NISSAN GT-R: O SAMURAI VERSUS AS LEIS DA FÍSICA


Este post foi escrito a quatro mãos e seis cabeças. Normalmente, quando nos deparamos com algo novo, que requeira novos estudos, ou mais complexo, decidimos postar em grupo. Foi a forma que encontramos de dar maior abrangência e mais visões a esses temas, ao mesmo tempo tentar enriquecê-los com mais experiências.

Como entrar num assunto controverso quanto à questão do peso versus a fenomenal estabilidade do Nissan GT-R, analisar a explicação do engenheiro-chefe do projeto, Kazutoshi Mizuno e emitir nossa opinião a você, leitor?



Certo dia o Vic Rodriguez nos manda os vídeos do GT-R e cita uma aula de física veicular (?), o MM adiciona algumas idéias e sugere o post. Daí topamos o MB e eu escrever, MM, MAO, JJ jogando novas informações e insights. Nada mais correto que dar o crédito adequado a todos.

Pouco mais de um ano desde que chegou às revendas Nissan nos principais mercados do mundo exceto o brasileiro, o GT-R colecionou o título de rei das pistas, apelidos de “Porsche eater” (papa Porsche, em português), Godzilla (aquele monstro japonês de desenhos animados), entre outros, bem como alguns senões quanto a seu peso elevado e até suspeitas que tenha mais do que os 490 cv declarados pelo fabricante.


Testado pela maior parte da mídia especializada, os elogios foram unânimes quanto à sua estabilidade, desempenho, dirigibilidade e comportamento em pista excepcionais, bem como suas capacidades de aceleração e frenagem.


Comparado em diversas pistas, com outros supercarros esporte, Audi R8 V-10, Ferrari F430 Scuderia, Porsche 911 GT2, GT3 e Turbo (este o benchmarking assumido pela Nissan), saiu-se melhor que todos eles em tempos de volta e surpreendeu nas provas de arrancada 0-60 mph (0-96,5 km/h), este justamente um dos quesitos em que a relação peso-potência é mais relevante e onde o Nissan está em desvantagem de até 30% frente a alguns dos contendores mencionados (ver tabela abaixo, clique para aumentar).


Foi na falta de explicação para o desempenho 0-60 mph, com peso maior, que muitas publicações levantaram dúvidas de um enorme haras escondido embaixo do capô...

Nas provas de frenagem 60-0 mph também mostrou-se um dos melhores, considerando que ele não tem chicletes nas rodas (ou será que tem?) e onde também a massa do veículo conta muito desfavoravelmente contra ele, que a dimensão de seus discos, material e número de pistões etc. estão no mesmo nível de alguns contendores, se não bastou para calar a suspeita de cavalos escondidos de alguns (poderia ter cavalos escondidos na frenagem também?), serviu ao menos para aguçar as dúvidas de que novos conceitos poderiam haver sido empregados na sua concepção e desenvolvimento.


O site inglês http://pistonheads.com/ gravou e postou no Youtube (link1, link2, link3, link4 e link5) com o Sr. Kazutoshi Mizuno, seu engenheiro-chefe (tradução/interpretação ao português de parte da entrevista no fim deste post), quando ele explica de forma bastante didática como perseguiram e obtiveram essa excepcional grip performance.



Depois de assistir a apresentação, se os esclarecimentos dados pela Nissan ainda não forem suficientes para transferir todas as opiniões críticas do peso elevado (1.740 kg), antes unânimes para o lado do elogio -- afinal aí está a explicação para o grip performance -- ao menos irá dividi-las.

Para nós do AUTOentusiastas, analisando os vídeos de testes em pista (vejam este do Autocar.uk), entrevista, bem como as reportagens, reservamos um espaço para análise do ponto de vista de dinâmica veicular, feita e explicada pelo Milton Belli.


GT-R numa das pistas que lhe serviu para desenvolvimento

De tudo que observamos a respeito, é possível listar que o grip diferenciado do Nissan GT-R não vem somente do peso por roda e pneu com chiclete, mas de uma feliz combinação de fatores que unem sofisticada eletrônica, que comanda a distribuição na tração nas quatro rodas (VDC-R ou Vehicle Dynamics Control), uma perfeita distribuição de peso, baixo centro de gravidade, rigidez elevadas no chassi e suspensões, câmbio de dupla embreagem de seis marchas e de seu motor biturbo. E que todos esses fatores foram meticulosamente desenvolvidos com base empírica nas pistas em exaustivos testes comparativos com seu benchmark.

Um dos pontos mais belos e intrigantes na engenharia de veículos está justamente em criar soluções que desafiem as leis da física. O Nissan GT-R é capaz de fazer escola e deve permanecer no posto de rei das pistas até lançarem algum com mais chiclete e desempenho do que ele.


MAS

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Comentário do Milton Belli
Temos muito o que aprender com os orientais ainda. Desde a filosofia de vida, a forma de se relacionar com os demais, e a maneira de se analisar um problema em busca de uma solução. Com uma visão livre de conceitos pré-estabelecidos e martelados constantemente, principalmente pela mídia e divulgações de marketing, os japoneses criaram um dos automóveis mais fascinantes e intrigantes do momento, o Nissan GT-R, sucessor do famoso Skyline.

Como o Carlos já levantou a questão, o mais intrigante sobre o GT-R é algo que vai contra o que foi imposto como regra básica para desempenho, a redução de peso até o limite. Como é possível um carro de mais de 1.700 kg e 485 hp (491 cv) ser mais veloz em um circuito do que um Porsche 911 Turbo, consideravelmente mais leve e potente?



Nos vídeos relacionados com a entrevista do eng. Mizuno, ele explica de forma simples uma teoria básica da dinâmica veicular, e como ela foi usada por ele no projeto do GT-R.


O peso de um veículo é ao mesmo tempo aliado e inimigo do desempenho Acelerar e frear um carro é uma questão de movimentação de massa, ou seja, é preciso de maior energia (leia-se potência) para acelerar e frear um veículo mais pesado, acredito que ninguém pense o contrário. Neste caso, quanto mais leve for o veículo, melhor será seu desempenho.


Fazer uma curva em velocidade, ou seja, alterar a trajetória de movimento, também requer mais energia se a massa for maior. Mas, isso é apenas uma parte da história, a parte da teoria simples de Física básica.


A parte um pouco mais complicada de se entender é como funciona um automóvel em movimento. A forma de se analisar as acelerações em um carro são diferentes, pois a teoria básica de massa, força e aceleração dependem de um fator muito importante, e bem complexo e pouco conhecido por muitos, que é a famosa aderência.


A aderência está relacionada diretamente com o contato pneu e piso. Sem entrar muito em detalhes teóricos e fórmulas matemáticas, para boa aderência do pneu com o piso é preciso de força normal, que é a carga vertical que o pneu exerce sobre o piso. Isso é simples de se perceber, por exemplo, tente arrastar uma borracha pela mesa, uma vez apenas empurrando pelo lado e outra fazendo força vertical contra a mesa.


O pneu é bem mais complexo que isso, pois a interação dele com o piso é também de ordem micro-estrutural das duas superfícies, mas podemos considerar agora somente esse fator da força normal para explicar a ideia.


Como o próprio eng. Mizuno menciona em um dos vídeos, um F-1 pesa menos de 700 kg, muito bom para aceleração e desaceleração, bem como mudança de trajetória na curva por apresentar menos inércia de movimento (tendência de um objeto manter seu movimento atual). Mas, para um F-1 fazer uma curva em velocidade, o pneu requer muita força normal contra o piso para aumentar a aderência, então como que é possível? Com a mágica da aerodinâmica. A pressão aerodinâmica atua empurrando o carro para baixo, ou seja, aumentando muito a força normal sobre o pneu.


Como ele mesmo explica, os Nissan de LeMans dos anos 80, que ele foi responsável pelo desenvolvimento, pesavam 850 kg, mas geravam até 3.500 kg de carga aerodinâmica, assim, uma carga normal total de mais de 4.000 kg era o que fazia o carro contornar curvas a mais de 300 km/h. Mas, em contrapartida, se a carga aerodinâmica sumisse, como um aerofólio quebrado ou entrada de ar em baixo do carro, a aderência sumia e uma bola de fogo a 200 km/h passava voando após um acidente espetacular na curva que o carro não conseguiu fazer.


E onde entra isso no caso do GT-R? Simples, como o carro de rua não pode depender da aerodinâmica para gerar carga normal, o peso do carro é elevado para promover tal carga nos pneus. Simples e genial. Mas o peso elevado não prejudica na questão da inércia? Com certeza, e aí é que a engenharia faz suas mágicas.




A eletrônica avançada permitiu que o GT-R tivesse um dos melhores sistemas de tração integral de todos os tempos, distribuindo o torque entre as rodas de acordo com a situação de equilíbrio do carro, sempre da melhor forma possível. Os pneus são obras de arte e geram muito mais aderência que um pneu de nossos carros comuns. Lembrando que a aderência e geração de força lateral em um pneu cresce junto com a carga normal exercida sobre ele.

Como no conceito do carro ele deveria ter um peso maior, um trabalho de aumento de rigidez estrutural da carroceria foi feito, deixando o GT-R um dos mais rígidos chassi do mercado. Outro ponto levantado pelo Sr Kazutoshi é a resposta dinâmica de um carro mais pesado, menos imediata e imprevisível que um carro mais leve. Um Lotus muda de direção como um mosquito, pois pesa tanto quanto um, mas é arisco demais e requer mais habilidade para controlar o carro, enquanto que o GT-R é mais contido e não requer tantas correções no volante, o que não quer dizer que é um carro lento, pois não é: a diferença é que quem faz o carro apontar para as curvas é a tração privilegiada e não a baixa inércia.


Outra sacada da Nissan para o carro foi o motor e o escalonamento de marchas. Como o carro é mais pesado, lembrando da questão da inércia em acelerações, o V-6 biturbo foi desenvolvido para ser adequado ao carro. A curva de torque é plana e com valor elevado desde as rotações mais baixas, que faz o motor estar sempre "aceso" em qualquer necessidade para empurrar o carro com vontade.


A visão dos japoneses foi diferente da dos concorrentes. Não tiraram peso do carro, como um Porsche RS, mas sim usaram isso ao seu favor, privilegiando a carga normal do pneu e usando todos os recursos de engenharia para sobrepor seus malefícios. Ainda temos o que aprender com eles.



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Tradução parcial da entrevista do site PistonHeads

Pergunta 1) Para uma máquina de tamanho alto-desempenho, o GT-R é grande e pesado. Conte-nos o por quê.

R1
: O peso é um item muito, muito importante, na essência, para desempenho, acredito.

Por exemplo, um carro Fórmula 1 e sua capacidade de fazer curvas rápido, o carro tem menos de 600 kg, mais 1.000 kg de downforce (N.d.T.: força vertical descendente), tem no total 1.600 kg, e isso produz um bom grip de pneus.
Mas o GT-R é um automóvel de produção seriada comum, não pode ter 1.000 kg de downforce, mas com 1.700 kg de massa, ter bom grip, portanto o grip é importante, na sua essência para desempenho, sei que baixo peso favorece aceleração e frenagem, todos dizem isso, mas capacidade de curvas... veja o F-1, sem downforce, não teria mesma capacidade de curvas.
O ponto mais importante é a carga sobre os pneus, produzindo grip.

Pergunta 2) Portanto, qual o melhor caminho para reduzir peso e fazer o R35 ter melhor desempenho?


R2
) Kazutoshi menciona novamente o carro de Fórmula 1, sua massa, mais o downforce, graficamente.

Depois mostra o package do GT-R, com pneus aro 20”, onde buscaram o melhor grip não somente para piso seco, mas para chuva e neve também. Enfatiza que o peso na roda, mais a área do pneu, é o que lhe dará o grip adequado.
O package do GT-R tem 1.700 kg, mais 485 hp, mais bons freios.
Baixo peso é bom, muitos dizem, jornalistas dizem, concordo, mas o bom desempenho em curva é ditadao pela área de contato dos pneus, definida pelo peso por roda, basicamente o que defendemos.

Pergunta 3) Na sua resposta anterior, o Sr. pareceu contar-nos que os 1.700 kg de peso do GT-R, mais os 485 hp, foram definidos como ponto de partida do projeto. Está correto?


R3
: Você sabe, projetei o Nissan Primera, depois o Nissan da categoria Le Mans, que tinha 850 kg de massa, mais 3,5 t de downforce, totalizando 4.300 kg. Depois fiz Fórmula Nippon, Japanese GT Championship e em cada ano, tive sucesso e vencemos os campeonatos.

No GT-R, em todas as condições, você se sentirá seguro, constantemente seguro, acredito. Defino o GT-R como um supercarro multidesempenho.

Pergunta 4) Por que o senhor optou por um V-6 e não por mais cilindros?


R4
: Comparamos configurações V-6, V-8 e V-10. Qual packaging era melhor para o GT-R? Buscávamos cargas constantes nos eixos e sua distribuição. O transeixo e a transferência de peso foram determinantes para o peso do motor e aí, o V-6 mostrou-se melhor, em termos de packaging, considerando um transeixo montado sobre o eixo traseiro. Lembre-se, o equilíbrio é muito importante e não somente o peso unitário do motor.

Esse equilíbrio não é somente peso do motor, mas CG também. Equilíbrio do package foi fundamental na escolha pelo V-6 e o desempenho, com dois turbos.

Pergunta 5) E sobre o transeixo, alguns concorrentes optam por transmissões de 7 ou 8 velocidades, por que o GT-R tem somente 6?


R5
: Um ponto muito importante. Se faço um motor de ótimo desempenho, preciso de uma transmissão de ótima performance, mas a quantidade de marchas já não é tão relevante. Se a curva de torque, não for plana, seriam necessárias mais marchas, mas com uma curva de torque bastante plana, caso do GT-R, graças ao turbo, com seis marchas é suficiente e essa combinação lhe propicia menor consumo.

Entenda que não analisamos o motor sozinho e a transmissão, por si, mas a melhor combinação dos dois, no package do GT-R.

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