Veiculo de Competição

Engenharia Esportiva

Descrição

O objetivo de uma competição automobilística é completar no menor tempo possível um percurso pré-determinado utilizando um veículo guiado por um piloto. Atualmente diversos programas de computador são utilizados por equipes de competição automobilísticas para auxiliar na melhoria do desempenho dos seus veículos, seja mapeando o desempenho do veículo em um envelope ou simulando um determinado percurso. Esse tipo de cálculo pode ser utilizado antes e durante os testes em pista. O grande número de não-linearidades presentes em um veículo de competição (principalmente as forças relacionadas a aerodinâmica e o pneu) requerem um conhecimento prévio do engenheiro de competição sobre o desempenho do veículo nas diversas manobras que ele realiza (aceleração frenagem,curvas e etc.) para um eficiente ajuste buscando melhorar o seu desempenho (Felipe Marchesin).

Objetivo

O objetivo desta linha de pesquisas é a aplicação de métodos numéricos e de análise de sistemas dinâmicos para a quantificação do desempenho de veículos de competição esportiva além de:

1. Desenvolver modelos matemático capaz de quantificar o limite de desempenho das diferentes configurações de um veículo de competição esportiva;

2. Desenvolver técnicas de validação de modelo do veículo esportivos através de comparação com medições experimentais;

3. Quantificar o limite de desempenho do veículo em manobras de regime quase-estático segundo métricas usuais;

4. Caracterizar e analisar a resposta do veículo em manobras de regime transiente em malha aberta e fechada;

5. Simulação de desempenho do veículo em percurso de circuito fechado

6. Desenvolver modelo de piloto especializado em veículo esportivos (Felipe Marchesin).

Veja este vídeo com exemplo de simulador de veículo esportivo (VI-grade)

Análise do Desempenho de Veículos de Competição

O indicador de desempenho de um veículo de competição é o tempo gasto para completar uma volta em um circuito. Para minimizar esse tempo o engenheiro de pista pode modificar diversos parâmetros do veículo. A identificação de qual parâmetro será modificado é feita através da percepção do piloto (análise qualitativa) e pela interpretação dos dados colhidos pelos sensores instalados no veículo (análise quantitativa) durante testes. O presente artigo apresenta um algoritmo para análise de desempenho que simula uma volta completa em um circuito fechado, ele é dividido em três partes: (1) obtenção da geometria do circuito de forma indireta, (2) levantamento do envelope de limite de desempenho do veículo e (3) simulação de uma volta no circuito. A geometria da pista é recriada de forma indireta utilizando os sinais obtidos experimentalmente durante uma volta no circuito. Com esses sinais tratados é obtida a curvatura de cada trecho do circuito, e a geometria do circuito é reconstruida. O envelope de limite de desempenho do veículo é obtido calculando a superfície de aceleração longitudinal e lateral máximas em função da velocidade. No cálculo é utilizado um modelo matemático não-linear do veículo com 10 graus de liberdade. A simulação de uma volta completa utiliza um algoritmo que identifica os trechos de curvatura máxima do circuito, separando as manobras em antes do ponto de maior curvatura de cada curva (acoplamento da manobra de frenagem e curva) e depois (acoplamento da manobra de aceleração e curva). Durante todo o percurso o veículo está operando na superfície do envelope de limite de desempenho. Para a validação do método, o modelo matemático foi concebido com as propriedades de um veículo de Formula 3. Os resultados da simulação foram comparados com informações experimentais medidas no veículo completo trafegando em pista. Os resultados encontrados são promissores.

Autores: Marchesin,  Felipe Pereira, e Barbosa, Roberto Spinola,

Artigo publicado no VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, 31 de julho a 03 de Agosto 2012, São Luis – Maranhão.

Felipe Pereira Marchesin (2012) Análise de Desempenho de Veiculo do Tipo Formula. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica – Universidade de São Paulo. Orientador: Roberto Spinola Barbosa. DOI.: 10.11606/D.3.2012.tde-03072013-113652.

Felipe Pereira Marchesin (2018) Dinâmica vertical de veículos de competição de alto desempenho aerodinâmico. Tese de Doutorado em Engenharia Mecânica – Universidade de São Paulo. Orientador: Roberto Spinola Barbosa. DOI.: 10.11606/T.3.2018.tde-18082023-132710.

Otimização de Trajetória