WRC-TECH: Analitzem els últims dissenys d’ala posterior dels Rally2

L’aerodinàmica dels cotxes de Rally2 està molt limitada pel reglament. Un gran percentatge del treball aerodinàmic el fan dues parts principals: divisor davanter i l’aleró del darrere. Com que el disseny de divisor davanter depèn principalment del disseny del cotxe de carretera, l’únic element en què els enginyers poden deixar volar la seva imaginació és l’aleró del darrere. Aquesta és la nostra anàlisi dels dissenys actuals de l’aleró del darrere dels cotxes de Rally2, les seves parts i el seu objectiu.

Cotxes de Rally2, d’esquerra a dreta i de dalt a baix: Citroën C3, Škoda Fabia Evo, Hyundai i20 N, Ford Fiesta, Škoda Fabia RS i Toyota GR Yaris.

La normativa actual limita les dimensions dels alerons del darrere de Rally2. Encara que no estan disponibles públicament, podem suposar que l’aleró del darrere ha d’estar contingut íntegrament dins de la projecció frontal del cotxe sense els seus miralls retrovisors. A més, el reglament establiria que l’aleró del darrere ha d’incloure almenys 2 suports, per recolzar-lo. En les darreres evolucions dels actuals cotxes Rally2, aquestes fixacions segueixen dues tendències diferents: centrades (com a l’i20N Rally2 de la imatge inferior) o als extrems de l’aleró (com al Fiesta Rally2).

Suport centrat en l’aleró del darrere del Hyundai i20N Rally2 (esquerra) front a suport lateral a l’aleró del darrere del Ford Fiesta Rally2 (dreta)

Quins són els avantatges de cada alternativa? En primer lloc, hem de recordar com funciona un aleró del darrere. Com es mostra a la imatge inferior, la velocitat de l’aire que flueix per sobre d’un aleró és molt menor que la velocitat de l’aire que flueix per sota, a causa de la forma de l’aleró.

Línies de flux sobre l’aleró del darrere d’un Škoda Fabia RS Rally2 – colors relacionats amb la velocitat de l’aire (groc = més ràpid, vermell = més lent)

Sabem, per Bernoulli, que com més gran és la velocitat d’un fluid, menor és la pressió. Així, la pressió és més gran per sobre de l’ala que per sota. Aquesta diferència de pressió genera una força vertical, dirigida cap avall, que coneixem com a càrrega (fletxes verdes a la imatge superior).

Així, com més ràpid flueixi l’aire sota l’ala, més gran serà la càrrega aerodinàmica que generarem. Per aquesta raó, col·locar els suports als dos extrems de l’ala deixa més espai a l’aire perquè flueixi més ràpid. Aquesta és una de les raons per les quals es fan servir els suports laterals: es pot obtenir més càrrega aerodinàmica, ja que l’aire sota l’aleró no impacta als suports. La imatge següent mostra els cotxes Rally2/R5 que utilitzen aquest tipus de suport.

D’esquerra a dreta: VW Pol GTI R5, Hyundai i20 N R5, Ford Fiesta Rally2 i aleró del darrere de l’Škoda Fabia RS Rally2.

L’ús de suports centrats també té avantatges, però només si els suports connecten amb l’aleró del darrere per la superfície superior. L’objectiu és minimitzar el seu impacte sobre l’aire que flueix sota l’aleró, cosa que reduiria la seva velocitat, provocant un augment de pressió sota l’aleró que ho faria ineficaç. Per aquesta raó, s’han abandonat els suports sota l’aleró (com a la versió anterior del Fiesta Rally2).

Aleró del darrere del Ford Fiesta R5

Tots els cotxes amb suports centrats utilitzen actualment els suports de coll de cigne, el nom dels quals prové de la seva semblança amb el coll d’un cigne. L’avantatge és que la interacció amb l’aire que flueix per sota del cotxe és mínima. Els Fabia R5 i Evo, el C3 i l’i20 N Rally2 utilitzen aquest tipus de suport.

D’esquerra a dreta: Citroën C3 Rally2, Hyundai i20 N Rally2, Škoda Fabia Evo Rally2 i aleró del darrere de l’Skoda Fabia R5.

Aquests suports es fixen a la part superior de l’aleró, actuant com a plaques verticals. Aquests elements serveixen per captar la pressió de l’aire quan el cotxe és de costat, que es converteix en força lateral, per augmentar l’estabilitat del cotxe i el control del sobreviratge. Aquest benefici justifica que, en alguns cotxes, s’afegeixin unes plaques extra sobre l’aleró, com al Fabia Evo i el Fiesta Rally2 del 2022, com es mostra a la imatge inferior. Aquesta solució va ser introduïda originalment als ral·lis per Peugeot, el 206 WRC (última evolució) i el 307 WRC. Però els beneficis no sempre són clars (ja que augmenta la resistència aerodinàmica), com demostra el fet que Škoda no els hagi inclòs a l’aleró del Fabia RS Rally2.

Plaques verticals addicionals a l’aleró del darrere de l’Škoda Fabia Evo Rally2 (esquerra) i del Ford Fiesta Rally2 (dreta).

Un element utilitzat en tots els cotxes Rally2 són les plaques laterals, és a dir, les petites plaques verticals situades als dos extrems de l’aleró. L’objectiu és evitar la barreja de l’aire que flueix per sobre/sota l’ala als dos extrems, cosa que reduiria l’eficàcia de l’ala, ja que es reduiria la diferència de velocitat (i de pressió).

Sense plaques als extrems (com es mostra a la banda esquerra de l’ala a la figura anterior), l’aire a alta pressió que flueix per sobre de l’ala es barreja amb l’aire a baixa pressió que flueix per sota, i la seva velocitat és similar. El resultat és que la pressió també es torna similar a banda i banda de l’ala en aquesta zona, i es genera menys càrrega aerodinàmica. I, a més, la rotació de l’aire de la superfície superior a la inferior genera una sèrie de remolins (vòrtexs) que creixen darrere del cotxe. Això suposa una pèrdua d’energia que es tradueix en una major resistència aerodinàmica.

Les plaques laterals són encara més importants pel fet que l’aire flueix més ràpid als dos extrems de l’aleró. Al centre del cotxe, el flux d’aire es veu pertorbat per la presència del sostre del cotxe i la presa d’aire del sostre, per la qual cosa flueix més a poc a poc, fent que el centre de l’aleró sigui menys eficaç.

Línies de flux sobre l’aleró del darrere d’un Citroën C3 Rally2 – colors relacionats amb la velocitat de l’aire (groc = més ràpid, marró = més lent)

Aquells cotxes amb suports laterals (VW Polo GTI, Hyundai i20 N (versió 2018), Ford Fiesta Evo (2022) i Škoda Fabia RS Rally2) no necessiten afegir plaques laterals, ja que els suports laterals actuen com a plaques laterals.

Una vista superior dels cotxes mostra les diferents ubicacions dels suports entre el Citroën i el Hyundai (part esquerra de la imatge inferior): més centrats al cotxe francès, mentre que més separats al coreà. La raó d’aquesta separació és la diferent mida (amplada) de la presa d’aire del sostre. La ubicació ideal del suport és més a prop dels extrems, ja que és on l’aleró suporta més pressió. Però també cal situar-los dins l’estela de la presa d’aire, per minimitzar-ne l’impacte en el rendiment de l’ala. Per això, com més ample sigui la presa d’aire del sostre (Hyundai), més separats poden estar els suports, sense afectar el rendiment de l’ala.

D’esquerra a dreta, de dalt a baix: Citroën C3, Ford Fiesta, Hyundai i20 N i Škoda Fabia Evo Rally2

A la imatge superior també s’aprecia la diferent separació entre el sostre i l’aleró: molt petita al Fiesta, respecte als altres tres cotxes. Si l’objectiu és que l’aire flueixi més ràpid sota l’aleró, com més petita sigui aquesta distància, millor. Però depèn de tota la geometria de l’aleró, així que és difícil dir què és millor.

La imatge també confirma que l’aleró del darrere està totalment contingut a la projecció frontal del cotxe, com al Toyota GR Yaris Rally2 (a baix).

Toyota GR Yaris Rally2 – Nacho Mateo

Una altra característica important d’un aleró del darrere és l’angle d’atac, és a dir, l’angle entre l’aleró i un pla horitzontal. La següent imatge mostra els diferents angles entre l’aleró del darrere del Fiesta Rally2 i el Fabia RS Rally2.

Alerons del darrere del Ford Fiesta Rally2 de 2022 (esquerra) i de l’Škoda Fabia RS Rally2 (dreta) mostrant diferents angles d’atac.

L’angle d’atac més gran de l’aleró del darrere del Fiesta garanteix una càrrega aerodinàmica més gran, ja que l’aire que flueix sobre l’aleró està més desaccelerat que l’aire que flueix sobre l’aleró del Fabia, cosa que permet al Fiesta tenir més velocitat de pas per corba. Però també té més superfície davantera, la qual cosa significa que ofereix una major resistència a l’aire (major resistència aerodinàmica), cosa que comporta una velocitat punta més baixa. Com de costum, els enginyers han d’arribar a un compromís entre resistència aerodinàmica i càrrega aerodinàmica, per determinar quin és el millor angle d’atac per a cada cotxe.

Els darrers dissenys d’alerons del darrere Rally2 (Fiesta 2022, Fabia RS i GR Yaris) han optat per suports laterals i diferents angles d’atac. S’espera que el proper moviment vingui de Citroën, amb l’actualització del C3 Rally2. Veurem un nou aleró amb fixacions laterals o mantindran la seva estratègia actual? Ho sabrem en els propers mesos.

Subscriu-te

El butlletí del motor en català

Totes les novetats de casa nostra en la nostra llengua

2 COMMENTS

Subscriu-te
Notificació de

2 Comments
el més vell
el més nou
Inline Feedbacks
View all comments
Jose Antonio Roman
9 Mesos fa

Natalia Insfran

Jose Antonio Roman
9 Mesos fa

David Espínola Inglés