O efeito solo é um fenômeno aerodinâmico referente à sustentação e arrasto de uma superfície em movimento próximo ao solo, como a asa de um aerodino (sustentação aerodinâmica) ou a face interna do plenum de uma embarcação de amortecimento (sustentação aerostática). O efeito solo pode ser usado para gerar downforce no caso de um carro de corrida .
O efeito de solo é conhecido na aviação desde a década de 1920. Em 1921, Carl Wieselsberger deu uma explicação teórica do efeito de solo e também foi descrito pelo francês Le Sueur em 1934 em um relatório traduzido para o inglês pelo NACA .
Em 1935, o engenheiro finlandês T. Kaario produziu uma série de dispositivos de efeito de solo montados em esquis (aerosledge). Alguns veículos experimentais foram construídos na Escandinávia e na Finlândia antes de 1940 . Na década de 1960, progressos significativos foram feitos, notadamente por Rostislav Alekseev na URSS e pelo alemão Alexander Lippisch , trabalhando nos Estados Unidos. Sua influência no design dos efeitos de solo ainda é perceptível hoje.
Muitos pássaros usam o efeito solo voando perto da água. Eles podem voar ao nível da água também para voar contra o vento com menos esforço (o vento é mais fraco na superfície).
Em geral, ao se mover horizontalmente, uma asa ligeiramente inclinada gera uma força para cima. Essa força, sustentação, origina-se da deflexão para baixo da massa de ar abaixo da asa conforme ela avança. Quando a asa se move perto do solo, o deslocamento vertical do ar é limitado e a pressão sob a asa aumenta (efeito almofada de ar). Este aumento na diferença de pressão sob a asa e sobre a asa aumenta o efeito da deflexão da massa de ar e, portanto, aumenta a força dirigida para cima. Quanto mais próxima a pipa estiver do solo, mais pronunciado será o efeito de solo.
Na aeronáutica, no caso de aeronave de efeito solo , o vôo próximo ao solo aumenta ligeiramente a inclinação de sustentação (a sustentação é maior na mesma incidência), o que possibilita, em igual sustentação, reduzir a sustentação. Ângulo de incidência e deflexão e, portanto, arrasto induzido pela sustentação. Isso melhora a suavidade (a razão de elevação / arrasto) da máquina e economiza combustível para aumentar o alcance ou a massa transportada.
Segundo Maurice Le Sueur (1934): “Um vasto campo se abre ao imaginário dos inventores. A interferência do solo reduz significativamente o nível de potência necessário; o transporte rápido e econômico é obtido pelo projeto de uma aeronave que voa constantemente perto do solo. À primeira vista, isso pode parecer perigoso porque o solo nem sempre é plano e o vôo baixo não deixa muita liberdade de manobra. Mas para máquinas grandes, vale a pena tentar ... ” .
Tipos de efeitos aerodinâmicos do soloEste fenômeno é aproveitado por aviões de efeito solo , em inglês WIG (Wing In Ground effect) ou GEA (Ground Effect Aircraft):
Esses dispositivos são projetados para voar em baixa altitude sobre a água (entre um quinto e um décimo de sua envergadura, ou até menos). A potência instalada não permite que as máquinas de pequena escala voem para fora do efeito do solo, o arrasto induzido pela sustentação sendo então muito alto.
A elevação é obtida pelo diferencial de pressão que existe entre o ar externo e o ar soprado em um recinto quase fechado ou plenum por um motor acionando um ventilador de elevação. Tal como acontece com uma máquina de asa rotativa (um helicóptero), a elevação não depende da velocidade da máquina, mas da operação do soprador.
No desporto motorizado, o efeito solo é utilizado para aumentar a aderência ( aderência ) dos pneus (para aumentar o nível de velocidade permitido nas curvas, acelerações e travagens). O fundo plano é rodeado por saias laterais para canalizar o ar que passa por baixo do carro. À medida que o fundo plano sobe sobre a traseira, o aumento na seção transversal entre o solo e o fundo plano causa uma diminuição local na pressão do ar que mantém o carro no solo.
Essa técnica, desenvolvida por Colin Chapman , no Lotus 78 e no Lotus 79 , aumenta a força descendente aerodinâmica dos ailerons , que não são de fato efeito solo. Na Fórmula 1 , o efeito solo foi gradualmente limitado antes de ser banido em 1982, e o uso de saias proibido.
O Brabham BT 46 B demonstrou o efeito ótimo do efeito solo; neste monolugar de Fórmula 1 criado em 1978, a depressão desejada entre o solo e o fundo plano era proporcionada por uma turbina de sucção acionada pelo motor. A eficiência desse sistema foi tanta que o carro participou de apenas um Grande Prêmio, o Grande Prêmio da Suécia , dirigido por Niki Lauda que venceu, antes de ser declarado proibido de participar da corrida.
O Chaparral 2J foi o primeiro carro de corrida equipado com esse sistema em 1970. Correndo na América do Norte na categoria CanAm , também foi proibido devido ao seu desempenho excessivo. O downforce foi assegurado por dois ventiladores auxiliares atrelados a motores de 2 tempos de motos de neve que garantiram uma elevação negativa igual ao peso do carro. Em caso de falha desses auxiliares (o que acontecia ocasionalmente) o carro ficava impossibilitado de dirigir e tinha que desistir. As “saias” Lexan (um então revolucionário plástico do tipo policarbonato semiflexível criado pela divisão de Plásticos da General Electric ) foram baixadas até o solo para otimizar o efeito de sucção. Os adversários reclamaram das projeções de cascalho sugadas pelos poderosos torcedores, que literalmente os metralharam.
Curiosamente, o Red Bull X2010 (in) , um carro que aparece no videogame Gran Turismo 5 , também usa a técnica do "vácuo", mas tal carro alcançaria os limites do que um corpo humano poderia suportar, notadamente com uma aceleração lateral de 8 g nas curvas.