Descarga técnica de IndyCar: domar la pista

Jan 09, 2024

Por Stan Sandoval 11 de abril de 2023 4:11 p. m.

Por Stan Sandoval | 11 de abril de 2023 4:11 p. m. ET

El calendario de IndyCar ofrece lo que probablemente sea la colección de pistas más diversa de cualquier serie de carreras en el mundo. Por lo general, se entiende que esto significa que, durante una temporada, IndyCar visita pistas de carreras, óvalos cortos, circuitos y circuitos callejeros. Sin embargo, la variabilidad en el tipo de superficie, los baches, el nivel de agarre y las condiciones ambientales que experimentarán los equipos de IndyCar en el transcurso de una temporada también es extraordinariamente diversa, y es algo que los ingenieros analizan y evalúan constantemente mientras ajustan las configuraciones en busca de cada gramo de rendimiento.

A diferencia de cualquier otro deporte, en las carreras, cada equipo no solo lucha entre sí, sino también con el campo de juego en sí mismo, y ese campo cambia de una semana a otra (e incluso de una sesión a otra) de formas que ningún otro deporte permitiría. Si bien los gustos del fútbol, ​​el fútbol americano y el béisbol han estandarizado sus superficies de juego, e incluso han llegado a jugar bajo techo bajo los techos de los estadios para protegerse de las condiciones exteriores, los equipos en las carreras deben adaptarse sobre la marcha a las características siempre cambiantes. de la pista de carreras.

Casi siempre se piensa en los ingenieros como ingenieros del automóvil, pero hay momentos en que una mejor manera de pensar en ello podría ser que están tratando de aplicar ingeniería inversa a la pista y, como resultado, simplemente aplicar los cambios apropiados al automóvil.

Los equipos y los ingenieros ajustan constantemente una gran cantidad de parámetros de configuración en reacción y anticipación para rastrear los cambios en las condiciones ambientales y de la superficie que ocurren durante un fin de semana de carrera. Ser capaz de adaptar (e incluso predecir) estos cambios ofrece una gran ventaja competitiva para aquellos que pueden mantener continuamente la configuración del automóvil en la ventana óptima, incluso cuando las variables están cambiando a su alrededor.

la superficie de la pista

La broma que se hace donde se enseña ingeniería de autos de carreras es que las cuatro partes más importantes de un auto de carreras son la llanta, la llanta, la llanta y la llanta. Es un dicho basado en la verdad: la importancia de los neumáticos no es broma, son la única parte del coche de carreras que realmente entra en contacto con la carretera. Por extensión, la parte más importante de la pista de carreras es la superficie, básicamente por la misma razón. El estado de la superficie de carrera es el factor dominante en la cantidad de agarre disponible para los neumáticos en una determinada sesión, vuelta o incluso esquina.

La temperatura de la pista es la consideración más importante al evaluar la superficie. Los neumáticos tienen una ventana operativa en la que producen el mayor agarre: demasiado frío y el caucho no se vuelve pegajoso, demasiado caliente y el neumático se sobresaturará y comenzará a deslizarse. Dada la relación entre la presión y la temperatura de un neumático, los ingenieros ajustan constantemente las presiones iniciales de los neumáticos en función de la temperatura de la pista para mantener el neumático en su ventana de funcionamiento.

La temperatura de la pista influye enormemente en la presión y la temperatura de los neumáticos y, por lo tanto, su efecto en el agarre general es muy poderoso. El agarre de la pista, generalmente cuantificado como un coeficiente de fricción, dicta prácticamente todos los aspectos de una configuración: desde el nivel de carga aerodinámica hasta la rigidez de los resortes, las alineaciones estáticas y los engranajes. En pocas palabras, existe una configuración de automóvil para aprovechar el agarre de la pista disponible en todo momento si es posible, o hacer el mejor compromiso para el tiempo de vuelta general si no.

La temperatura de la pista no solo dicta el nivel de agarre, sino también el equilibrio del automóvil. Dado que los neumáticos delanteros y traseros tienen diferentes anchos, tienen diferentes fuerzas que actúan sobre ellos y se usan de diferentes maneras, un cambio en la temperatura de la pista no tiene el mismo efecto en los neumáticos delanteros que en los traseros. Un cambio repentino en la temperatura de la pista no solo cambiará el nivel de agarre, sino también las características de subviraje o sobreviraje del automóvil. Como la temperatura de la pista cambia constantemente, el trabajo de un ingeniero de marcar una configuración es una tarea interminable.

Los recorridos callejeros a menudo sirven diferentes superficies en diferentes partes de la vuelta, lo que obliga a los ingenieros a buscar un compromiso. Imágenes de Phillip Abbott/Motorsport

El material de la carretera es otro factor que influye en el agarre, porque es lo que tiene que interactuar con la goma del neumático. En el transcurso de una temporada de IndyCar, se ven diferentes tipos y edades de asfaltos, asfaltos, concretos y, a veces, resinas, y cada uno ofrece cantidades de agarre ligeramente diferentes. Esto no es tanto un problema cuando la pista es una superficie uniforme, pero las pistas como Toronto usan diferentes materiales en diferentes esquinas. En este caso, los ingenieros simplemente tienen que hacer más concesiones: un cambio de configuración que podría beneficiar a una esquina pero perjudicar a otra.

El material de la carretera también es una razón importante por la que los equipos realizan pruebas en las pistas después de que han sido repavimentadas. Barber Motorsports Park se repavimentó por completo a fines de 2019 y, debido a esto, hubo un enorme aumento en el agarre. Las pruebas a principios de 2021 fueron importantes: las vueltas fueron más de 2,0 segundos más rápidas que el tiempo de la pole de 2019 (y eso a pesar de la incorporación del aeroscreen). Una diferencia tan grande requería no solo un replanteamiento en la configuración, sino también una pila de engranajes completamente nueva dada la diferencia en las velocidades en las curvas.

Las superficies de las pistas también pueden variar enormemente en términos de baches. Una vuelta alrededor de Detroit es una experiencia muy diferente en comparación con una vuelta alrededor de Barber en este sentido. El efecto principal de los baches en la configuración es el paquete de resorte y amortiguador. Los autos más rígidos pueden correr más cerca del suelo, lo que es bueno para la carga aerodinámica, y son más reactivos y mejores para cambiar de dirección. Sin embargo, los autos rígidos no manejan bien los baches. La capacidad de una configuración más blanda para absorber los baches y mantener los neumáticos en el suelo es fundamental; ¡el neumático no puede hacer nada si no está en la pista porque está rebotando en el aire!

Finalmente, al analizar la superficie de la pista, otro factor vital es la "evolución de la pista" o la cantidad de goma que se ha depositado. Para comenzar un fin de semana de carrera (o después de una lluvia), la pista se denomina "verde", lo que significa una pista fresca. A medida que los autos comiencen a completar vueltas, dejarán una capa de goma en la pista. Cuantas más vueltas se dan, más goma hay en la superficie. Esto es beneficioso para el agarre: lo mejor a lo que se puede adherir la goma es a más goma, por lo que cuantas más vueltas se dan en una pista, más rápido se vuelve. Por eso se llama 'evolución de la pista', y es la razón por la que los equipos normalmente esperan antes de comenzar a correr al comienzo de la primera práctica, y por la que los equipos siempre intentarán dejar sus vueltas de calificación lo más tarde posible. Al igual que muchos de los otros factores ya discutidos, a medida que cambia el agarre de la pista, también cambia el equilibrio, por lo que los ingenieros tendrán que compensar en consecuencia con la configuración.

Los equipos siempre intentarán adelantarse a la evolución de la pista porque es relativamente predecible. Sin embargo, una peculiaridad de colocar caucho es que el cálculo cambia según el tipo de caucho que se colocó más recientemente. Los diferentes compuestos de neumáticos no siempre concuerdan entre sí. Los ingenieros siempre tomarán nota de qué series se ejecutaron en la pista inmediatamente antes de una sesión, ya que un fin de semana de carrera normalmente tiene muchas series compitiendo una tras otra. Si, por ejemplo, una sesión de NASCAR se lleva a cabo inmediatamente antes de una sesión de IndyCar, los ingenieros esperarían que el agarre se redujera ligeramente al comienzo de la sesión, porque el caucho de NASCAR no ayuda a la evolución de la pista para un IndyCar.

Otro aspecto de la evolución de la pista son las canicas. Si alguna vez ha aplicado un borrador a una hoja de papel y ha visto caer pedazos de goma, entonces estará familiarizado con el concepto. A medida que los neumáticos rozan contra la superficie de la pista, el caucho desgastado se desprende del neumático y cae fuera de la línea de carrera. Conducir sobre las canicas es una gran pérdida de agarre y puede ser muy traicionero; se interponen entre el neumático y la superficie de la pista, como un personaje de dibujos animados que intenta correr sobre cojinetes de bolas.

Condiciones ambientales

Como la IndyCar compite en todas partes, desde Florida hasta Oregón, durante un período de siete meses, naturalmente, se encontrará una amplia gama de temperaturas, condiciones del aire y viento durante el año. Los cambios en estas condiciones tendrán efectos colaterales en la configuración del automóvil que son vitales para hacerlo bien: la capacidad de un equipo para ajustar sus configuraciones a medida que cambian las condiciones puede ser la diferencia entre tener una configuración competitiva o un equilibrio deficiente para cuando llegue la carrera. alrededor.

Los cambios en la temperatura del aire afectarán varios aspectos de la configuración del automóvil. Ya se ha discutido la importancia de la temperatura de la pista, pero la temperatura de la pista está fuertemente influenciada por la temperatura del aire y la cubierta de nubes. Las cubiertas del radiador, a veces llamadas bloqueadores o tapas, vienen en varios tamaños y dependen en gran medida de la temperatura del aire. Estas cubiertas se pueden ver en la entrada de la cubierta lateral y sus formas difieren según el fabricante del motor. Cubrir una mayor parte del radiador es beneficioso para la resistencia, pero también conduce a temperaturas más altas del aceite y el agua para el motor, lo que afecta la potencia de salida. Encontrar el compromiso adecuado de resistencia, potencia y confiabilidad ajustando estos bloqueadores según la temperatura del aire puede tener un gran impacto en el rendimiento, especialmente en pistas aerosensibles como Indianapolis Motor Speedway, donde la resistencia y la potencia son los factores dominantes en el tiempo de vuelta. .

Acertar con la configuración correcta para los bloqueadores de radiadores puede marcar una gran diferencia en pistas aerosensibles como IMS. Imágenes de Michael Levitt/Motorsport

La densidad del aire, que está influenciada no solo por la temperatura del aire sino también por la humedad y la presión del aire, tiene un gran efecto en la carga aerodinámica de un automóvil, lo que a su vez influye en las alturas de manejo iniciales. Como ejemplo, el mismo automóvil que va a la misma velocidad generará más carga aerodinámica en aire más denso. Cuando se pronostica que las condiciones generarán más carga aerodinámica, los ingenieros deberán elevar las alturas de manejo iniciales del automóvil para compensar (y de manera similar, pueden bajar el automóvil cuando se predice que la densidad del aire disminuirá).

Esto se hace para mantener el automóvil funcionando a una proximidad similar del suelo (donde la generación de carga aerodinámica es más eficiente), sin importar las condiciones del aire. Un automóvil que no se baja lo suficiente en respuesta a una caída en la densidad del aire estará demasiado alto a lo largo de la vuelta, perdiendo una gran cantidad de carga aerodinámica debido a que opera lejos del óptimo aerodinámico. Un automóvil que no se eleva en respuesta a un aumento en la densidad del aire será más bajo en todas partes de la pista, lo que puede hacer que el automóvil no se pueda conducir. Un automóvil que está demasiado bajo en realidad será empujado contra el suelo por la carga aerodinámica, lo que se denomina 'tocar' o 'tocar fondo', cuando el automóvil viaja cerca de la velocidad máxima. Se esperan pequeñas cantidades de tocar fondo a medida que los autos se acercan a la velocidad máxima, pero demasiado hará que el auto golpee el suelo con tanta fuerza que descargue las llantas, lo que puede desestabilizar el auto y causar pérdida de tiempo o incluso obligar al conductor a salir. pista.

El viento es otro aspecto que puede variar drásticamente y, dado que tiene un gran efecto aerodinámico, debe tenerse en cuenta en la configuración. Anticiparse al viento es uno de los aspectos más difíciles de ajustar la configuración para hacerlo bien. Los conductores e ingenieros se mantienen actualizados constantemente sobre el estado actual de la velocidad y la dirección del viento cuando trabajan en tierra.

Por lo general, los conductores e ingenieros hablan en términos de viento de frente, viento de cola y viento cruzado en relación con varias ubicaciones en la pista. Por ejemplo, al conducir en una recta que conduce a una curva de alta velocidad, el viento en contra hará varias cosas: reduce la velocidad máxima del automóvil, crea más carga aerodinámica y también cambia el equilibrio aerodinámico del automóvil. Un viento de cola hace lo contrario de estos.

Como consecuencia, las relaciones de transmisión generalmente se ajustan en función de la predicción de la simulación para la velocidad máxima, que tendrá que tener en cuenta con precisión el viento. Desde una perspectiva de rendimiento, la selección de marchas es un toma y daca entre la velocidad máxima y la aceleración. Si se pronostica un gran viento en contra, las marchas más altas se pueden acortar para brindar una mejor aceleración (ya que la velocidad máxima anterior ya no se puede alcanzar debido al viento en contra). En el caso de un viento de cola, las marchas deberán hacerse más largas para dar espacio adicional para evitar golpear el limitador de revoluciones.

Un viento en contra también dará lugar a una mayor carga aerodinámica, ya que hay más aire pasando por encima de las alas, por lo que se requerirá una compensación de la altura de conducción para evitar tocar fondo con demasiada fuerza al final de la recta. Un fuerte viento de cola tendrá el efecto contrario: el aire que pasa por encima de las alas choca con el viento que va en la dirección opuesta y se genera menos carga aerodinámica. El resultado es una reducción de la adherencia, y cuando el viento de cola se levanta repentinamente, realmente puede atrapar a un conductor. Un gran ejemplo de esto fue la Curva 2 en las 500 Millas de Indy del año pasado. La Curva 2 es única en Indy porque es la única curva sin una tribuna enorme para proteger la pista del viento. Las ráfagas repentinas en la salida de la esquina atraparon a más de unos pocos conductores ese día.

Finalmente, los vientos fuertes cambiarán el equilibrio aerodinámico o el centro de presión del automóvil. El equilibrio aerodinámico es la distribución de la carga aerodinámica de adelante hacia atrás, por lo que juega un papel importante en el subviraje o sobreviraje de un automóvil, especialmente en las curvas de alta velocidad. El método más común para ajustar el equilibrio aerodinámico es con el flap del alerón delantero. Sin embargo, dado que esto solo se puede hacer entre salidas o durante las paradas en boxes, habrá que hacer concesiones en algunas curvas en beneficio de otras. Cuando se trata de un gran viento en contra, se agrega carga aerodinámica, pero no lo hará proporcionalmente de adelante hacia atrás: el viento cambiará el equilibrio del automóvil. Esto puede ser particularmente desconcertante porque un cambio repentino del equilibrio aerodinámico debido a una ráfaga de viento (especialmente cuando se agrega una cantidad desproporcionada de agarre delantero en comparación con el agarre trasero), puede causar inestabilidad en la entrada y dar lugar a giros repentinos porque la parte trasera no puede seguir el ritmo. con el frente

Lo que complica aún más este asunto es el hecho de que todas las esquinas están orientadas de manera diferente, por lo que un viento de frente que ingresa a una esquina también puede ser un viento de cola o un viento cruzado para otra. Para protegerse de esto, los ingenieros a veces optan por reducir el ángulo del flap del alerón delantero para darle a la parte trasera un mayor porcentaje del agarre total si creen que los vientos fuertes harán que el automóvil sea inestable. Eso puede comprometer el equilibrio en otras esquinas, pero lo hará de una manera estabilizadora (léase: no chocando).

Resumiendo

El automóvil interactúa constantemente con la pista, lo que significa que el estado de la superficie y las condiciones ambientales jugarán un papel importante en el comportamiento del automóvil. Este efecto es tan poderoso que a veces los equipos ni siquiera se aventuran si creen que las condiciones para una sesión de práctica no serán representativas del pronóstico para la calificación o la carrera. Esta es también la razón por la que el calentamiento matutino es una sesión tan importante para los equipos, ya que es la sesión en la que la superficie de la pista y las condiciones ambientales suelen ser más similares a las de la carrera. Aún así, de vez en cuando se llevará a cabo una carrera en condiciones que no se han visto en ningún momento del fin de semana, y los equipos simplemente tendrán que reaccionar.

No se puede exagerar el papel crucial que juega la simulación para reaccionar en consecuencia a una pista en constante cambio. Es fundamental para un equipo bajar del camión rápido, mantenerse al día con una pista cambiante de una sesión a otra y determinar los ajustes correctos (o la cantidad correcta de ajuste) para tener éxito. Muchos equipos tienen ingenieros de simulación dedicados cuyo trabajo es hacer coincidir un modelo matemático con la realidad al final de una sesión en función de los datos recopilados, luego usar ese modelo de manera predictiva para la sesión posterior para determinar el mejor curso de acción.

Incluso antes de que finalice el informe de una sesión, los equipos ya están anticipando posibles cambios para la próxima sesión, especialmente cuando el tiempo de respuesta es ajustado durante un fin de semana de carrera. Determinar los mejores cambios de configuración para realizar entre sesiones es uno de los aspectos más difíciles de un fin de semana de carrera para los ingenieros; hay un sinfín de cambios y combinaciones de cambios que se pueden hacer. En última instancia, dado que la superficie de la pista y las condiciones ambientales son las mismas para todos durante la carrera, la configuración del automóvil no necesita ser perfecta, ni siquiera buena. Sólo tiene que ser mejor que los demás.

IndyCar, Opinión