ANÁLISIS DE LA SUSPENSIÓN DEL MP4-29

 

Volvemos a la batalla. Un par de días para desintoxicarme de F1 después de la vorágine de la semana pasada viene bien para despejar la mente y analizar las cosas con una frescura que de otra forma sería imposible.
Hoy quiero mostraros uno de los elementos que más ha llamado la atención en este arranque de pretemporada, las suspensiones traseras de McLaren. Quiero analizar en un futuro post los resultados de los test de Jerez pero en estos momentos me apetece más este asunto.
Para ser sincero, me imaginaba que encontraríamos más elementos de este tipo en el arranque del campeonato. Un cambio tan grande de normativa permite muchas variantes  y creí que habría más innovaciones extraordinarias pero va a ser que mis previsiones eran demasiado optimistas y los medios que tienen los equipos han centrado su trabajo en otros aspectos más importantes como son los mecánicos aunque aún queda tiempo para las sorpresas.

Como ya comenté hace unos días los de Woking se han sacado de la manga una suspensión con claro efecto aerodinámico, pero que entra en la normativa aunque hay ciertas dudas sobre si sus prestaciones serán “extraordinarias” o no. Todos miran con atención el nuevo eje trasero para analizar la solución dado por los ingleses para sustituir el efecto que producía el ala viga  que como sabéis se ha eliminado de esa zona por normativa. Dicho elemento solía ser el elemento inferior del alerón trasero y su función era doble, por un lado crear carga directamente cuando incidía el aire sobre su superficie y por otro lado  era el encargado de desviar el aire de tal forma que generaba un vacío, una aspiración del aire debajo del alerón trasero que ayudaba a absorber el flujo que salía por el difusor, que dicho sea de paso es la parte que más interesa a los ingenieros. Contra mayor sea es absorción de aire que sale de la parte inferior del coche, mayor vacío se inducirá debajo del difusor (más efecto ventosa) que tiene como consecuencia un aumento de la carga aerodinámica. Esta era su mayor valía.

 

Estructura de la suspensión trasera.

Para aclarar los elementos veamos cómo es normalmente la suspensión trasera de un F1.

En todos los F1 actuales la suspensión trasera tiene los mismos componentes fuera de la carrocería. Los dos triángulos, que guían la rueda en los movimientos hacia arriba/abajo, el brazo que impide que la rueda gire como lo hace la delantera con la dirección, y el tirante que traslada el movimiento de la rueda al amortiguador. También está el palier (en naranja), que se encarga de transmitir el giro de la caja de cambios a la rueda.

Antes de ver cómo funciona, hay que señalar que el diseño ya ha sido aprobado como legal por la FIA. Para ello cumple el Artículo 10.3.1 del reglamento técnico que  estipula que la suspensión debe de tener: Cuando los cambios locales mínimos de la sección para el paso de tuberías hidráulicas de freno, cables eléctricos y correas de sujeción de rueda o la fijación de flexiones, cabezas de rótula o rodamientos esféricos, las partes transversales de cada miembro de cada componente de la suspensión tomen una línea recta entre los puntos de fijación internos y externos, deben:

1. Intersecar una línea completamente recta entre los puntos de fijación interna y externa.
2. Contar con un eje mayor no superior a 100 mm.
3. Contar con una relación de aspecto no superior a 3,5:1.
4. No tener una dimensión que exceda de 100 mm.

La FIA  no quiere que se usen los brazos de las suspensiones como elementos aerodinamicos que puedan crear carga. Imaginaros que los equipos usaran el perfil de los brazos para darle forma alar y por tanto generarían dicha carga. Eso está prohibido pero aquí entra en juego otro articulo que tiene gran importancia es el 10.3.3 que estipula lo antes mencionado. En este caso ningún elemento del eje mayor de la amortiguación puede conformar un ángulo mayor de 5 grados con respecto al plano de referencia (ojo, en el eje horizontal) cuando son proyectados. ¿Qué quiere decir esto? Que se puede diseñar la sección horizontal del brazo más o menos anchos siempre que respete los 100mm de antes pero siempre que esté paralelo o no  supere 5º de inclinación con el plano de referencia para evitar la forma alar. Para verlo más fácil os dejo este montaje que hice.

Este sería el diseño convencional, en forma de lágrima horizontal, casi paralelo al plano de referencia con el fin de minimizar la resistencia creada por los elementos de suspensión.

En definitiva, lo que la FIA pretende es que todos los elementos que  formen la suspensión deben de tener carácter estructural ya que de lo contrario, aumentar  el espesor del carenado de los brazos sería considerado como un elemento aerodinámico en movimiento que está prohibido de acuerdo con el artículo 10.3.4 del Reglamento Técnico que dice que no puede haber ningún elemento del coche que pueda cambiar de posición para generar carga. Este artículo impide que haya suspensiones activas, alerones que se torsiones, alas que cambien de posición, etc. Pero para esto también hay truco y lo veremos después.

¿Qué ha hecho McLaren para vulnerar el espíritu de la norma? Para saberlo será mejor que lo vamos más de cerca para posteriormente comprender su función.

La versión de McLaren es un poco diferente. Primero han configurado la suspensión usando un triángulo superior muy corto y más convencional en el de abajo pero han arqueado los brazos para extenderlo hacia atrás y acercarlo al difusor. La estructura de los brazos ha dejado de ser en forma de lágrimas como vimos antes para tener una geometría que vulgarmente se le llama de 'mariposa'.

El enfoque del equipo está muy lejos de ser considerado como elemento neutro aerodinámicamente hablando ya que su forma genera resistencia y por tanto hace que se pierda eficiencia en ese sentido. Pero si produce aparentemente drag ¿Qué utilidad tiene?  

Bien, los plateados han bordeado el reglamento  para tener ahora cuatro "alas de viga" en la parte trasera. Lo que han hecho ha sido aumentar la superficie de las barras de suspensión manteniendo la relación de tamaño que deben guardar, recordar no superar 3,5:1, es decir 1 mm de alto por cada 3.5 mm de ancho, pero ojo, ese es el valor máximo, que no quiere decir que no se haga menor y eso es lo que han hecho los ingenieros de McLaren. La anchura de la barra está próxima a los 100mm o es  exacta, mientras que la altura parece tener una dimensión similar. Esto significa que la sección tiene una relación de aspecto  cercana al 01:01, por tanto menor que el máximo permitido 3,5:1 lo que le hace ser legal.
Para que sea aerodinámicamente más interesante, el eje se hace girar entonces por 5 grados, de manera que la parte trasera de la campana empuja el aire hacia arriba, en lugar de ser aerodinámicamente neutra. Cada horquilla en sí mismo genera un punto de estancamiento por delante de la aleta vertical que produce resistencia pero se crea un vórtice detrás de él que genera un vacío similar al que originaba el ala viga que recordemos se encargaba de aspirar el aire debajo del alerón trasero que ayudaba a absorber el flujo que salía por el difusor y crear una carga mayor.

Ahora se trata de aerodinámica activa, que varía su efecto dependiendo de la compresión de las suspensiones, y por tanto, de la velocidad. No es ilegal porque cumple con la definición de suspensión que viene en el reglamento, y una suspensión obviamente se mueve (artículo 10.3.4). Así, una norma predomina sobre otra. Son listos, ¿eh?

En curva, a baja velocidad, generan carga aerodinámica y ayudan al correcto funcionamiento del difusor. A alta velocidad, con la suspensión comprimida por el efecto de la carga aerodinámica, se abre un hueco entre las barras y el difusor, disminuyendo el drag. Todo esto sin tener en cuenta posibles deformaciones térmicas controladas, por estar en la zona que está.
La combinación de los dos brazos de la suspensión trasera es obviamente, mucho menos eficiente que un ala viga normal debido a las limitaciones en las regulaciones. Este elemento no generaba resistencia mientras que la suspensión de mariposa sí pero es un mal menor.
Es importante destacar que, McLaren ha diseñado su suspensión trasera de manera que estos brazos traseros estén lo más retrasado posible para situarlo sobre el difusor, sobre todo en el triángulo inferior. Ahí es donde está la clave. Es precisamente esta geometría de la suspensión la que hace que sea extremadamente difícil para los otros equipos puedan copiar el diseño, ya que requeriría el rediseño de la caja de cambios, los soportes de la suspensión trasera y las horquillas de suspensión, creando un efecto combinado en la aerodinámica y el comportamiento mecánico que se llevará a tiempo para verificar y optimizar aunque lo tendrán más fácil aquellos equipos que monten suspensiones más retrasadas como es el caso de Ferrari o Williams. Simplemente no será tan perfecto como el de McLaren ya que han diseñado el coche pensando en este elemento.

Inconvenientes.
Principalmente el excesivo peso en el tren trasero y el aumento de la resistencia que inducirá a una disminución de la eficacia aerodinámica. Este elemento es muy importante este año. Una menor eficacia conlleva un aumento en el consumo de carburante. Sí, sabemos que este elemento hará que el MP4-29 tenga una mayor carga en el tren trasero que le hará ganar en tracción, sobre todo en circuitos muy revirados pero tendrán que bajar prestaciones en las rectas ya que el consumo aumentará y gasolina hay la que hay.
En fin, veremos quién se decide a probar este sistema y cuanto tardarán en copiarlo. La idea es interesante a pesar de sus inconvenientes. Lo que si tengo claro es una cosa, este elemento por si solo no será suficiente para crea un coche capaz de ganar un campeonato de calle como si lo fue el escape soplado. Ya veremos, pero eso será otra historia.