Fórmula SAE - Formula SAE

Carro de 2019 da Curtin University Motorsport Team sendo testado antes da competição 2019 da Fórmula SAE Australásia.
Carro de Fórmula SAE da Universidade do Texas em Austin

A Formula SAE é uma competição de design de estudantes organizada pela SAE International (anteriormente conhecida como Society of Automotive Engineers, SAE). A competição foi iniciada em 1980 pelo ramo de estudantes da SAE na Universidade do Texas em Austin depois que uma competição anterior de corrida de asfalto provou ser insustentável.

Conceito

Os carros finalistas de design de 2007; da esquerda, Universidade de Michigan - Ann Arbor , TU Graz , Universidade de Wisconsin - Madison e Kansas . Ausente é a Universidade Estadual da Pensilvânia

O conceito por trás da Fórmula SAE é que uma empresa de manufatura fictícia contratou uma equipe de estudantes de design para desenvolver um pequeno carro de corrida ao estilo da Fórmula . O protótipo do carro de corrida deve ser avaliado quanto ao seu potencial como item de produção. O grupo de marketing alvo para o carro de corrida é o piloto não profissional de autocross de fim de semana . Cada equipe de alunos projeta, constrói e testa um protótipo com base em uma série de regras, cujo objetivo é garantir a segurança na pista (os carros são conduzidos pelos próprios alunos) e promover a solução inteligente de problemas.

O protótipo do carro de corrida é julgado em uma série de eventos diferentes. A programação de pontos para a maioria dos eventos Fórmula SAE é:

Eventos estáticos
Evento de Design 150
Evento de Análise de Custo e Fabricação 100
Evento de Apresentação 75
Eventos Dinâmicos
Evento de aceleração 100
Evento Skidpad 75
Evento de Autocross 125
Evento de Economia de Combustível 100
Evento de resistência 275
Total de pontos possíveis 1.000

Além desses eventos, vários patrocinadores da competição fornecem prêmios por realizações de design superior. Por exemplo, melhor uso do combustível E-85 etanol, uso inovador de eletrônicos, reciclabilidade, resistência a colisões, abordagem analítica do projeto e desempenho dinâmico geral são alguns dos prêmios disponíveis. No início da competição, o veículo é verificado quanto ao cumprimento das regras durante a Inspeção Técnica. Sua capacidade de frenagem, estabilidade de capotamento e níveis de ruído são verificados antes que o veículo seja autorizado a competir nos eventos dinâmicos (Skidpad, Autocross, Aceleração e Resistência).

Grandes empresas, como General Motors , Ford e Chrysler , podem fazer com que a equipe interaja com mais de 1000 estudantes de engenharia. Trabalhando em equipes de dois a 30, esses alunos provaram ser capazes de produzir um veículo protótipo funcional.

Os voluntários para o julgamento de design incluem alguns dos mais proeminentes engenheiros e consultores da indústria automobilística, incluindo o falecido Carroll Smith , Bill Mitchell, Doug Milliken, Claude Rouelle, Jack Auld , John LePlante , Ron Tauranac e Bryan Kubala .

Hoje, a competição se expandiu e inclui mais de 12 eventos em todo o mundo. Por exemplo, o Formula Student é um evento similar sancionado pela SAE no Reino Unido, bem como o Formula SAE Australasia (Formula SAE-A) que ocorre na Austrália . O Verein Deutscher Ingenieure (VDI) organiza a competição Formula Student Germany em Hockenheimring .

Em 2007, um desdobramento denominado Formula Hybrid foi inaugurado. É semelhante ao Fórmula SAE, exceto que todos os carros devem ter usinas híbridas gasolina-elétrica. A competição acontece no New Hampshire International Speedway . [1]

Em 2010, o Formula Student Electric foi inaugurado, o que exige que os alunos construam um veículo de corrida totalmente movido a eletricidade.

Em 2017, foi inaugurado o Formula Student Driverless.

Resumo das regras

Competição de estudantes

A Fórmula SAE tem relativamente poucas restrições de desempenho. A equipe deve ser composta inteiramente por estudantes universitários ativos (incluindo motoristas), o que impõe restrições óbvias às horas de trabalho disponíveis, conjuntos de habilidades, experiência e apresenta desafios únicos que as equipes de corrida profissionais não enfrentam com uma equipe qualificada e remunerada. Essa restrição significa que o restante dos regulamentos pode ser muito menos restritivo do que a maioria das séries profissionais.

Os alunos podem receber conselhos e críticas de engenheiros ou professores profissionais, mas todo o projeto do carro deve ser feito pelos próprios alunos. Os alunos também são os únicos responsáveis ​​pela arrecadação de fundos, embora a maioria das equipes de sucesso seja baseada em programas curriculares e tenham orçamentos patrocinados pela universidade. Além disso, o sistema de pontos é organizado para que várias estratégias possam levar ao sucesso. Isso leva a uma grande variedade de carros, o que é uma raridade no mundo do automobilismo.

Motor

O motor deve ser um motor a pistão de quatro tempos , ciclo Otto , com cilindrada não superior a 710 cc. Deve ser instalado um restritor de ar de seção transversal circular a jusante do acelerador e a montante de qualquer compressor , com diâmetro não superior a 20 mm para motores a gasolina, de indução forçada ou aspirado naturalmente, ou 19 mm para motores a etanol. O restritor mantém os níveis de potência abaixo de 100 hp na grande maioria dos carros FSAE. Mais comumente, motores de produção de quatro cilindros de 600 cc para bicicletas esportivas são usados ​​devido à sua disponibilidade e cilindrada. No entanto, há muitas equipes que usam motores menores V-twin e monocilíndrico , principalmente devido à redução de peso e aos benefícios de embalagem. Muito raramente as equipes constroem um motor do zero, poucos exemplos incluem o V8 de 554 cc da Western Washington University em 2001, o motor "WATTARD" da University of Melbourne em 2003-2004 e o V gêmeo da University of Auckland .

Suspensão

A suspensão é irrestrita, exceto por regulamentações de segurança e a exigência de um total de 50 mm de deslocamento da roda. A maioria das equipes opta por uma suspensão independente nas quatro rodas , quase universalmente com braços triangulares duplos . A suspensão ativa é legal.

Aerodinâmica

Pacotes aerodinâmicos complexos, embora não sejam necessários para competir em uma competição, são comuns entre as equipes mais rápidas em competição. Com as baixas velocidades da competição FSAE raramente excedendo 60 mph (97 km / h), os projetos devem ser totalmente justificados no evento de julgamento do projeto por meio de testes em túnel de vento , dinâmica de fluidos computacional e testes na pista. Dispositivos aerodinâmicos são regulados por meio de tamanho máximo e dispositivos aerodinâmicos motorizados são proibidos.

Peso

Não há restrição de peso. O peso médio de um carro competitivo de Fórmula SAE é geralmente inferior a 440 lb (200 kg) em acabamento de corrida. No entanto, a falta de regulação de peso combinada com o teto de energia um tanto fixo incentiva as equipes a adotar estratégias inovadoras de redução de peso, como o uso de materiais compostos, projetos de usinagem elaborados e caros e prototipagem rápida . Em 2009, a porção de economia de combustível do evento de resistência foi atribuída a 100 dos 400 pontos de resistência, acima dos 50. Esta mudança de regras marcou uma tendência na redução do tamanho do motor em uma tentativa de economizar peso e aumentar a economia de combustível. Várias equipes de ponta mudaram de carros de quatro cilindros de alta potência para motores menores de um ou dois cilindros que, embora geralmente produzam muito menos potência, permitem economia de peso de 75 lb (34 kg) ou mais, e também proporcionam uma economia de combustível muito melhor. Se um carro leve de um cilindro pode manter um ritmo razoável na corrida de resistência, ele pode freqüentemente compensar os pontos perdidos no tempo total para os carros mais pesados ​​e de alta potência com uma pontuação de economia de combustível excepcional.

Exemplo: No evento de enduro da Formula SAE West de 2009, o terceiro colocado Rochester Institute of Technology completou o curso de enduro em 22 minutos e 45 segundos com seu carro de quatro cilindros, enquanto o quarto colocado Oregon State University terminou em 22 minutos, 47 segundos com seu carro monocilíndrico; isso deu RIT 290,6 de 300 pontos para a parte da corrida do evento e OSU 289,2 pontos. No entanto, o OSU usou o mínimo de combustível de qualquer carro (0,671 US gal (2,54 l) ou 20,3 mpg -US (0,116 l / km) durante toda a corrida de resistência) e recebeu 100 pontos completos para economia de combustível, enquanto o RIT usou 1,163 US gal (4,40 l) (11,75 mpg ‑US (0,2002 l / km)) e, portanto, obteve apenas 23,9 dos pontos disponíveis. RIT venceu a competição geral por apenas 8,9 pontos sobre OSU, tendo pontuado um pouco melhor em todos os outros eventos dinâmicos.

Segurança

A maioria dos regulamentos referem-se à segurança. Os carros devem ter dois aros de aço de espessura e liga designadas, independentemente da composição do resto do chassi. Deve haver um atenuador de impacto no nariz, e os dados do teste de impacto sobre este atenuador devem ser enviados antes da competição. Os carros também devem ter dois circuitos de freio hidráulico, arnês de corrida completos de cinco pontos e devem atender a modelos geométricos para a localização do piloto na cabine de todos os pilotos em competição. Os testes de inclinação garantem que nenhum fluido vaze do carro em curvas fechadas e que não haja linha de visão entre o motorista e as tubulações de combustível, líquido arrefecedor ou óleo.

História

Carro de Fórmula SAE da Universidade do Texas em Arlington , 1986

Em 1979, o único SAE Mini-Indy foi realizado na Universidade de Houston . Idealizado pelo Dr. Kurt M. Marshek , o concurso foi inspirado por um artigo de como fazer publicado na revista Popular Mechanics , para um pequeno veículo "estilo Indy" feito de madeira e movido por um Briggs e Motor Stratton . Usando as competições da Mini Baja como guia, os estudantes de engenharia tiveram que projetar e construir pequenos veículos "estilo Indy" usando o mesmo mecanismo de estoque usado no artigo da Popular Mechanics . Treze escolas ingressaram e onze competiram. A Universidade do Texas em El Paso venceu a competição geral sob a supervisão de chefe.

Embora o Dr. William Shapton (que havia recentemente deixado a Universidade de Cincinnati para ingressar na Michigan Technological University ) tenha sugerido a ideia de hospedar uma competição semelhante em 1980, ninguém se propôs a organizar outra Mini-Indy.

Em 1980, quando os membros do novo ramo de alunos do SAE na Universidade do Texas (Austin) souberam que o Mini-Indy havia morrido, eles geraram o conceito de uma nova competição intercolegial de design de engenharia para alunos que permitiria aos alunos aplicar o que estavam aprendendo na sala de aula para um problema complexo de design de engenharia do mundo real: design e desenvolvimento de um carro de corrida. Os membros do ramo estudantil da UT SAE, Robert Edwards e John Tellkamp, ​​conduziram uma discussão entre os membros da UT SAE e imaginaram uma competição que envolveria o projeto e a construção de um carro de corrida nos moldes da série básica de corrida SCCA Fórmula 440, que era popular na época. O Prof. Matthews veio com o nome “Fórmula SAE” seguindo o formato da Fórmula A e Fórmula V, mas enfatizando que este novo carro de corrida era uma competição de engenharia ao invés de uma competição de pilotos. As escolas se reuniam após o final do ano letivo para competir e determinar quem havia construído o melhor carro. Edwards, Tellkamp e outros alunos da UT SAE Joe Green, Dick Morton, Mike Best e Carl Morris redigiram um conjunto de regras de segurança e competição e as apresentaram aos membros do ramo estudantil da SAE e ao Orientador do Corpo Docente da UT SAE, Prof. Ron Matthews. O Prof. Matthews então contatou Bob Sechler do Departamento de Relações Educacionais da SAE na sede da SAE e pediu sua permissão para estabelecer a nova competição intercolegial de design de engenharia para estudantes e para hospedar a primeira competição da Fórmula SAE durante o verão de 1981, e ele concordou. A filial UT SAE recém-formada, consistindo principalmente de entusiastas automotivos e de motocicletas em busca de diplomas de engenharia, incluindo vários que haviam deixado carreiras em áreas para as quais o mercado de trabalho havia virtualmente desaparecido devido à economia deprimida no início dos anos 1980 - incluindo alguns mecânicos de automóveis experientes, abraçou e adotou o conceito com pouca ideia do que eles estavam se metendo. Os dirigentes estudantis do SAE Mike Best, Carl Morris e Sylvia Obregon, junto com o Dr. Matthews, começaram a planejar e organizar o evento a ser realizado no ano seguinte.

Aqui, é importante notar que a Fórmula SAE NÃO foi uma simples mudança de nome da competição Mini-Indy, mas sim uma competição intercolegial de design de engenharia inteiramente nova. Ao contrário de todas as competições estudantis / design sancionadas pela SAE anteriores, incluindo Mini-Indy, as regras da Fórmula SAE deixavam a seleção do motor para a equipe de design, desde que um motor de 4 tempos com um restritor de admissão de diâmetro de uma polegada fosse usado. (As regras atuais da Fórmula SAE permitem que as equipes usem motores de 4 tempos de até 710 cc, com um restritor menor.) Além disso, ao contrário de todas as competições estudantis / design sancionadas pela SAE anteriores, incluindo Mini-Indy, modificações de motor foram permitidas e encorajado. A primeira competição da Fórmula SAE foi realizada no estacionamento do campo de beisebol UT (campo Disch-Falk) no campus da Universidade do Texas no fim de semana do Memorial Day de 1981. Os juízes incluíam o lendário engenheiro / proprietário / piloto de carros de corrida e o campeão da Indy 500, Jim Corredor. Enquanto uma súbita tempestade de chuva no Texas fez com que todos lutassem para se proteger um pouco antes do evento de resistência naquele dia, o clima não diminuiu o ânimo dos alunos, juízes ou espectadores e a Fórmula SAE nasceu. A Universidade do Texas continuou a sediar o evento de 1982 a 1984, à medida que a popularidade e o número de participantes cresciam. Nos anos subsequentes, a UT mudou a competição da Fórmula SAE para outras áreas de estacionamento, que incluíam mudanças de elevação e aventais de acesso que forçavam o uso de suspensões funcionais. O evento se internacionalizou em 1982 com a entrada da equipe da Universidad La Salle da Cidade do México. As mudanças significativas nas regras para 1982 foram: 1) um limite de deslocamento de 600 cc (300 cc para Wankels), mas a regra do restritor de 1 polegada de diâmetro foi mantida, 2) um requisito para suspensão independente de 4 rodas (Mini-Indy não tinha quaisquer regras de suspensão), e 3) a adição de uma classe temporária "B&S" de veículos que foram originalmente projetados para Mini-Baja, tiveram que manter o motor Briggs & Stratton de 8 hp e não precisaram estar em conformidade com as 4 rodas regra de suspensão independente. A Fórmula SAE continuou a ser uma competição internacional quando a equipe da Universidad La Salle voltou. Com as únicas restrições do motor sendo um limite de deslocamento de 600 cc e um diâmetro máximo de 1 polegada para a admissão, a criatividade floresceu. Também em 1983, a classe temporária de B&S foi eliminada, a Universidade do Texas em Austin introduziu o primeiro veículo composto de Fórmula SAE e a Marquette University introduziu o primeiro motor turboalimentado. As regras permitiam que um carro de Fórmula SAE competisse por dois anos em reconhecimento ao esforço necessário para construir e testar um carro de qualidade. Isso também permitiu aos alunos a experiência de reengenharia e aprimoramento de elementos de design que não funcionavam. As regras de 1984 permitiam especificamente turboalimentadores, supercompressores e o uso de óxido nitroso, mas o motor tinha que respirar por um orifício de saída de 25,4 mm da carcaça do carburador (1984 foi bem antes da injeção eletrônica de combustível). Os restritores de admissão do motor foram posteriormente apertados, conforme os carros se tornavam mais rápidos ano após ano, conforme o conhecimento era transmitido dentro e entre as equipes. Além disso, uma regra de distância entre eixos de 65-100 polegadas foi promulgada, como era uma regra que exigia que todos os veículos tivessem uma “carroceria que lembra um carro de fórmula”. O campo da Fórmula SAE havia crescido para onze carros em 1984, então a Universidade do Texas em Austin decidiu que a competição havia amadurecido o suficiente para que fosse seguro passá-la para outros anfitriões.

A Universidade do Texas em Austin sediou a competição até 1984. Em 1985, a competição foi sediada pela Universidade do Texas em Arlington . Lá, o Dr. Robert Woods, com orientação do comitê de atividades estudantis da SAE, mudou o conceito da competição de um onde os alunos construíam um carro de corrida puro, para um que espelhava as competições SAE Mini-Baja, onde eles deveriam projetar e construir um veículo para produção em série limitada.

A General Motors sediou a competição em 1991, a Ford Motor Co. em 1992 e a Chrysler Corp. em 1993. Após a competição de 1992, os três formaram um consórcio para administrar a Fórmula SAE.

No final do concurso de 2008, o consórcio deixou de existir. O evento passou a ser financiado pela SAE por meio de patrocínios e doações de empresas, juntamente com as taxas de inscrição das equipes.

Vencedores

Veja também

Referências

  1. Bass, Edward A., Larry M. Bendele e Scott T. McBroom (1990), "The 1989 Formula SAE Student Design Competition", SAE Paper 900840, doi: 10.4271 / 900840.
  2. Beckel, Stephen A., Sylvia Obregon, e Ronald D. Matthews (1982), "The 1982 National Intercollegiate Formula SAE Competition", SAE Paper 821093, doi: 10.4271 / 821093.
  3. Matthews, Ronald D., Richard K. Morton e Billy H. Wood (1983), "The 1983 Formula SAE Championship Competition", SAE Paper 831390, 1983, doi: 10.4271 / 831390.
  4. Matthews, Ronald D., Dan Worcester, Billy Wood e Tim Ryan (1984), "The 1984 Formula SAE Intercollegiate Competition", SAE Paper 841163, doi: 10.4271 / 841163.

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