Аэродинамика

Деталь переднего крыла болида Формулы-1, демонстрирующая многоэлементные аэродинамические поверхности.

Каждая поверхность в современном стиле F1 Конструкция автомобиля – это продуманное аэродинамическое решение, начиная от торцевых пластин переднего крыла и заканчивая выходным отверстием выхлопной трубы.

Аэродинамика — это важнейшая дисциплина, определяющая эффективность современных болидов Формулы-1. Разница между передней и задней частью стартовой решетки теперь измеряется несколькими показателями прижимной силы, и каждая деталь кузова автомобиля создана для того, чтобы помочь воздушному потоку выполнять более полезную работу. (Из статьи Грэма) Hillпервые неуверенные крылья в Monaco С 1968 года по 2022 год были вновь введены в эксплуатацию этажи с эффектом земли. F1 Аэродинамический дизайн является одной из главных «гонок вооружений» в этом виде спорта.

Что означает аэродинамика в Формуле-1?

В Формуле-1 аэродинамика — это изучение и управление потоками воздуха вокруг и под автомобилем, преследующее две противоречащие друг другу цели: создание прижимная чтобы прижать шины к дороге и увеличить скорость прохождения поворотов, а также минимизировать дорогой Таким образом, автомобиль может разгоняться и достигать конкурентоспособной максимальной скорости. Инженеры целый сезон работают над мельчайшими улучшениями соотношения между этими двумя параметрами, потому что автомобиль, создающий большую прижимную силу при том же аэродинамическом сопротивлении, быстрее везде.

Две силы, которые определяют F1 аэродинамика

Прижимная

Прижимная сила — это аэродинамическая сила, направленная вниз, возникающая, когда автомобиль обтекает воздухом поверхности определенной формы, прежде всего переднее крыло, заднее крыло и днище. Современные F1 На высоких скоростях автомобили могут создавать прижимную силу, в несколько раз превышающую их собственный вес. Эта дополнительная вертикальная нагрузка обеспечивает огромное боковое сцепление, поэтому болид Гран-при может проходить повороты на таких скоростях, которые выбили бы с трассы обычный дорожный автомобиль.

Перетащите

Сопротивление воздуха — это аэродинамическое сопротивление, с которым сталкивается автомобиль при движении сквозь воздух. Оно возрастает пропорционально квадрату скорости, поэтому динамика движения по прямой непропорционально сильно зависит от показателя сопротивления автомобиля. Каждый элемент крыла, каждый воздуховод и каждый выступ на... F1 Автомобиль представляет собой компромисс: он создает полезную прижимную силу или охлаждающий поток, но при этом неизбежно создает некоторое аэродинамическое сопротивление.

Краткая история F1 аэродинамика

1968 год: первые крылья

Аэродинамика как серьезное направление F1 Дисциплина в Монако зародилась в мае 1968 года, когда Грэм HillLotus 49B от компании Lotus имел скромное переднее крыло и небольшой задний спойлер. Вскоре появились регулируемые крылья, устанавливаемые непосредственно на подвеску для достижения максимального эффекта. Серия структурных поломок вынудила компанию Lotus изменить конструкцию. FIA Для быстрого передвижения к 1969 году крылья пришлось интегрировать в кузов, и они должны были оставаться неподвижными.

1977–1982 годы: эра эффекта земли.

В 1977 году Lotus 78 Колина Чепмена представил новую идею: нижняя часть боковых обтекателей приобрела форму перевернутых аэродинамических профилей, ускоряющих поток воздуха под автомобилем и создающих зону низкого давления, которая прижимала все шасси к дороге. Его преемник, Lotus 79, доминировал в 1978 году. Команды-соперники последовали его примеру, постепенно внедряя все более экстремальные обтекатели днища, пока нагрузки при прохождении поворотов не превысили возможности человеческого тела и технологий шасси 1970-х годов, после чего FIA запретила обтекатели и ввела обязательное использование плоских днищ с 1983 года.

1983–2021: аэродинамика, определяемая крылом

На протяжении почти четырех десятилетий F1 Большую часть прижимной силы автомобили создавали за счет сложной иерархии элементов кузова: верхней части, каскадов передних крыльев, боковых дефлекторов, поворотных лопаток и задних антикрыльев. Эта философия позволила создать автомобили с великолепной аэродинамикой, но также породила главную проблему этого вида спорта: турбулентный след от лидирующего автомобиля разрушал аэродинамику автомобиля позади, делая движение вплотную крайне сложным и исключая возможность обгона.

2022 год: возвращение эффекта приземления

В техническом регламенте 2022 года вновь был введен эффект прижимной силы в соответствии с требованиями FIA. Пол был изменен на аэродинамические трубы Вентури, переднее крыло было упрощено, а боковые дефлекторы были запрещены. Около 60 процентов современного самолета F1 Теперь прижимная сила автомобиля создается днищем, а не крыльями, а создаваемый им след значительно чище для следующего за ним автомобиля. Подпрыгивание на высокой скорости, аэродинамическое раскачивание, стало определяющей технической проблемой первого сезона по новым правилам и вынудило всех участников гонки внести корректировки в высоту дорожного просвета.

Основные аэродинамические компоненты современного F1 автомобиль

  • Переднее крыло: устанавливает баланс автомобиля и структуру потока, от которой зависит все, что находится ниже по течению;
  • Напольные и туннели Вентури: с 2022 года является основным источником прижимной силы, обеспечивающим сцепление с минимальным сопротивлением воздуха;
  • Diffuser: пандус в задней части пола, который расширяет воздушный поток до атмосферного давления и многократно повышает эффективность пола;
  • Заднее крыло: увеличивает прижимную силу и до 2025 года принимал у себя DRS привод;
  • Боковые обтекатели и воздухозаборники: маршрут охлаждающего воздуха, направляя внешний поток к diffuser;
  • Крыло балочной конструкции: нижний элемент заднего крыла, соединяющий заднее крыло и diffuser потоки.

Почему аэродинамика решает исход чемпионата

Поскольку шины, двигатели и передаточные числа коробок передач стандартизированы как никогда строго, именно в аэродинамике у команд есть наибольшая свобода действий и, следовательно, наибольший потенциал для повышения производительности. Разница в одну десятую доли эффективности прижимной силы на круге может стать решающей. pole и P5. Время работы в аэродинамической трубе ограничено для каждой команды в соответствии с Регламентом аэродинамических испытаний, а расчеты CFD ограничены бюджетом, что вынуждает инженеров безжалостно расставлять приоритеты. Команды, которые заполняют свой график испытаний наиболее ценными экспериментами, стабильно добиваются наилучших результатов в течение сезона.

Последние новости в области аэродинамики

Часто задаваемые вопросы о F1 аэродинамика

Когда аэродинамика впервые появилась в Формуле-1?

Официальная разработка аэродинамики началась в Монако в мае 1968 года, когда Грэм HillLotus 49B от компании Lotus имел небольшое переднее крыло и задний спойлер. Позже появились регулируемые крылья, установленные на подвеске, но они были запрещены в 1969 году после нескольких случаев поломки конструкции.

Что такое эффект близости к земле в фазе F1?

Эффект прижимной силы — это прижимная сила, создаваемая за счет придания днищу автомобиля формы перевернутого аэродинамического профиля, ускоряющего поток воздуха под шасси и создающего зону низкого давления, которая прижимает автомобиль к дороге. Компания Lotus впервые применила этот эффект в 1977 году, а в регламенте 2022 года он был вновь введен.

Где сосредоточена большая часть прижимной силы на современном автомобиле? F1 Откуда эта машина?

Начиная с 2022 года F1 В автомобилях примерно 60 процентов прижимной силы создается днищем и его туннелями Вентури, а не передними и задними антикрыльями. До 2022 года основным источником прижимной силы были антикрылья и верхняя часть кузова.

Что такое грязный воздух в F1?

Загрязненный воздух — это турбулентный след, оставляемый впереди идущим автомобилем. Он нарушает аэродинамические поверхности любого автомобиля, едущего следом, уменьшая их прижимную силу и затрудняя движение вплотную. Правила 2022 года были разработаны специально для того, чтобы оставлять более чистый след и улучшать обгоны.

Что такое выпрыгивание из воды под водой (дельфинирование)?

Подпрыгивание — это высокоскоростное вертикальное колебание автомобиля, использующего эффект прижимной силы, возникающее, когда прижимная сила срывается из-за слишком близкого расположения днища к дороге, затем происходит отпускание, и автомобиль отскакивает. Это явление стало определяющим в сезоне 2022 года и вынудило команды увеличить дорожный просвет и усилить днище, чтобы контролировать этот эффект.

Как регулируется аэродинамическое развитие?

FIA ограничивает как время, проводимое в аэродинамической трубе, так и время, затрачиваемое на расчеты CFD, в соответствии с Регламентом об аэродинамических испытаниях, который привязан к месту в чемпионате, так что команды, занимающие более высокие места, получают меньше времени на испытания. Расходы также ограничены Финансовым регламентом.

Последнее обновление: