Optimización de los reglajes de un automóvil deportivo para un circuito de carreras profesional

Abstract

[ES] Esta Tesis de fin de Máster profundiza en la optimización de la configuración y características de manejo de un coche deportivo, centrándose en mejorar el rendimiento. El estudio comienza con un análisis exhaustivo del modelo de bicicleta, proporcionando una comprensión fundamental de las tendencias de sobreviraje y subviraje del coche. Para lograr un mejor manejo, la investigación se traslada al análisis en pista, que abarca una variedad de parámetros de configuración, incluyendo muelles, altura de conducción, alineación de la rueda y ajustes de caída. El objetivo es lograr un equilibrio entre la estabilidad, el rendimiento en curvas y la reducción del tiempo de vuelta, mejorando así la competitividad general del coche.

La investigación utiliza simulaciones, que incluyen análisis de radios constantes y escenarios de pista. Parámetros como la rigidez de los muelles, la altura de conducción y la alineación de la rueda se ajustan y analizan sistemáticamente. También se tienen en cuenta los ajustes de caída, apuntando a obtener una superficie de contacto óptima para la mejora del agarre de los neumáticos. Los tiempos de vuelta y el comportamiento se observan y se comparan para evaluar el impacto de cada cambio en la configuración.

El estudio revela que los ajustes tienen una influencia significativa en el comportamiento del coche. La rigidez óptima de los muelles equilibra la altura de conducción y la distribución del peso, contribuyendo a una mayor estabilidad longitudinal. Reducir la altura de conducción disminuye el centro de gravedad del coche, disminuyendo las tendencias de subviraje durante las curvas. Los ajustes de la alineación de la rueda afinan las características de sobreviraje y subviraje según los tipos y velocidades de las curvas. Además, los ángulos de caída mejoran el rendimiento en curvas, aunque potencialmente aumentan las tendencias de subviraje durante la salida de las curvas.

En conclusión, esta investigación ofrece un enfoque integral para optimizar la configuración y el manejo de un coche de carreras, con un impacto significativo en los tiempos de vuelta y el rendimiento en pista. Los hallazgos destacan la interacción de los parámetros de los reglajes, mostrando la importancia de ajustar cada elemento para lograr un coche equilibrado y competitivo. La metodología empleada sirve como una contribución valiosa al automovilismo y al análisis de la dinámica de vehículos, con implicaciones prácticas para mejorar el rendimiento en carreras del mundo real.

[EN] This Master Thesis delves into the optimisation of a racing car's setup and handling characteristics, with a primary focus on enhancing performance. The study begins with a comprehensive bicycle model analysis, providing a foundational understanding of the car's oversteer and understeer tendencies. To achieve improved handling, the investigation transitions to on-track analysis, which covers an array of setup parameters, including springs, ride height, toe alignment, and camber settings. The objective is to achieve a balance between stability, cornering performance, and lap time reductions, thus enhancing the car's overall competitiveness.

The research employs extensive simulations, including constant radius analysis and real-world track scenarios. Parameters such as spring stiffness, ride height, and toe alignment are systematically adjusted and analysed. Camber settings are also considered, targeting optimal tyre contact patch and grip. Lap times and handling behaviour are meticulously observed and compared to evaluate the impact of each setup change.

The study reveals that setup adjustments have a significant influence on the car's behaviour. Optimal spring stiffness balances ride height and weight distribution, contributing to improved longitudinal stability. Lowering the ride height minimises the car's centre of gravity, reducing understeer tendencies during cornering. Toe alignment settings fine-tune oversteer and understeer characteristics based on corner types and speeds. Additionally, camber angles enhance cornering performance while potentially increasing understeer tendencies during corner exit.

In conclusion, this research offers a comprehensive approach to optimising a racing car's setup and handling, significantly impacting lap times and on-track performance. The findings emphasise the intricate interplay of setup parameters, showcasing the importance of fine-tuning each element to achieve a balanced and competitive race car. The systematic methodology employed serves as a valuable contribution to motorsport engineering and vehicle dynamics analysis, with practical implications for enhancing real-world racing performance.