Projeto e fabricação do aerofólio traseiro de um carro de competição em material compósito

Abstract

Nas últimas décadas o automobilismo de competição tem sido dominado pelas constantes evoluções aerodinâmicas que proporcionam carros cada vez mais rápidos e capazes de maiores acelerações. Isso se dá graças ao aumento da sustentação negativa aliado à redução do arrasto aerodinâmico. O elemento aerodinâmico mais importante em um carro de corridas atualmente é a sua asa, ou aerofólio traseiro. Sendo um componente sujeito a grandes carregamentos e posicionado em grande altura em relação ao centro de massa do veículo, uma asa leve e bem dimensionada pode proporcionar grandes ganhos em desempenho. O uso de materiais compósitos, como fibras de vidro impregnadas com resina epóxi, tem sido a solução mais utilizada para este tipo de componente estrutural, e exige técnicas de dimensionamento diferentes das usadas para materiais isotrópicos. Este trabalho detalha o dimensionamento, construção e testes de um aerofólio traseiro para o protótipo Sigma P1, conforme projeto aerodinâmico prévio. A estrutura da asa foi dimensionada por métodos analíticos e sua construção e testes iniciais apresentaram ótimos resultados, cumprindo com sucesso os objetivos do trabalho. A ocorrência de uma falha não relacionada ao dimensionamento é também documentada e validada por métodos numéricos.

During the last decades, auto racing has been dominated by constant aerodynamic evolutions, resulting in cars that are faster and capable of higher accelerations. This can be traced to increasingly higher levels of aerodynamic downforce and gradually lower aerodynamic drag. The most important aerodynamic element in a race car nowadays is its rear wing. Being subjected to high loads and positioned high above the cars’ center of mass, a light and well sized rear wing can proportionate important performance improvements. The usage of composite materials, like fiberglass reinforced epoxy plastics, has been the most common solution for this kind of structural element, demanding different analysis techniques than those used for isotropic materials. This graduation thesis details the design, construction and testing of a rear wing for the Sigma P1 sport prototype, according to previous aerodynamic studies. The wing’s structure was dimensioned by analytical methods and its construction and initial testing presented great results, achieving the projected objectives. The occurrence of a failure not related to the design process is also shown and validated by numerical analysis.