Оказывается, новые правила «Ф-1» чуть не уничтожили преимущество «Мерседеса». Создатель болида рассказал все
От концепции до ключевого элемента машины.
Со стартом сезона 2019 года в «Формуле-1» ожидалось продолжение войны между концепциями машин от «Мерседеса» и «Феррари». Немцы много лет предпочитали разрабатывать шасси с максимально разрешенной правилами длиной, самой низкой подвеской и минимальным углом наклона, в то время как итальянцы выбирали более агрессивный уклон и более высокую подвеску. Список различий увеличился после внесения в правила поправок по конструкции передних антикрыльев: «красные» с «серебряными» вновь разошлись в трактовках регламента.
На тестах болид «Феррари» оказался быстрейшим, но «Мерседес» подошел к делу с другой стороны и сделал ставку не на чистую скорость, а на планомерное развитие и изменение машины в соответствии с условиями автодромов. В результате итальянцы на трех стартовых Гран-при сезона столкнулись с проблемами с балансом и прогревом шин (еще их дважды подвел двигатель), и немцы спокойно оформили четыре дубля подряд. Именно «серебряные стрелы» возглавляют общий зачет и Кубок конструкторов.
С ориентацией на постоянный прогресс важнейшей фигурой в «Мерседесе» сейчас стал технический директор Джеймс Эллисон (на фото, к слову, «Феррари» отказалась от него в 2016-м). Английский специалист уже помог «трехлучевым» в прошлом сезоне с поиском лекарства от повышенного износа шин, но в 2019-м перед ним поставили задачу посерьезнее — переделать машину под новые правила. Как же ему это удалось?
Именно об этом Эллисон очень эмоционально рассказал в новой программе Теда Кравица на Sky Sports под названием Ted Development Corner на Гран-при Азербайджана. Джеймс объяснил вообще все: от сути философии болида «Мерседеса» до главных принципов построения нового W10 и его основных фишек.
«Передние колеса производят много возмущений позади себя, – объяснил инженер. – И правила запрещают нам выстраивать корпус вокруг колес, чтобы упорядочить воздушные потоки. Поэтому позади колес образуется аэродинамический хаос. Он бывает двух типов.
Один из них бьет по днищу. Сейчас покажу: вот колесо, которое катится по земле, а вот так на него действует встречный воздух.
Он натыкается на непреодолимое препятствие и не может нырнуть под колесо. Поэтому в результате он обтекает преграду по сторонам — какая-то часть потока направляется влево, какая-то — вправо.
Тот поток, который направляется к машине, сильно снижает аэродинамическую эффективность, если позволить ему попасть под днище, поэтому наша задача состоит в перенаправлении воздуха в другую сторону.
Другие потоки же обтекают шину сверху, а затем начинают с нее «сваливаться».
Этот воздух тоже теряет большую часть энергии и вредит способности генерировать прижимную силу в задней части машины.
Так что фундаментально у аэродинамического пакета болида в передней части два назначения: контролировать поток, идущий в низ шин, и отводить поток, «сваливающйся» сверху шины. И множество закрылков на старом антикрыле предыдущих лет просто помогало нам перенаправлять «нижний» воздух за колесо.
Теперь же правила обязали нас избавиться от закрылков и сложных элементов, потому объем воздуха, который мы можем перенаправить, жестко сократился. Разные команды разработали разные решения, но их вообще великое множество — и часто выбранная версия антикрыла сильно зависела от начальных характеристик машины предыдущего года.
Болиды «Мерседеса» традиционно сильно зависели от эффективности распределения потоков на этих самых закрылках и вообще на пластинах переднего антикрыла. В предыдущие сезоны мы сильно нагружали переднее антикрыло ближе к граничной кромке и разгружали его у соединения с носом. Это была основа философии нашего аэродинамического пакета.
W09
Поэтому когда мы впервые установили на болид антикрыло, созданное по новым правилам, прижимная сила на машине оказалась срезана под корень — наша ключевая особенность исчезла и больше не работала. И когда я говорю «срезана под корень», я имею в виду потерю 2,5 секунды с круга. Это огромная разница! (Для сравнения обладатели поулов в 2019-м в среднем обгоняют своих соперников лишь на 0,1-0,3 секунды). Что еще хуже, все наши предыдущие исследования и разработки в одну секунду оказались абсолютно бесполезными.
Нам пришлось начинать с нуля и заново разрабатывать новые геометрии расположения пластин в соответствии с новыми правилами. Первую версию антикрыла мир мог увидеть во время презентации W10 — мы установили его туда для обкатки. Вы видели его? Боковая пластина на ней даже не направляет поток за пределы машины — все уходило в корпус. На тот момент мы даже решили, что это лучший вариант, и заморозили дальнейшие разработки!
W10
Мы пытались восстановить тот контроль над потоками, который у нас был раньше, и воссоздать те же нагрузки. Но мы не могли куда-то направить воздух с антикрыла. На прояснение данного вопроса ушло еще несколько недель, а то и месяцев.
Но когда мы разобрались, то сумели вернуть большую часть той эффективности, что у нас была раньше. И это стало ключевым моментом для нашего успеха на трассах, которые сильно загружают переднее антикрыло.
Если вы внимательно всмотритесь в нашу машину, то увидите, что в разных гонках мы использовали один и тот же максимально разрешенный правилами уровень высоты антикрыла.
Благодаря ему мы и добивались максимальной нагрузки.
Если свойства трека позволяет нам снять немного нагрузки с задней кромки антикрыла, мы это делаем.
Но в остальном наша философия осталась прежней и аэродинамические характеристики машины сильно зависит от работы антикрыла.
Если же говорить о конструкции других машин, то создание эффекта обтекания колеса — лишь одно из двух важных задач переднего антикрыла. В этом помогает генератор завихрений Y250. Почему его так назвали? В мире инженеров «Формулы-1» типичная ХYZ-координаты располагаются вот так.
Правила запрещают устанавливать пластины в определенном пространстве антикрыла и корпуса. Она располагается на расстоянии в 250 мм от центральной оси машины.
Так что пластины, генерирующие завихреня, начинаются на расстоянии в 250 мм от начала координат от оси Y – потому их и называют Y250. По тем же причинам они выглядят так, словно их обрезали — действие регламента.
Само же завихрение выглядит вот так и направлено справа от колеса.
Оно получается из-за того, что воздух после контакта с пластиной образует область повышенного давления, а за ней вырисовывается область пониженного давления. Поток, как известно, следует из первого во второй. Это завихрение невероятно мощное — настоящее торнадо. Если суметь грамотно обработать его зоной дефлекторов за колесами и направить на днище, то можно сгенерировать много прижимной силы. Так что умная и эффективная разработка мощного Y250 помогает создавать сцепление без увеличения лобового сопротивления.
Правда, под него надо разрабатывать специальную подвеску — из-за генератора вихрей мы и стараемся приподнимать пилоны, чтобы убирать их с дороги потока.
Каждый год люди замечают, что вот эти трубки поднимаются все выше и выше. Просто мы хотим, чтобы поток от Y250 протекал ниже самого низкого пилона. Если маленькое торнадо встретит его на своем пути, то потеряет большую часть мощности.
Кстати говоря, по этим же причинам мы делаем вот такой нос. Для нас важно, чтобы он был как можно прозрачнее с точки зрения аэродинамики и не отнимал поток у Y250 – мы даем генератору вихрей возможность дышать. Потому площадь носа вообще никак не вмешивается в распределение потоков и не забивает воздух у соседа.
По-простому, инженеры стремятся отвести плохие потоки за пределы машины и лучше управлять хорошими для генерирования прижимной силы.
Поток от Y250 идет вот сюда, где и соединяется с дюжинами других вихрей.
Каждый небольшой закрылок на корпусе машины создает свое небольшое торнадо, и главная сложность заключается в управлении ими. Если два мощных вихря потекут в разных направлениях, то они компенсируют друг друга — однако если развернешь их в одну сторону, эффект будет вдвое сильнее. Тем не менее, все эти маленькие закрылки всего лишь придают небольшие улучшения и не влияют глобально на общую прижимную силу— они не входят в понятие «гранд-дизайна» и не оказывают решающего значения.
Явно не стоит выискивать новые мелкие рассекатели и винглеты каждый Гран-при — лучше обратить внимание на форму вот этой зоны.
Она очень узкая. Что мы хотим добиться такой формой? Представим, что зону перед задними колесами срезали.
Мы должны протащить воздушный поток до вот этой зоны с минимальными потерями энергии — чтобы здесь он сохранял примерно те же свойства, что и при контакте с дефлекторами. Если создать область высокой загрузки именно здесь, то она сильно повысит эффективность диффузора, заднего антикрыла и особенно чувствительных зон вроде границы днища.
Вот эта зона между задним колесом и днищем суперважная.
Именно поэтому важно создать такую форму корпуса, чтобы перенести всю энергию созданного Y250 и другими генераторами потока в зону перед задними колесами. Потому боковую часть стремятся сделать как можно уже и особенной формы. Все ради того, чтобы довести воздух в эту зону.
Где он сгенерирует много прижимной силы без повышения лобового сопротивления.
Так наша машина и производит максимальное количество прижимной силы в передней и задней частях.
Еще интересный момент — мы разделили зону верхнего воздухозаборника на три части.
Центральный «треугольник» питает силовую установку, а оставшиеся два по бокам идут в систему охлаждения.
Вот как расположены наши радиаторы и воздуховоды к ним. Благодаря увеличению верхней части мы смогли уменьшить боковые, оптимизовав форму корпуса и повысив эффективность транспортировки воздушных потоков с дефлекторов к задним колесам.
У нас получилась хорошая машина, но, думаю, серия побед в стартовых Гран-при на самом деле заставила нас выглядеть немного сильнее, чем мы есть на самом деле».
Инновационное оружие «Ред Булл» в борьбе с «Феррари» и «Мерседесом». Единственное в пелотоне
Кажется, команда Райкконена сознательно нарушила технический регламент «Формулы-1» в Баку
«Мерседес» привез в Баку уникальное антикрыло. Самое необычное решение в пелотоне
Фото: globallookpress.com/Xavier Bonilla (1); Gettyimages.ru/Mark Thompson (2,6); globallookpress.com/Fernando Pidal/SOPA Images (7)
Спасибо!
Вспоминать, что потом Феттель после тестов в Барселоне признавал, что со старыми шинами и Феррари было бы намного хуже, не стоит, конечно.