Walka z powietrzem

R E K L A M A

By zwiększyć bezpieczeństwo w Formule 1, przed tym sezonem próbowano ograniczyć poziom siły docisku. Nowe przepisy nie zmniejszyły jednak wpływu aerodynamiki na osiągi na torze. Wprost przeciwnie – wyzwanie dla inżynierów jest teraz większe. Frank Dernie z WilliamsF1 mówi: “Musieli znaleźć rozwiązania pozwalające odzyskać utracony docisk. To nie było łatwe zadanie.”

W twardej walce o sekundy w Formule 1 aerodynamika odgrywa nawet ważniejszą rolę niż opony i silnik. Szybki samochód wymaga odpowiednich ustawień: tylne skrzydło można ustawić na 20, a przednie na 100 różnych sposobów. Moc silnika od zawsze była kluczem do osiągów samochodu, ale obecnie aerodynamika odgrywa nawet większą rolę.

Aerodynamika jest tak bardzo istotna, bo to od niej zależy siła, z jaką samochód jest dociskany do toru. Ma to bezpośredni wpływ na drogę hamowania i prędkości w zakrętach. Eksperci szacują, że 80% przyczepności samochodu bierze się z aerodynamiki, a tylko 20% z opon. Poszukiwanie większego docisku stało się obsesją całych poświęconych temu działów w zespołach F1. Ale docisk to nie wszystko: w Formule 1 kluczem jest odpowiedni kompromis – w tym przypadku pomiędzy największą możliwą siłą docisku oraz najmniejszym możliwym oporem powietrza. Węzeł Gordyjski niełatwy do przecięcia. Nie ma idealnych ustawień przystosowanych do każdego toru, do każdej sekcji danego toru. Krótko mówiąc sekretem sukcesu jest większe zbliżenie się do ideału niż w przypadku konkurencji.

Podstawowa zasada w aerodynamice samochodu wyścigowego jest względnie prosta. Działa tak samo, jak w samolocie – tyle, że na odwrót. Powierzchnie skrzydeł są wypukłe od spodu, przez co powietrze przepływające pod skrzydłem płynie szybciej i ma dłuższą drogę do przebycia. To wytwarza podciśnienie, które przysysa samochód do toru i generuje odpowiednią przyczepność pozwalającą na szybkie pokonywanie zakrętów, nawet przy przeciążeniach bocznych sięgających 4G – samochód drogowy wpada w poślizg już przy 1G, nawet jeśli jest wyposażony w sportowy układ jezdny. Aerodynamika ma zatem za zadanie nie tylko poprawę osiągów samochodu, ale i zwiększenie bezpieczeństwa.

Tylne skrzydło wytwarza ponad jedną trzecią całego docisku, ale jednocześnie generuje największy opór. Dlatego właśnie tutaj zachodzą największe zmiany z wyścigu na wyścig, w poszukiwaniu odpowiedniego kompromisu pomiędzy dociskiem i prędkością. Generalna zasada jest prosta: na torach ulicznych i obiektach z ciasnymi zakrętami skrzydła ustawiane są bardziej pionowo, a na szybkie tory z długimi prostymi i szybkimi łukami bardziej płasko – tak jak w przypadku Grand Prix Włoch na Monzy. Dwadzieścia pięć procent docisku wytwarzane jest przez przednie skrzydło, za wyjątkiem sytuacji, kiedy samochód jedzie bezpośrednio za pojazdem rywala. Tył poprzedzającego samochodu wytwarza zawirowania powietrza – tzw. “brudne powietrze” - które zmniejszają efektywność przedniego skrzydła samochodu jadącego z tyłu do 10%. To główna przyczyna, dla której wyprzedzanie w F1 jest takie trudne. Siła docisku zwiększana jest przez dyfuzor, którego tunel i kanały skierowane są do góry, a przepływające nimi powietrze przysysa tył samochodu do toru. W ten sposób powstaje 40% siły docisku.

Producenci cywilnych samochodów także koncentrują się na podwoziu. Odpowiednio ukształtowane elementy redukują opory w przepływie powietrza i zmniejszają niepotrzebną siłę nośną – odwrotność siły docisku. Samochody F1 przy szybkiej jeździe przysysane są do toru, auta cywilne na odwrót. “Im 'gładsze' podwozie, tym szybciej powietrze przepływa pod samochodem,” wyjaśnia Dr Christoph Lauterwasser z Centrum Technologii Allianz (AZT). “W ten sposób powstaje podciśnienie, tak jak w F1, które ogranicza siłę odrywającą samochód od nawierzchni. To zapewnia większą stabilność prowadzenia przy dużych prędkościach.”

Mały deflektor umieszczony pomiędzy przednim kołem a wlotem powietrza do chłodnic może w pewnych warunkach mieć większy wpływ na osiągi samochodu niż dodatkowe konie mechaniczne – dlatego aerodynamika jest jednym z najważniejszych elementów przy projektowaniu samochodu F1. Odpowiednio szybki rozwój jest możliwy tylko w przypadku zespołów z własnym tunelem aerodynamicznym. Koszt? Około 45 milionów euro. Inżynierowie używają tuneli nie tylko do testowania elementów zaprojektowanych komputerowo, ale także na przykład do badania wpływu zmiennych podmuchów wiatru na stabilność samochodu. Poświęcenie ludzi walczących z przepływem powietrza jest niesamowite – spędzają 13 000 godzin rocznie w tunelu aerodynamicznym.

Zakres usług “oferowanych” przez nowoczesne tunele także potrafi przyprawić o zawroty głowy. Tunel zespołu WilliamsF1 w Grove wyposażony jest w 60-tonowy wiatrak i silnik o mocy 4000 KM, który może symulować także huragany.

Czy wiesz, że...

... dzięki sile docisku generowanej przez skrzydła samochód Formuły 1 mógłby przy prędkości 180 km/h (teoretycznie) jechać po suficie, do góry nogami?