Implementação de um pacote aerodinâmico ativo em um veículo fórmula SAE

Abstract

A aerodinâmica é uma das áreas mais importantes do projeto de um veículo, um dos seus principais objetivos é estudar como o fluxo de ar percorre a carroceria do veículo e a influência que essa interação causa no seu comportamento dinâmico. Tal interação se dá por meio de forças criadas a partir das diferenças de pressão ocasionadas pelo escoamento de ar na superfície da carroceria. Basicamente essas forças são derivadas em duas forças predominantes, conhecidas como força de arrasto e força de sustentação. Em veículos de competição os projetistas buscam ao máximo otimizar a sustentação negativa para melhorar a capacidade de tração dos pneus e aumentar a velocidade nas curvas. Porém altos valores de sustentação negativa são acompanhados de altos valores arrasto que prejudicam o desempenho do veículo nas retas. O objetivo deste trabalho é criar um pacote aerodinâmico para um veículo de Fórmula SAE que consiga alterar seu estado dinamicamente para atingir altos valores de sustentação negativa e baixos valores de arrasto. O pacote aerodinâmico pretende fazer isso através de um sistema de flaps móveis atuados por um sistema eletromecânico instalado na asa traseira do veículo, o qual será controlado automaticamente. O trabalho apresenta o dimensionamento das asas utilizando CFD, o desenvolvimento do projeto eletromecânico e o desenvolvimento do sistema de controle responsável por atuar o sistema eletromecânico. Ao final são apresentados os resultados obtidos através de testes de validação do sistema e as conclusões obtidas.

Abstract: Aerodynamics is one of the most important areas of vehicle design, one of its main goals is to study how air flow travels through the vehicle's body and the influence that this interaction has on its dynamic behavior. That interaction occurs through forces created from the pressure differences caused by the flow of air on the body surface. Basically, these forces are derived into two predominant forces, known as drag and lift force. In competition vehicles, designers try to improve the negative lift to the maximum to improve the traction capacity of the tires and increase the speed in curves. However, high negative lift values are accompanied by high drag values that reduce the vehicle's performance on the straights. The objective of this work is to create an aerodynamic package for a Formula SAE vehicle that can dynamically change its state to get high values of negative lift and low values of drag. The aerodynamic package plan to do this through a system of movable flaps actuated by an electromechanical system installed in the rear wing of the vehicle, which will be controlled automatically. The work presents the dimensioning of the wings using CFD, the development of the electromechanical project and the development of the control system responsible for control the electromechanical system. At the end, the results obtained through system validation tests and the conclusions obtained are presented.