Historia de la aerodinámica en la F1

Todos los equipos de Fórmula 1 ya tienen los ojos puestos en la normativa de 2021 (finalmente aplazada hasta 2022), que pretende dar otra vuelta de tuerca al estado actual de la competición.

De nuevo, como ya ocurrió en el año 2009, la protagonista del cambio vuelve a ser la aerodinámica. En su lucha por aumentar los adelantamientos para mejorar el espectáculo, los jefes de la competición buscan, entre otras cosas, reducir la influencia negativa que la aerodinámica actual tiene en las batallas entre pilotos.

Quizás, la mejor forma de entender el espíritu de la nueva normativa sea echar la vista atrás. A lo largo de las siete décadas de historia de la competición, se han ido sucediendo numerosos avances técnicos con sus respectivos reglamentos para tratar de incrementar la seguridad en algunos casos, reducir los costes en otros y mejorar el espectáculo en la mayoría.

Por tanto, ¿qué os parece si nos acompañáis en este breve repaso al desarrollo de la aerodinámica en el mundo de la Fórmula 1?

Simulaciones CFD de la estela de los monoplazas
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Década de los 50:

Nos encontramos en los inicios de la Fórmula 1 moderna. Poco tenemos que comentar acerca de la aerodinámica de estos vehículos, ya que aún no había llegado el momento de su puesta en escena.

Bien es verdad que los vehículos presentaban una geometría bastante aerodinámica, siendo alargados y estrechos. A principio de la década estos monoplazas tenían colocado el motor en la parte delantera, por lo que el flujo de aire no se despegaba de su superficie hasta alcanzar el habitáculo del piloto. La forma aerodinámica permitía que la estela que dejaba tras de él fuese bastante ordenada, prácticamente laminar.

Juan Manuel Fangio
[2]

Con el paso de los años, aparecieron los primeros monoplazas con el motor colocado en la parte trasera del vehículo, adelantando el asiento del piloto.

Década de los 60:

Si bien esta es la década en la que aparecen los primeros elementos aerodinámicos, durante gran parte de los 60 no encontramos grandes revoluciones en cuanto a lo que aerodinámica se refiere.

No sería hasta el Gran Premio de Mónaco de 1968 cuando el impulsor de la aerodinámica en la Fórmula 1, Colin Chapman, decidiría colocar unos pequeños alerones elevados en el morro del Lotus 49B. Aunque la victoria de Graham Hill en Mónaco no se debió únicamente a estas pequeñas alas invertidas, sí que sirvió para iniciar una nueva carrera, la carrera por el desarrollo aerodinámico. Nos encontramos ante el alerón delantero primitivo.

Graham Hill en el Lotus 49B en Mónaco
[3]

El objetivo principal, aumentar la fuerza que los neumáticos podían extraer del asfalto, ya no sólo se buscaba por medios mecánicos, sino también aerodinámicos. En las siguientes carreras, la mayoría de los equipos comenzaron a colocar alerones de distintos tamaños, tipos y formas, anclándolos en distintas partes del monoplaza. Un punto de anclaje típico de los elementos aerodinámicos era la suspensión del vehículo, lo que a menudo generó roturas mecánicas en los monoplazas.

McLaren M7A
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De nuevo Colin Chapman daría un paso más, y para evitar el efecto del aire sucio de los demás monoplazas, decidiría elevar el alerón trasero aún más, iniciando una nueva tendencia hacia alerones más elevados. La estela que dejaban los vehículos tras de sí, comenzaba a ser mucho más desordenada, turbulenta, con la aparición de vórtices.

Lotus 49B en el GP de Sudáfrica
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Debido a los accidentes que se produjeron con la introducción de este nuevo tipo de alerones, los alerones traseros fueron prohibidos durante una serie de carreras, por lo que los equipos comenzaron a desarrollar nuevos modelos de spoilers traseros. Estos spoilers no eran en realidad más que alerones mucho más pequeños y cercanos a la superficie del monoplaza.

Finalmente, los alerones traseros se reintrodujeron en la competición, con su respectiva normativa, que limitaba su altura, dimensiones y métodos de unión al resto del vehículo.

Década de los 70:

Las nuevas normativas continuarían regulando la forma en la que los alerones se iban introduciendo en el campeonato. De nuevo, la carrocería Lotus volvería a dar un paso más allá, con el Lotus 72, desarrollando un morro mucho más puntiagudo y colocando la refrigeración en los pontones laterales del vehículo.

Lotus 72
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La siguiente gran revolución llegaría de nuevo de mano de Chapman, con la introducción del efecto suelo y las faldas laterales en el Lotus 78. En este otro artículo analizamos más en detalle su funcionamiento, ya que este monoplaza, sin duda, lo merece. A modo de avance, podemos decir que el aerodinamicista de Lotus decidió dar forma de alerón a la parte inferior del vehículo. Con esto, conseguía una mayor succión bajo el coche, incrementando el downforce y aumentando así en gran medida la velocidad en curva.

Lotus 78
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Por otro lado, la introducción de placas verticales en los extremos de los alerones (o endplates), provocó la aparición de vórtices aún más intensos en la estela del vehículo.

Otro diseño basado en la idea de obtener la máxima succión bajo el coche, fue el ventilador que incorporó en la parte trasera el Brabham BT46B, basado en el peculiar Chaparral 2J.

Brabham BT46B
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Los monoplazas de finales de la década de los 70 destacaron por montar grandes alerones y neumáticos traseros.

Década de los 80:

El efecto suelo permitió que la velocidad de paso por curva aumentase peligrosamente, provocando numerosos accidentes debido a fallos en el funcionamiento de los dispositivos aerodinámicos.

Esto hizo que en el 1981 se prohibiese el empleo de las faldas laterales y en 1983 se instaurase la obligatoriedad de emplear un fondo plano, dando fin a la época de mayor desarrollo en el suelo del coche.

[9]

La necesidad de introducir aire a gran velocidad en la parte baja del monoplaza llevó a algunos diseños en los que los alerones delanteros eran eliminados, para evitar obstaculizar la entrada de flujo a los bajos del vehículo.

Los alerones vieron su tamaño reducido y los coches se volvieron a estrechar. Esta reducción de la anchura tras el asiento del piloto daría lugar al apodo de «botella de Coca-Cola».

Además, se comenzó a emplear la suspensión activa, cuyo objetivo era mantener los dispositivos aerodinámicos siempre en la mejor posición para su óptimo funcionamiento, independientemente de la velocidad a la que circulase el monoplaza.

Por último, a finales de la década se comenzó a investigar los efectos de los gases de escape con el difusor soplado. Mediante esta técnica, se conseguía obtener una mayor carga aerodinámica en la parte trasera del coche, mejorando su estabilidad.

Década de los 90:

Si algo se puede decir de la década de los 90 es que supuso la expansión de la Fórmula 1 como espectáculo, con el necesario incremento en medidas de seguridad que esto conllevaba.

Se desarrolló normativa específica para seguir reduciendo las velocidades en curva, y la suspensión activa y los demás avances electrónicos fueron prohibidos.

A finales de los años 90, se comenzaron a introducir pequeños perfiles aerodinámicos (winglets) en varias partes del monoplaza.

Por último, a finales de siglo, para continuar reduciendo la velocidad en curva, se incorporaron los neumáticos acanalados.

Michael Schumacher en su Ferrari
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Década de los 2000:

Con los años y las sucesivas disminuciones de tamaño de los motores de los monoplazas, la aerodinámica comenzó a cobrar más y más importancia, incorporándose novedades como la aleta de tiburón (shark fin).

Los ingenieros comenzaron a colocar más y más elementos aerodinámicos a lo largo del vehículo, culminando en la temporada 2008 con lo que se podría conocer como el barroco de la aerodinámica, cuando los coches se encontraban repletos de apéndices aerodinámicos. Todo esto provocaba que los monoplazas dejasen tras de sí una gran estela muy turbulenta, que dificultaba en gran medida el adelantamiento al vehículo que lo intentaba.

BMW Sauber del 2008
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Finalmente, se decidió implantar un nuevo reglamento que “limpiaba” la superficie del monoplaza de elementos aerodinámicos, con el objetivo de facilitar los adelantamientos en pista. En la temporada 2009, Brawn GP se aprovechó de esta nueva normativa e introdujo el doble difusor, que permitió a Jenson Button hacerse con su primer y único título de campeón.

Jenson Button en el Brawn GP en 2009
[12]

Década de 2010:

Tras la gran reducción de downforce de 2009, los equipos siguieron empleando los resquicios que les permitía el reglamento para obtener mayor carga aerodinámica o deshacerse del drag en recta.

Con esta última idea, McLaren desarrolló el F-Duct, que reducía el efecto del alerón trasero en la resistencia al avance cuando el piloto lo deseaba. Este desarrollo obligó a la reintroducción de la aleta de tiburón, que había quedado prácticamente olvidada durante el año anterior.

En 2011, también con el objetivo de reducir dicha resistencia al avance que proporcionaba el paquete aerodinámico, llegó el DRS (Drag Reduction System o Sistema de reducción de resistencia al avance).

Red Bull en Japón 2012
[13]

Durante estos años, Red Bull, gracias en gran parte a su jefe de aerodinámica, Adrian Newey, siempre destacó por su diseño aerodinámico. El equipo de las bebidas energéticas retomó el concepto del difusor soplado, modificando el mapa motor para conseguir un incremento constante de carga aerodinámica.

Posteriormente, nuevos reglamentos fueron apareciendo, para limitar la elasticidad de los alerones y reducir las ganancias en downforce que los equipos habían ido obteniendo desde 2009.

Por último, la introducción del Halo como elemento de seguridad, también ha afectado al flujo en la admisión de aire y en la zona del alerón trasero.

[14]

Y hasta aquí nuestro breve repaso a la historia de la aerodinámica en la F1. La verdad es que una vez que se pone en contexto cada cambio normativo, todo se entiende mucho mejor, ¿no?

¿Te han quedado dudas sobre los distintos avances que fueron sucediéndose a lo largo de la historia? No te preocupes, poco a poco iremos explicando en esta web el por qué de cada uno de ellos, su funcionamiento y demás curiosidades.


Referencias:

[1] Beves, C., (5 de marzo de 2018) A CFD Story: The Brief History of Formula One Aerodynamics. Online: https://blogs.plm.automation.siemens.com/t5/Simcenter-Blog/A-CFD-Story-The-Brief-History-of-Formula-One-Aerodynamics/ba-p/488689

[2] Formula One Art & Genius, Juan Manuel Fangio. Online: http://www.f1-grandprix.com/?page_id=1095

[3] Gearheads & Monkeywrenches (24 de febrero de 2013). Online: https://gearheadsandmonkeywrenches.tumblr.com/post/43892358827/asaucerfulofwheels-graham-hilllotus

[4] McLaren. McLaren Racing – Legado – M7A. Online: https://es.mclaren.com/racing/legado/coches/1968-Formula-1-McLaren-M7A/

[5] Luca (16 de abril de 2015) Online: https://twitter.com/digione_79/status/588697346516582400

[6] Ultimatecarpage.com. Lotus 72 Cosworth. Online: https://www.ultimatecarpage.com/img/Lotus-72-Cosworth-67381.html

[7] Longo, T., Mario Andretti in the Lotus 78 at the 1977 Monaco Grand Prix. Online: https://www.pinterest.es/pin/320177854755694848/

[8] Watkins, G., (5 de junio de 2019) Gordon Murray T.50 supercar inspired by Brabham BT46B F1 fan car. Online: https://www.autosport.com/other/news/143883/gordon-murray-supercar-inspired-by-f1-fan-car

[9] F1 al día, (13 de junio de 2010) 6 décadas de F1: Años ’80. Online: https://www.f1aldia.com/8888/6-decadas-de-f1-anos-80/

[10] Anaya, H., Schumacher (el Patrón) Online: https://www.pinterest.co.kr/pin/490118371945571120/?autologin=true

[11] BMW Sauber F1-08 2008 wallpapers. Online: https://www.favcars.com/wallpapers-bmw-sauber-f1-08-2008-180858.htm

[12] Goodwood Road & Racing, (25 de febrero de 2019) 10 years on: the miracle of Brawn GP. Online: https://www.goodwood.com/grr/race/historic/2019/2/10-years-on-the-miracle-of-brawn-gp/

[13] cocho57, (9 de octubre de 2012) El Red Bull tiene un doble DRS. Online: https://www.taringa.net/+f1fans/el-red-bull-tiene-un-doble-drs_14xlwp

[14] El País, (25 de mayo de 2019) GP de Mónaco de F1 2019: horarios y dónde ver la carrera. Online: https://elpais.com/deportes/2019/05/25/actualidad/1558796078_503494.html

Katz, J., (1995). Race Car Aerodynamics: Designing for Speed, Cambridge, USA, Bentley Publishers.

Allianz (30 de marzo de 2003) History of Aerodynamics. Online: https://www.f1network.net/main/s107/st22394.htm

Mowbray, J., (5 de febrero de 2014) #F1 History: Aerodynamics in Formula One – Part I. Online: https://thejudge13.com/2014/02/05/f1-history-aerodynamics-in-formula-one-part-i/

Mowbray, J., (7 de febrero de 2014) #F1 History: Aerodynamics in Formula One – Part II. Online: https://thejudge13.com/2014/02/07/f1-history-aerodynamics-in-formula-one-part-ii/

RevisCAR, (30 de diciembre de 2018) Efecto suelo en la fórmula 1, efecto mortal. Online: https://revistacar.es/efecto-suelo-en-la-formula-1-efecto-mortal/

Isaac, F1 2019: todos los cambios técnicos del nuevo reglamento. Online: https://www.actualidadmotor.com/f1-2019-todos-los-cambios-tecnicos/

Durán, D., (17 de julio de 2019) Vuelta del efecto suelo y menos aerodinámica. Así será la F1 de 2021. Online: http://revistasafetycar.com/formula1/noticia/vuelta-del-efecto-suelo-y-menos-aerodinamica-asi-sera-la-f1-de-2021-51674

Prieto, J., (8 de julio de 2017) La evolución de los coches de F1 desde 1950 hasta hoy. Online: https://www.topgear.es/noticias/motorsport/evolucion-coches-f1-1950-hoy-89062



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