Mostrando los dientes: el ala trasera del W07

Exposición sobre el ala trasera con 'dientes' del W07

Uno de los culebrones técnicos de esta pretemporada ha sido el escaso tiempo y la necesidad de facilitar ideas (a la competencia) lo menos posible, probando sólo lo necesario. En tal contexto, las alas traseras (en particular la del W07) han sido una presa recurrente entre los fotógrafos.
Por Rev
© Sutton - Alerón trasero del W07 en Australia

En pos de la escasez de sustentación que permiten las actuales dimensiones de las alas delantera y trasera, así como de restricciones diversas al difusor, disposición de escapes, superficies alares extras y las unidad motriz (nivel de consumo, rpm, potencia, etc.), hace ya más de una década que el ambiente técnico se ha volcado completamente a mitigar los efectos de la resistencia aerodinámica... o bien sacar partido de ellos (considerando que la resistencia no varía demasiado de una configuración a otra).

Con sin fin de artículos referentes al efecto Coanda y a capa límite (entre muchos otros) en el último lustro, se dará por comprendido todo lo referente a definiciones de los mismos y a sus implicaciones 'grosso modo'. Quien carezca de los mismos, puede darle un vistazo al siguiente artículo del Ing. Briet Blanes, así como a la imagen subsecuente:

* Principios y propiedades básicas

Esquema de capa límite en intradós
En la 2º semana de tests, así como en las prácticas del cierre de temporada anterior, se pudo ver a los hombres de Mercedes colocar sobre el perfil superior del ala trasera una cinta adhesiva con acabado triangular. Su colocación ha sido para lograr lo que en 2010 McLaren concretó con el F-Duct (siendo la respuesta a la restricción de alas 'multi-elementos' masificadas a partir de los 80's); aunque en esta oportunidad sin verter aire por rendijas en el perfil, sino manteniendo unido al que ya discurre por el intradós (cara inferior de perfil alar).
Entrenamientos libres del Gran Premio de Abu Dhabi 2015
Partiendo del concepto de capa límite es factible entender cómo ocurre aquello, ya que al llegar a la zona en que se presenta la transición entre capa laminar y turbulenta (y en los primeros compases de la turbulenta), el flujo que se desprende se reenergiza producto de la interacción con las partículas de mayor velocidad (que disponen de mayor energía cinética). Así se redistribuye la energía existen en tal región, dotando de suficiente a las partículas más próximas al perfil para readherirse a éste. Esto último se conoce como “subcapa laminar”, lo que en definitiva deriva en un retardo en el desprendimiento de la capa límite en su conjunto (extendiendo el alcance del efecto Coanda).
El retardo en el desprendimiento permite mitigar el incremento de presión sufrido en la zona de desprendimiento (mejorando el nivel de sustentación) y que los vórtices que se generen aguas abajo sean menores (que conlleva a disminuir la resistencia), obteniendo una ganancia en la relación sustentación/resistencia. Siendo la localización del desprendimiento lo que motivó estas pruebas. Evidentemente la misma ya se habría establecido en condiciones de laboratorio, pero siempre hay correcciones o comparaciones entre ideal y real.

Aquello posiblemente sirvió para garantizar la puesta en escena del perfil principal del ala trasera con borde de fuga rematado en formato 'dientes de sierra'. Luego el propósito terminaría siendo el mismo, sólo que en lugar de presentarse sobre el intradós del perfil superior, sería sobre el borde de fuga del perfil principal; sin dudas una zona tanto más que interesante para ver las simulaciones del caso. Si bien el aumento en el nivel de resistencia no suele ser drástico, a la hora de activar del DRS el rendimiento sería peor que con el borde de fuga convencional, aunque no es problema si se cuenta con una planta motriz de tal calibre.

Como corolario se dejan las siguientes capturas que ayudan a comprender el propósito de extender la capa límite. Dado que es una demostración del software, la disposición y forma de los elementos no ha sido cuidada, siendo incorrecto realizar una comparativa sobre rendimientos y demás, mas aún así válido para los fines buscados (véase el incremento de la zona de baja presión entre el borde de fuga del ala y el del 1º flap al ir de 2 a 3 elementos). En este caso el aumento de energía cinética no se da por la forma de las superficies, sino (como en el F-Duct) por el agregado de una vertiente al final sobre el borde de fuga del 1º flap, lo que es “comparable” a lo visto en el W07.
 Esquema ilustrativo sobre reenergización de flujo para extender capa límite
Habiendo visto tales formas en alas traseras de Williams (2004) y McLaren (2014), y en delanteras de Ferrari (2008) y la misma Mercedes (2015) entre otros postulantes, es evidente que la aplicación no es revolucionaria ni novedosa, pero sí interesante en la búsqueda por mejorar un producto tan asombroso como lo es el W07.
Dr. Ludwig Prandtl junto a la cuba con que demostró la existencia de la capa límite en 1904
Se agradece a http://www.hanleyinnovations.com por las capturas de su vídeo 'Race car front wing'.
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