aerodynamika

Przedni róg bolidu Formuły 1, detal ukazujący wieloelementowe powierzchnie aerodynamiczne

Każda powierzchnia na nowoczesnym F1 samochód jest przemyślaną decyzją aerodynamiczną, począwszy od przednich płyt końcowych skrzydła, aż po wylot układu wydechowego.

Aerodynamika jest najważniejszą dyscypliną sportów motorowych we współczesnej Formule 1. Różnica między przodem a tyłem pola startowego jest teraz mierzona w kilku punktach siły docisku, a każdy element nadwozia samochodu ma na celu usprawnienie przepływu powietrza. Od Grahama HillPierwsze próbne skrzydła Monaco od 1968 r. do podłóg z efektem gruntu ponownie wprowadzonych w 2022 r., F1 projektowanie aerodynamiczne jest jedną z głównych dziedzin sportu.

Co oznacza aerodynamika w Formule 1?

W Formule 1 aerodynamika to nauka o tym, jak powietrze przepływa wokół i pod samochodem, a jej celem jest osiągnięcie dwóch sprzecznych celów: docisku aby docisnąć opony do drogi i zwiększyć prędkość pokonywania zakrętów oraz zminimalizować przeciągnij aby samochód mógł przyspieszyć i osiągnąć konkurencyjną prędkość maksymalną. Inżynierowie spędzają sezon na poszukiwaniu drobnych ulepszeń w stosunku tych dwóch czynników, ponieważ samochód, który generuje większą siłę docisku przy tym samym oporze powietrza, jest szybszy wszędzie.

Dwie siły, które definiują F1 aerodynamika

Siła docisku

Docisk to siła aerodynamiczna skierowana w dół, generowana, gdy samochód przesuwa powietrze nad ukształtowanymi powierzchniami, przede wszystkim przednim i tylnym skrzydłem oraz podłogą. F1 Samochody mogą generować docisk wielokrotnie przewyższający ich masę własną przy dużych prędkościach. To dodatkowe obciążenie pionowe zapewnia ogromną przyczepność boczną, dlatego samochód Grand Prix może osiągać prędkości w zakrętach, które wyrzuciłyby samochód drogowy z toru.

Przeciągnij

Opór aerodynamiczny to opór aerodynamiczny, jaki napotyka samochód, gdy przeciska się przez powietrze. Rośnie on proporcjonalnie do kwadratu prędkości, dlatego osiągi na prostej są nieproporcjonalnie wrażliwe na opór aerodynamiczny samochodu. Każdy element skrzydła, każdy kanał i każde wybrzuszenie na F1 samochód jest kompromisem: generuje pewną użyteczną siłę docisku lub przepływ chłodzenia, jednocześnie przyczyniając się do nieuniknionego oporu.

Krótka historia F1 aerodynamika

1968: pierwsze skrzydła

Aerodynamika jako poważna F1 dyscyplina rozpoczęła się w Monako w maju 1968 roku, kiedy Graham HillLotus 49B miał skromny przedni spojler i mały tylny spojler. Wkrótce pojawiły się regulowane skrzydła, montowane bezpośrednio do zawieszenia dla uzyskania maksymalnego efektu. Seria usterek konstrukcyjnych wymusiła FIA aby mogły się szybko poruszać, a od 1969 r. skrzydła musiały być zintegrowane z nadwoziem i pozostać nieruchome.

1977–1982: era efektu przyziemnego

Lotus 78 Colina Chapmana w 1977 roku wprowadził nowy pomysł: ukształtowanie spodu bocznych owiewek w odwrócone spojlery aerodynamiczne, aby przyspieszyć przepływ powietrza pod samochodem, tworząc strefę niskiego ciśnienia, która przyssała całe podwozie do nawierzchni. Jego następca, Lotus 79, zdominował sezon 1978. Konkurencyjne zespoły kontynuowały prace, wprowadzając coraz bardziej ekstremalne, opływowe podłogi, aż obciążenia w zakrętach przekroczyły możliwości bezpiecznego przenoszenia obciążeń przez ludzkie ciało i technologię podwozi z lat 1970., a FIA zakazała stosowania opływowych podłóg i nakazała płaskie podwozie w sezonie 1983.

1983–2021: aerodynamika oparta na skrzydłach

Przez prawie cztery dekady F1 Samochody generowały większość docisku dzięki złożonej hierarchii elementów nadwozia, kaskad przednich skrzydeł, osłon, łopatek skrętnych i tylnych skrzydeł. Ta filozofia zaowocowała pięknie wyrzeźbionymi samochodami, ale jednocześnie stworzyła kluczowy problem tego sportu: turbulentny ślad aerodynamiczny samochodu jadącego z przodu niszczył aerodynamikę samochodu jadącego z tyłu, co niezwykle utrudniało trzymanie się za nim i uniemożliwiało wyprzedzanie.

2022: powrót efektu przyziemnego

Przepisy techniczne z 2022 roku ponownie wprowadziły wpływ przyziemienia zgodnie z przepisami FIA. Podłogi zostały przekształcone w tunele Venturiego, przednie skrzydło zostało uproszczone, a deski barkowe zostały zakazane. Około 60 procent nowoczesnego F1 Siła docisku samochodu pochodzi teraz z podłogi, a nie ze skrzydeł, a ślad, który pozostawia, został zaprojektowany tak, aby był znacznie czystszy dla jadącego za nim samochodu. Porpoising, czyli aerodynamiczne odbijanie się od podłoża przy dużej prędkości, stało się kluczowym wyzwaniem technicznym pierwszego sezonu, w którym obowiązywały nowe przepisy, i wymusiło zmiany wysokości zawieszenia w całym zespole.

Główne elementy aerodynamiczne nowoczesnego samochodu F1 wózek

  • Przednie skrzydło: ustala równowagę samochodu i strukturę przepływu, od której zależy wszystko, co dzieje się dalej;
  • Tunele podłogowe i Venturiego: główne źródło docisku od 2022 r., zapewniające przyczepność przy minimalnym oporze powietrza;
  • Diffuser: rampa z tyłu podłogi, która rozszerza przepływ powietrza z powrotem do ciśnienia otoczenia i zwiększa wydajność podłogi;
  • Skrzydło tylne: dodaje docisku i do 2025 roku gościł DRS aparat;
  • Kanały boczne i wloty: kieruje strumień powietrza chłodzącego, kierując jednocześnie przepływ zewnętrzny w stronę diffuser;
  • Skrzydło belkowe: dolny element tylnego skrzydła, który łączy tylne skrzydło i diffuser przepływy.

Dlaczego aerodynamika decyduje o mistrzostwie

Ponieważ opony, silniki i przełożenia skrzyni biegów są bardziej ujednolicone niż kiedykolwiek wcześniej, aerodynamika to obszar, w którym zespoły mają największą swobodę, a co za tym idzie, największą wydajność do wykorzystania. Jedna dziesiąta wydajności docisku na okrążeniu może stanowić różnicę między pole i P5. Czas spędzony w tunelu aerodynamicznym jest ograniczony dla każdego zespołu przepisami dotyczącymi testów aerodynamicznych, a testy CFD są ograniczone budżetowo, co zmusza inżynierów do bezwzględnego ustalania priorytetów. Zespoły, które wypełniają swój harmonogram testów eksperymentami o najwyższej wartości, konsekwentnie uzyskują najlepsze wyniki w ciągu sezonu.

Najnowsze wiadomości z zakresu aerodynamiki

Często zadawane pytania na temat F1 aerodynamika

Kiedy aerodynamika pojawiła się w Formule 1?

Formalny rozwój aerodynamiki rozpoczął się w Monako w maju 1968 r., kiedy Graham HillLotus 49B miał mały przedni spojler i tylny spojler. Później pojawiły się regulowane skrzydła mocowane do zawieszenia, ale zostały wycofane w 1969 roku z powodu kilku usterek konstrukcyjnych.

Czym jest efekt przyziemny w Formule 1?

Efekt przypowierzchniowy to siła docisku generowana przez ukształtowanie spodu samochodu w formie odwróconego profilu aerodynamicznego, który przyspiesza przepływ powietrza pod podwoziem, tworząc strefę niskiego ciśnienia, która przywiera do drogi. Lotus był pionierem tego rozwiązania w 1977 roku, a przepisy z 2022 roku przywróciły je.

Gdzie powstaje większość docisku w nowoczesnym samochodzie? F1 Skąd pochodzi samochód?

Od 2022 r. F1 W samochodach około 60 procent docisku pochodzi z podłogi i tuneli Venturiego, a nie z przednich i tylnych błotników. Przed 2022 rokiem dominującym źródłem docisku były błotniki i górna część nadwozia.

Czym jest brudne powietrze w Formule 1?

Zanieczyszczone powietrze to turbulentny ślad aerodynamiczny pozostawiany przez samochód jadący z przodu. Zaburza on powierzchnie aerodynamiczne samochodów jadących tuż za nim, zmniejszając ich docisk i utrudniając bliskie wyprzedzanie. Przepisy na rok 2022 zostały opracowane specjalnie po to, aby pozostawić czystszy ślad aerodynamiczny i ułatwić wyprzedzanie.

Czym jest morświnowanie?

Porpoising to pionowe drgania samochodu z dużą prędkością, powstające, gdy docisk aerodynamiczny zostaje zahamowany, gdy podłoga zbliża się zbyt blisko drogi, a następnie odskakuje, co powoduje odbicie samochodu. Zjawisko to zdefiniowało sezon 2022 i zmusiło zespoły do ​​podniesienia wysokości zawieszenia i usztywnienia podłogi, aby kontrolować ten efekt.

W jaki sposób regulowany jest rozwój aerodynamiczny?

FIA ogranicza zarówno czas spędzony w tunelu aerodynamicznym, jak i przebiegi CFD poprzez przepisy dotyczące testów aerodynamicznych, które są powiązane z pozycją w mistrzostwach, dzięki czemu zespoły z lepszych pozycji mają mniej czasu na testy. Koszty są również ograniczone przepisami finansowymi.

Ostatnio zaktualizowany: