Fórmula 1: em busca da configuração ideal

Um fim de semana de corrida não começa com as qualificações; a busca pelo máximo desempenho começa assim que o carro entra na pista. Portanto, os tempos de volta alcançados nos treinos livres e na pré-temporada são apenas indicações aproximadas, pois cada equipe experimenta inúmeras variações de ajustes.

Ajuste da ignição, gerador de potência

O primeiro componente mecânico que cada equipe pode modificar é o grupo motopropulsor, um motor V6 turbo-híbrido associado a um motor elétrico que pode ser configurado de várias maneiras. Embora a regulamentação limite fortemente os desenvolvimentos importantes, os engenheiros ainda dispõem de alavancas para tirar o máximo proveito da unidade. O mais influente deles é a sincronização da ignição, medida em graus e indicando o número de graus antes do ponto morto superior (o ponto mais alto do pistão) em que a vela de ignição é acionada. Em termos simples, antecipar a ignição permite obter mais potência, mas se for levada ao extremo, pode ocorrer a detonação, ou seja, uma autoignição descontrolada da mistura ar-combustível que pode literalmente destruir um cilindro e todo o motor. O limite de segurança para o avanço da ignição varia de um circuito para outro, especialmente em função das variações da temperatura ambiente. Por outro lado, as relações da caixa de câmbio só podem ser alteradas uma vez por temporada por meio de uma mudança “joker”, portanto, não são uma variável de um circuito para outro.

A velocidade das rodas, um indicador fiável

Cada carro de F1 está equipado com inúmeros sensores que registam dados como o curso da suspensão, o ângulo de viragem, a temperatura dos travões, a pressão dos pneus, etc. Entre todas essas informações, os dados relativos à velocidade das rodas dos quatro pneus são os mais reveladores. Eles indicam bloqueios e derrapagens, dando uma imagem clara do comportamento do carro. Por exemplo, os engenheiros usam esses dados para verificar se o diferencial está quase bloqueado durante a frenagem e, em seguida, se abre gradualmente na curva antes de bloquear novamente na saída. Eles também verificam o desempenho dos freios: um leve bloqueio das rodas dianteiras no final de uma zona de frenagem é aceitável, mas um bloqueio das rodas traseiras no início da frenagem é um sinal de alarme que mina a confiança do piloto.

O segredo: ter um carro equilibrado

O objetivo principal é obter um carro bem equilibrado que não dependa de ajustes extremos, o que lhe permite ser competitivo em diferentes tipos de circuitos e em diferentes condições. Um carro que continua a avançar em linha reta apesar da viragem das rodas dianteiras é chamado de “subvirante”, enquanto o inverso, ou seja, quando as rodas traseiras derrapam numa curva, é chamado de “sobrevirante”. Os pilotos têm suas preferências pessoais, mas, em geral, um carro subvirante é mais lento, mas mais tolerante, o que reduz o risco de erro do piloto. A distribuição típica de peso na F1 fica entre 44% e 48% no eixo dianteiro. As equipes podem alterar ligeiramente essa distribuição durante um fim de semana de corrida, movendo o lastro dentro do chassi.

O equilíbrio aerodinâmico, a chave para o sucesso

Cada equipe começa a temporada com um conceito aerodinâmico global que determina o design do monoposto. De um Grande Prêmio para outro, o escritório de estudos aerodinâmicos aprimora o carro para adaptá-lo às exigências específicas de cada circuito, enquanto os engenheiros de pista ajustam os ângulos dos aerofólios dianteiro e traseiro em consulta com o piloto. Na F1, a força de apoio provém principalmente de três áreas: o aerofólio dianteiro, o aerofólio traseiro e o difusor. O difusor adiciona downforce aerodinâmico “gratuitamente”, sem aumentar o arrasto, enquanto o aumento do ângulo de ataque dos spoilers aumenta tanto o downforce aerodinâmico quanto o arrasto, o que prejudica a velocidade em linha reta (pense no DRS). A curva de sustentação/arrasto (L/D) dos ailerons se achata à medida que o ângulo aumenta, o que significa que cada unidade adicional de sustentação aerodinâmica custa mais arrasto em configurações mais altas.

Uma relação L/D alvo é definida para cada circuito: cerca de 1:1 para Mônaco, onde a velocidade máxima não é importante, e até 4:1 para Monza, onde a velocidade em linha reta é fundamental. Esta meta orienta as configurações do aerofólio traseiro; o aerofólio dianteiro é então ajustado para obter o equilíbrio aerodinâmico desejado, geralmente 3 a 4% inferior à distribuição de peso do carro, a fim de mantê-lo estável em curvas rápidas. Na prática, as equipes empurram o aerofólio dianteiro até o limite de conforto do piloto, maximizando assim a força de sustentação total. Em pista molhada, o equilíbrio é reduzido em 2 a 3% para aumentar a subviragem e ajudar o piloto a manter o controle.

Um centro de rolagem corretamente definido e tudo funciona perfeitamente

Sem entrar em detalhes geométricos, o centro de rolagem é o ponto em torno do qual o chassi rola de um lado para o outro quando o carro faz uma curva. O posicionamento correto desse ponto garante uma manobrabilidade previsível e um funcionamento suave. Quando um carro de Fórmula 1 faz uma curva, a batalha invisível entre os centros de rolagem e o centro de gravidade do carro determina se a máquina vai derrapar ou oscilar. As equipes passam inúmeras horas ajustando o centro de rolagem, sempre localizado abaixo do centro de gravidade, pois quanto mais próximos os dois pontos estiverem, menos o chassi rola de um lado para o outro. Na prática, um centro de rolagem mais alto força os braços da suspensão a suportar uma maior parte da carga, o que facilita o trabalho dos amortecedores e mantém o carro mais estável. Como o centro de gravidade de um carro é determinado pelo seu design, os engenheiros só podem manipular os centros de rolagem. Para fazer isso, eles alteram a geometria dos triângulos da suspensão, ajustam a curvatura das rodas e, acima de tudo, brincam com as barras estabilizadoras. O objetivo é simples: elevar o centro de rolagem dianteiro para aproximá-lo do centro de gravidade, a fim de melhorar a reatividade do eixo dianteiro, mantendo deliberadamente o centro de rolagem traseiro mais baixo. Essa flexibilidade traseira favorece uma leve rolagem que desloca a massa para trás quando o motorista acelera, o que melhora a tração.

O resultado é uma distribuição da rigidez ao rolamento que favorece a dianteira (geralmente mais de 50%), deixando o eixo traseiro mais flexível para que os pneus traseiros permaneçam bem fixados ao solo durante as acelerações. Menos movimentos da carroçaria também significam uma aerodinâmica mais limpa; um chassis estável corta o ar com menos perturbações. No entanto, um chassi muito rígido reduziria a capacidade da suspensão de absorver os solavancos, tornando o carro mais difícil de dirigir em superfícies irregulares. As barras estabilizadoras são a alavanca mais rápida para fazer ajustes rápidos entre as sessões. Se um carro estiver a virar demasiado, os engenheiros flexibilizam a barra traseira para dar mais aderência ao eixo traseiro. Por outro lado, uma subviragem persistente é corrigida flexibilizando a barra dianteira. Em piso molhado, a barra traseira pode até ser completamente desligada para limitar a viragem excessiva.

O ajuste da geometria das rodas, outro elemento de ajuste fino, continua a ser importante, apesar da proibição do sistema DAS da Mercedes após 2020. A convergência descreve o ângulo que as rodas formam com o eixo longitudinal do carro quando visto de cima. A convergência dianteira (até cerca de 2°) orienta o pneu dianteiro interior para o ponto mais alto da curva antes de o piloto virar, melhorando assim a entrada na curva. A convergência traseira, também limitada a cerca de 2°, ajuda a contrariar a sobreviragem, endireitando as rodas traseiras durante a travagem, maximizando assim a superfície de contacto neste momento crítico. Os ajustes são feitos através da articulação da direção e medidos com uma barra “vara de pesca”, mas devem ser equilibrados levando em consideração o desgaste dos pneus.

A curvatura, ou seja, a inclinação das rodas em relação ao plano vertical do carro quando visto de trás, é outro elemento-chave da aderência mecânica. Os carros de F1 modernos rodam com curvatura negativa, especialmente na dianteira, o que garante que o pneu externo permaneça plano na pista nas curvas. O pneu interno inevitavelmente adquire uma curvatura positiva, mas sua carga reduzida permite maximizar a aderência geral. Em circuitos com longas retas e baixo apoio aerodinâmico, as equipes costumam aumentar a curvatura negativa para compensar a aderência mecânica. No entanto, elas não podem abusar disso: um camber negativo excessivo perturba a aerodinâmica do carro e pode superaquecer os flancos dos pneus. É por isso que fabricantes como a Pirelli estabelecem limites rigorosos.

Por fim, o ângulo de inclinação, ou seja, a inclinação da linha que liga os pontos de fixação superior e inferior da suspensão dianteira, adiciona uma camada extra de estabilidade. Um ângulo de cauda positivo, em que o ponto superior está localizado mais atrás, comporta-se de forma semelhante ao garfo de uma motocicleta, ajudando as rodas dianteiras a se centralizarem automaticamente e proporcionando uma melhor sensação de condução. Embora seja em grande parte definido durante a fase de projeto do carro, as equipes ainda podem refinar o ângulo de cauda durante o desenvolvimento para obter um controle adicional.

Em sua busca incessante por velocidade, cada milímetro do centro de rolagem, cada grau de convergência ou cambagem e cada fração do ângulo de inclinação são alavancas que as equipes acionam para manter seus carros colados à pista e à frente dos concorrentes. Por trás de cada volta fulgurante de um Grande Prêmio, esconde-se uma orquestra silenciosa de ajustes, onde os engenheiros lidam com uma dúzia de variáveis interdependentes para obter o máximo desempenho de um carro de Fórmula 1. A mais reveladora dessas variáveis é o pneu, único ponto de contato entre a máquina e o asfalto. Sendo a borracha o único elemento em contacto com a pista, o seu comportamento determina a linha ténue entre a aderência e a catástrofe. Quando a temperatura de um pneu ultrapassa o limite de 100 °C, uma reação química rápida atinge seu auge, oferecendo uma janela efêmera de aderência máxima. Uma vez concluída a reação, o composto endurece, sinalizando a inevitável parada nos boxes. As equipes buscam, portanto, o ajuste perfeito da pressão a quente: uma pressão mais baixa amplia a superfície de contato, o que melhora a aderência, mas sacrifica a reatividade e acelera o desgaste, enquanto uma pressão mais alta reduz a superfície de contato, o que melhora a sensação de direção em detrimento da tração. Ao ajustar as pressões dianteira e traseira, elas também alteram o equilíbrio do carro: uma dianteira mais flexível favorece a sobreviragem, enquanto uma pressão traseira mais baixa tende a fazer o veículo subvirar.

O sistema de travagem é igualmente instável, uma vez que é construído em torno de discos de carbono cujo coeficiente de atrito varia consideravelmente em função da temperatura. Na mesma zona de travagem, o disco pode passar de uma travagem aderente para uma derrapagem, e esta disparidade é amplificada de curva em curva, da esquerda para a direita e da frente para trás. Para manter o equilíbrio dos freios em uma faixa muito estreita, os fabricantes fornecem discos de diferentes diâmetros e perfurações, cada um projetado para dissipar o calor de uma maneira específica. No entanto, mesmo o disco mais bem projetado pode “vitrificar”, cobrindo-se com uma película escorregadia que o torna quase inutilizável, uma condição que é praticamente impossível reverter rapidamente. Os carros de F1 modernos atenuam essas flutuações com uma combinação de freios dianteiros mecânicos e um sistema traseiro que combina discos e pastilhas tradicionais com recuperação de energia cinética. A unidade Brake-by-Wire (BbW) interpreta a força exercida no pedal, a estratégia de recuperação atual e a distribuição desejada da frenagem para modular a pressão traseira com extrema precisão, oferecendo uma consistência que seria impensável há dez anos. A geometria da suspensão adiciona outra camada de complexidade. Os engenheiros se esforçam para manter o nariz do carro colado à pista, mantendo a altura do chassi o mais baixa possível sem que o separador dianteiro raspe durante a frenagem ou em lombadas. A traseira é ligeiramente elevada para otimizar o ângulo do difusor e melhorar a força de apoio. Para alcançar esse equilíbrio delicado, muitas vezes é necessário instalar um terceiro amortecedor na dianteira, um dispositivo que faz muito mais do que simplesmente absorver os solavancos. Ao ajustar independentemente a compressão e o rebote, o amortecedor pode aquecer os pneus, influenciar seu desgaste e alterar sutilmente as características de subviragem ou sobreviragem do carro. Cada ajuste tem impacto no chassis, afetando a sensação de condução, o desempenho de travagem e a eficiência aerodinâmica. Todas essas alavancas (ângulo de cauda, pressão dos pneus, ajustes dos freios com comando eletrônico, ajuste dos amortecedores) não são botões isolados, mas fazem parte de um sistema complexo e interdependente. O desafio dos engenheiros é harmonizá-los para que o piloto possa realizar tempos de volta regulares, preservando os pneus para a última parte da corrida. O piloto torna-se então o sensor mais valioso do circuito, traduzindo as reações subtis do carro em dados que os engenheiros podem então converter em ajustes. No mundo altamente competitivo da Fórmula 1, a batalha é travada tanto nas garagens repletas de dados como no circuito, onde cada milímetro e cada milibar contam para o pódio.