Mercedes W05: o carro inovador que inaugurou a maior dinastia da história da F1

Se a Mercedes teve em 2020 seu ano mais dominante na F1, isso aconteceu porque a equipe plantou raízes fortes com o modelo de 2014

Mercedes W05: o carro inovador que inaugurou a maior dinastia da história da F1

O domínio da Mercedes na Fórmula 1 não dá sinais de estar perdendo o fôlego, especialmente após o ano dominante que a equipe alemã teve em 2020 com o W11, garantindo com folga a sétima dobradinha consecutiva dos Mundiais de Pilotos e Construtores.

Na verdade, o W11 deve entrar para a história como o carro de F1 mais rápido de todos os tempos, graças às mudanças no regulamento que visam um corte no downforce e devem ter como consequência uma redução no tempo de volta. Além disso, a expectativa é que a geração de carros de 2022 seja cerca de três segundos mais lenta.

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Mas, para entender como que a Mercedes se colocou em tal posição de força, talvez seja importante entender o caminho que traçou anteriormente, e como a equipe ajudou a redefinir o patamar de trabalho em harmonia entre um carro e seu motor.

As raízes do sucesso que Lewis Hamilton e Valtteri Bottas tiveram em 2020 foram plantadas firmemente quando a Mercedes divulgou seu primeiro carro da era turbo híbrida, o W05, em 2014.

W05

Mercedes W05 3/4 view

Mercedes W05 3/4 view

Photo by: Giorgio Piola

O W05 era surpreendentemente rápido e confiável desde o primeiro dia, e isso foi resultado de um esforço supremo feito pela equipe a caminho da introdução do novo regulamento técnico, em 2014, que trouxe os motores turbo híbridos.

Imediatamente também foi possível ver como o carro era bem concebido, em uma união sem precedentes dos departamentos de chassi, aerodinâmica e unidade de potência, que permitiu que cada faceta do carro pudesse trabalhar em união com a outra. Isso deve ser considerado uma das pedras fundamentais do sucesso da Mercedes em seu reinado.

Mercedes PU106 powerunit and Energy Store

Mercedes PU106 powerunit and Energy Store

Photo by: Giorgio Piola

No coração do W05 estava uma de suas maiores armas - a unidade de potência PU106. Esta foi uma tecnologia devastadora que se provaria muito potente para as rivais da Mercedes baterem de frente a curto prazo, e as deixaria tentando recuperar o atraso nos anos que se seguiram.

A característica mais atraente da PU106 foi, sem dúvida, o arranjo do turboalimentador dividido, que viu o compressor alojado em uma extremidade do motor, enquanto a turbina foi montada na outra extremidade.

Isso não apenas manteve o lado quente e frio do turbo à distância de um braço, mas também permitiu que o MGU-H ocupasse o espaço entre eles, dando o formato em V ao motor.

É um arranjo único que estava repleto de complicações, e pode ser considerado um feito de engenharia por si só. O projeto exigia um eixo de conexão que se estendia por todo o comprimento do motor de combustão interna, que deve lidar com as forças rotacionais necessárias, em vez da distância mínima necessária para incorporar o MGU-H, caso seja colocado na extremidade traseira do bloco do motor.

No entanto, a divisão de motores de alta performance da Mercedes (HPP) viu isso como um desafio que ajudaria em um sentido mais amplo, pois permitiria a eles reembalar outros aspectos da unidade de potência também. 

Mas esse efeito indireto inevitavelmente levou a mais desafios. Por exemplo, o tamanho e a forma do compressor e da turnina tiveram que ser repensados para que ainda se ajustassem aos limites da região que reservaram para toda a unidade.

Ter o compressor na frente do motor também significaria que o tanque de óleo teria que ser redesenhado. No entanto, isso seria compensado executando um "refrigerador de carga" líquido-para-ar em vez do arranjo de "intercooler" ar-para-ar. 

Mercedes V6 power unit oil tank vs V8

Mercedes V6 power unit oil tank vs V8

Photo by: Giorgio Piola

O sistema de refrigeração, sendo alojado dentro de um vazio acima da célula de combustível, encurta o trato de reforço consideravelmente, enquanto um radiador de tamanho semelhante ao da estrutura do núcleo que é usado no motor de combustão interna é usado para que a distribuição de peso dos sidepods e a aerodinâmica sejam mais equilibradas.

Isso foi auxiliado por alguns designs inteligentes da montadora, com a maioria dos componentes internos moldados para melhorar o caminho do fluxo de ar através dos sidepods, enquanto também reduzia a transferência de calor entre cada seção.

Curiosamente, embora a equipe de trabalho da Mercedes tenha optado por esse método de resfriamento líquido-para-ar, o restante das equipes com motores Mercedes usaram a solução de intercooler mais convencional, e seguem fazendo isso até hoje. 

Mercedes W05 showing PU106 powerunit installation

Mercedes W05 showing PU106 powerunit installation

Photo by: Giorgio Piola

Esta imagem também mostra a posição de montagem do sistema de recuperação de energia e dos resfriadores de óleo da caixa de câmbio, montados atrás da unidade de potência e alimentados com ar frio pelas entradas da caixa de ar, das quais a Mercedes também tinha um par de entradas adicionais na lateral da caixa.

Como pode ser visto, também foi tomada a decisão de utilizar um coletor de escapamento do tipo log, para a primeira iteração da unidade de força fornecida pela HPP em Brixworth. Esta configuração sacrificou um pouco do desempenho de ponta absoluta disponível em favor de um design mais compacto, mais uma vez mostrando como as decisões foram tomadas para melhorar o carro como um todo, ao invés de apenas tomar um caminho mais agressivo para cada departamento.

Não há potência sem controle

Mercedes steering wheel comparison (W04, left and W05, right)

Mercedes steering wheel comparison (W04, left and W05, right)

Photo by: Giorgio Piola

A unidade de potência de um F1 turbo híbrido tem uma tecnologia extremamente complexa, com muito mais funcionalidade do que o híbrido moderado V8 que ele substituiu. Assim, os pilotos precisam ter mais informações disponíveis, além de ter que controlar mais funções.

Compatando o volante do W04 (à esquerda) com o volante do W05 de Hamilton, podemos ver que não apenas o formato do volante mudou, mas a equipe também incluiu a nova tela PCU-8D, que a fornecedora McLaren introduziu para coincidir com a chegada das unidades de potência.

O display de LED é muito maior do que o seu antecessor e oferece 100 páginas de informações totalmente personalizáveis, garantindo que o motorista tenha todas as informações necessárias ao seu alcance.

O novo display também abriu a possibilidade de ter certos parâmetros em formato gráfico em comparação com modelos anteriores, que exibiam as informações de modo numérico.

Mercedes W05 steering wheel

Mercedes W05 steering wheel

Photo by: Giorgio Piola

Olhando rapidamente para as rodas, você pode estar enganado, pensando que os dois pilotos tinham o mesmo layout e design. Mas, a fim de extrair até a última gota de desempenho do carro, cada piloto ajudou a personalizar o design da roda-base para atender às suas próprias necessidades.

Isso significa que a funcionalidade de alguns dos rotativos mudará, a função dos botões estará em locais diferentes e, até mesmo o esquema de cores dos adesivos que descrevem cada função será alterado para atender aos requisitos de cada piloto.

Enquanto isso, na parte traseira do volante, podemos ver que as borboletas também são personalizadas, com Hamilton preferindo um modelo de redução de marcha mais fino. Isso se resume ao tamanho das mãos e a posição no volante, ambos favorecendo uma disposição no volante para que possam usar os vários controles sem ter que mover muito as mãos no volante.

Mais de uma carta na manga

Mercedes W05 front suspension detail

Mercedes W05 front suspension detail

Photo by: Giorgio Piola

O W05 não tinha apenas um truque, embora a unidade de potência e o pacote da Mercedes claramente lhe dessem uma vantagem sobre os rivais. O carro também combinava aspectos de design mais evolucionários com algumas soluções aerodinâmicas interessantes e exclusivas.

Por exemplo, na frente do carro, a equipe utilizou um formato de "osso da sorte" na parte inferior (seta vermelha), estreitando a posição entre as duas pernas para transformá-la em uma carenagem aerodinâmica muito maior. Isso ajudou a manter o fluxo de ar saído da asa dianteira na posição correta e melhorou ainda mais o desempenho das superfícies.

Enquanto isso, o braço de direção (seta azul) também foi reposicionado, colocado em linha com o "osso da sorte" superior para melhorar o gerenciamento do fluxo de ar, reduzindo quaisquer distrações ao fluxo de ar enquanto ele se dirigia para a entrada do sidepod.

Mercedes W05 new nose with taller front wing pillars (old configuration inset)
Mercedes W05 nose alterations (older specification inset)

Em uma tentativa de descartar as soluções de bico alto que haviam sido favorecidas por seus ganhos aerodinâmicos nos últimos anos, a FIA fez alterações nos regulamentos sobre o bico mas, assim como seus rivais, a Mercedes estava determinada a manter essa parte o mais alto possível.

Sua solução foi provavelmente uma das mais bem-sucedidas, com uma ponta do bico em forma de U invertido implantada, que atendeu aos critérios dimensionais inseridos nos regulamentos, mas de uma forma muito obscura.

Isso abriu o canal necessário para o fluxo de ar passar por baixo do bico, e isso foi melhorado durante a temporada, exigindo crash tests adicionais para provar que teria o desempenho esperado em um acidente, mesmo com as formas mais complexas.

Agora, se considerarmos que a aerodinâmica age com uma cadeia, com cada superfície ou solução tendo um impacto próximo da linha, não é nenhuma surpresa que a Mercedes também desenvolveria a seção de "palhetas giratórias" no carro.. 

Mercedes W05 turning vanes, 4 elements rather than the 3 inset (First tested in Brazil)
Mercedes W04 FRIC system (Front and Rear Interconnected Suspension)

Para 2014, tendo já começado a mover nessa direção em 2013 (à esquerda), a Mercedes moveu seu conjunto de palhetas giratórias para a frente, usando duas pontas no W05 que se estendiam na frente do chassi e ficavam acopladas à parte inferior do bico.

Esta foi uma maneira inteligente de mudar as palhetas para uma posição mais avançada e permitir que elas atuassem no fluxo de ar mais cedo.

Como consequência dos desenvolvimentos que a equipe fez com o bico, mais mudanças foram feitas nas palhetas no final da temporada. Para facilitar um elemento vertical extra, aumentando a contagem de três para quatro, as pontas também tiveram que ser alteradas como consequência.

Mercedes W05 wing detail

Mercedes W05 wing detail

Photo by: Giorgio Piola

Para reforçar essas mudanças e aproveitar o espaço atrás das palhetas giratórias, a equipe adicionou um novo elo na corrente, apresentando o que passou a chamar de "Asa de Morcego".

Usando o sensor de altura de percurso, a asa alterou a direção do fluxo de ar ainda mais, melhorando a ligação entre uma seção do carro e a outra. Ele também iria evoluir com o tempo, com uma montagem revisada, que o conectava à parte inferior do chassi, enquanto um espaço extra foi adicionado à aleta na sua frente (seta azul).

Trazendo a traseira

Mercedes W05 revised engine cover

Mercedes W05 revised engine cover

Photo by: Giorgio Piola

A traseira do carro também foi bem pensada, adotando a mudança de um arranjo na saída de escape duplo, que gerou outras várias soluções no difusor durante a era V8, para uma única saída de escape que teve que ser colocada centralmente.

Mas, nunca perdendo a oportunidade de aproveitar uma vantagem aerodinâmica dos gases de escapamento, todas as equipes executaram soluções de assento aleta / macaco Y150 que funcionaram em conjunto com o pacote aerodinâmico fornecido.

Esta foi outra área onde a Mercedes foi particularmente diligente, com várias combinações de asa traseira e assento de macaco implantadas ao longo da temporada, dependendo das demandas de carga do circuito visitado.

Independente da configuração, a asa traseira empregou um arranjo de pilar duplo, acrescentando estabilidade em vez da asa de viga, que foi removida com o novo regulamento.

Enquanto isso, as placas finais apresentavam contorno de superfície para promover uma rota para o fluxo de ar através das várias fendas que perfuravam a superfície. É possível notar que elas são moldadas para influenciar um efeito de lavagem ascendente para que as estruturas de fluxo na parte traseira do carro permaneçam o mais conectadas possível.

Mercedes W05 rear wing

Mercedes W05 rear wing

Photo by: Giorgio Piola

Cada circuito requer uma configuração aerodinâmica diferente devido ao efeito que a combinação de curvas e retas têm no desempenho geral no carro. Essas três ilustrações destacam as diferenças entre uma configuração de downforce baixo, médio e alto, com várias nuances disponíveis entre cada um para atender a um determinado circuito.

À esquerda, temos uma configuração de downforce alto com uma região de caixa com um plano principal de tamanho adequado e aba superior, enquanto uma aba Gurney é instalada na borda de fuga para melhorar o downforce e o equilíbrio como uma consequência de indução de algum arrasto adicional. Enquanto isso, um complexo arranjo de assento de macaco é usado para influenciar a direção da pluma de escapamento.

Um arranjo de downforce médio a baixo é mostrado no centro, com a aba Gurney de sua configuração comum sendo removida para erradicar qualquer arrasto. Neste aspecto os cantos externos da aba superior também foram aparados para trás, para alterar a potência do vórtice da ponta, enquanto um assento de macaco mais simplificado é implantado.

À direita, temos a asa traseira de baixa força descendente usada em Monza, que apresenta uma região de caixa menor para o plano principal e flap superior, enquanto os pilares também têm um formato diferente onde se conectam ao plano. Isso é importante para que o fluxo de ar não seja adversamente afetado pelos pilares, devido à redução da área de superfície dos flaps.

Tudo está conectado

Mercedes W04 FRIC layout, fully detailed system

Mercedes W04 FRIC layout, fully detailed system

Photo by: Giorgio Piola

Visto aqui instalado no W04, mas também encontrado no W05, estava o sistema FRIC, um sistema hidráulico que conectava a suspensão dianteira e traseira e permitia maior controle sobre a plataforma do carro.

É um sistema que todas as equipes tinham de uma forma ou outra, mas foi a Mercedes que foi considerada a versão mais avançada - razão pela qual os rivais começaram a tentar obter esclarecimentos sobre sua legalidade.

A FIA estava convencida de que, embora a intenção original do sistema fosse melhorar a conformidade da suspensão, conforme as equipes desenvolveram o sistema, o foco mudou para como isso poderia impactar a plataforma aerodinâmica do carro.

No GP da Grã-Bretanha, foi anunciado que o sistema seria banido a partir de 2015. No entanto, com a admissão de que a FIA passava a considerar o sistema ilegal, isso significava que um protesto pós-corrida poderia resultar na perda de todos os pontos acumulados.

Como consequência, todas as equipes concordaram em remover seus sistemas com efeito imediato, com a expectativa de que a Mercedes lutaria muito sem eles. No entanto, isso não aconteceu.

Em uma temporada de 19 corridas, a Mercedes obteve 16 vitórias, com os dois pilotos levando o carro, eles próprios e a equipe ao limite.

A vantagem que o W05 tinha sobre o resto do grid era aparente, deixando claro como isso se traduziu na linhagem de carros mais dominante da história do esporte, ao abrir o caminho para os carros igualmente brilhantes, o W06 e o W07.

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