele lado, para que o carro volte a ficar reto.


Complexo sistema hidráulico e de computadorização.

        Um Fórmula 1 paralelo ao chão durante todo o circuito, que mantém o mesmo ângulo de ataque em relação ao ar, é o sonho de todo projetista. Com esse comportamento, é como se o carro corresse na condição ideal de um túnel de vento. A Williams anda assim. Seguindo a tendência inaugurada por Harvey Postlewhite na Tyrrel, em 1990, o projetista Adrian Newey desenhou um carro com o bico alto e curvo. Antes, o bico era reto, rente ao chão, para evitar que ar turbulento passase por baixo do carro. Agora, o bico alto e curvo deixa o ar entrar, só que disciplinado e direcionado.Faz toda a diferença. Um Fórmula 1 tem o perfil de asa de avião: o ar passa mais rápido em cima, cria uma zona de baixa pressão ali e o carro tende a voar. Só não decola porque os aerofólios têm o perfil invertido, e empurram o carro para baixo. Se o projetista consegue fazer o ar de baixo passar disciplinadamente também em alta velocidade, a diferença de pressão cai; isso é o famoso efeito solo. Como o carro tende menos a ser puxado para cima, é preciso menos pressão de aerofólio para mantê-lo no chão. Resultado da matemática aérea: o carro vence melhor a resistência do ar e pode correr mais solto com pouca asa, como se diz no automobilismo. Resultado da equação: a Williams corre muito nas retas e é estável nas curvas.

Nigel Mansell explica o funcionamento do seu Williams FW14b

Suspensão ativa do FW14b em ação
       
        Fonte: Revista SuperInteressante 1992

8 comentários:

Gabs disse...

Muito bom o post! Mais legal ainda ver os videos do Senna e do Mansell! A diferença é brutal!!!

Nelson Lima disse...

Além da suspensão ativa que já era grande vantagem vale salientar tinha também a troca de marcha no volante da Willams que é outra mão na roda. Ainda sim o Senna andava atras perturbando e venceu algumas corridas Monaco é foda o Mansell o tempo inteiro atras dele e ele segurando no final ate chegaram os carros colados. Senna foi o melhor pelo menos da sua época =)

Reginaldo disse...

Belíssimo texto, mas a suspensão ativa da Lotus era muito antiga, usava amortecedores, por isto era pesada e tirava 40 cavalos de potência do motor. As Lotus 99t iam sempre nas pistas com alto peso...alto consumo, a Lotus levava quase 10 kms nas retas das Williams, Senna imaginou que conseguiria desenvolver, mas não conseguiu, já a Suspensão da Williams era moderna, leve e só tirava 20 cavalos do motor, o que o texto diz é verdade foi a March do Capelli e do Gugelmin que desenvolveram a susp. ativa da Williams, Piquet também tentou desenvolver em 1987, mas também, como Senna, fracassou...Mansell chegou a usar esta suspensão em todo primeiro semestre de 89 e foi um fiasco. Sou do Paraná e o próprio Gugelmin conta com detalhes o trabalho que tiveram para desenvolver esta obra prima da engenharia. Vocês deveriam entrevistá-lo é uma pessoa bem acessível, até o Piquet respeita ele.

Divaldo Borges disse...

Não foi o Capelli quem ganhou esse GP e sim o Prost. O motor Judd falhou e ele acabou em segundo.

Maurício disse...

Senhor Divaldo Borges o texto disse que o Capelli "quase ganhou" no GP da França, Quero defender os nossos 2 pilotos brasileiros. Senna não tinha a mínima chance de ser campeão com suspensão ativa em 1987, como disse o Reginaldo, porque o carro com o motor Honda (de ferro no bloco, já o anterior o Renault era de alumínio) isto mais a suspensão ativa fez o carro ser uns 20 kgs mais pesado que os concorrentes, outro problema do Senna era o fato de que a Honda tinha um contrato com a Williams em que ela teria direito a ter motores melhores, por isto o Senna não podia usar motores tão potentes como os da Williams, o Lotus do Senna usava em 1987 um RA 166E o mesmo motor da Williams de 1986. Ele girava menos 12500 giros. Já as Williams usavam um motor de uma especificação mais avançada o RA 167E que girava a 14000 giros dando em condições de corrida quase 50 cavalos a mais. Os motores Honda da Lotus de treino tinham só 900 cavalos, já os de treino da Honda Willams tinham mais de 1000 cavalos. Acredito que se Senna tivesse um motor um pouco melhor poderia ir um pouco melhor, talvez até tivesse se tornado campeão em 1987. Já que ele liderou o campeonato até metade de 1987, perdendo no fim quando as pistas de alta velocidade surgiram. Portanto a culpa não seria tanto da s.a. da Lotus. Ela era resistente, Senna perdeu uma corrida ganha em Monza porque se atrapalhou com um retardatário, ele liderava fácil...mas saiu da pista bem no finzinho perdeu a corrida para o Piquet por apenas 1,8 segundo, também poderia vencer na Alemanha o seu carro foi muito rápido nos treinos mesmo com um motor bem mais fraco, estava bem quando a s.a. da Lotus arriou na quinta volta, e Senna mesmo com problemas na suspensão ativa subiu ao pódio, esta era a vantagem da s.a. da Lotus se estragasse dava para continuar, já as da Williams se estragasse tinha que parar. As Lotus de 1987 tinham problemas aerodinâmicos, ou seja, eles eram ruim onde tinha curvas de alta velocidade. Mas se o carro fosse uma pista travada o carro era bom, e se a pista tivesse muita retas com chicanes também era bom, como foi Itália e Alemanha. Portanto a culpa do fracasso das Lotus 99T é do Ducarouge (aerodinâmica) e um pouco do motor Honda. O Peter Warr disse que o maior erro de sua vida foi ter pego o motor Honda. É verdade que em 1988 eles pegaram um Honda do mesmo nível da Mclaren o RA 168E, mas o contrato com a Honda foi só de 2 anos, e apesar de ser um ótimo motor ele era pesado. Duro para uma equipe com porte médio como a Lotus, que não tinha tanto dinheiro para desenvolver carros leves como a Ferrari, Williams e Mclaren. Já Piquet fez de tudo para desenvolver a s.a. da Williams, mas não tinha jeito ela também era ultrapassada, aquilo que o texto disse o soft era pouco potente é verdade e na época do Piquet o sistema de 1987 usava molas a gás e era controlado mecanicamente...o sistema vivia vazando óleo e ouve vários casos de incêndios nos testes. Só em 1990 o sistema melhorou começou a ser controlado eletronicamente e passou a usar barras estabilizadoras. Eles passaram 1991 fazendo testes de resistência para melhorar a confiabilidade mecânica. E aí sim o sistema funcionou em 1992, portanto Piquet também não teve culpa do fracasso da s.a. da Williams.

Rafael disse...

Amigos, esse assunto é muito interessante. Fascinante como as equipes se preparam com antecedência. Li em uma entrevista do Boutsen para o Tazio.com, que eles já testavam no FW12 (1988) a suspensão que utilizaram no FW14B (1992) Muito investimento, trabalho e paciência. Uma verdadeira lição. Gostaria de ver a Willians competitiva como nesses tempos.

Anônimo disse...

Incrível ver Mansell no carro mágico da Williams com suspensão ativa, câmbio automático... e Senna com suspensão convencional trocando as marchas na mão... a vantagem técnica é brutal, e mesmo assim Senna tirava leite de pedra. Mais um motivo do porque ele foi o melhor da história.

caciano oliver disse...

So assim pro Mansell ser campeão mesmo kkkkk,até o Patrese ganhou corrida 🏁😅😂