Команды «Формулы-1» массово переходят на Z-образное днище. Площадь меньше, а прижима больше, как?
Прошло только две гонки сезона, а уже виден тренд по использованию однотипного решения в области краев днища. В Имоле и «Феррари», и «Уильямс» представили днище, которое по краям напоминало букву «Z», если смотреть сверху, что привело их в соответствие с тем, что уже использовали «Мерседес», «Ред Булл», «Астон Мартин», «Альфа Таури» и «Альпин». Сопротивляются пока лишь «Макларен», «Альфа Ромео» и «Хаас».
Z-образные вырезы по бокам днища (показаны на рисунке ниже) фактически уменьшают его площадь. Правила 2021 года предусматривают только то, что днище не должно выходить за условную диагональную линию, проведенную между двумя точками спереди (180 см назад от линии передней оси) и сзади днища (перед задним колесом, на 100 мм в глубь от передней точки).
Очевидно, что прямая линия, проведенная между этими двумя точками, увеличит площадь днища. Так зачем же командам вырезать из этого участка отверстия?
Прижимная сила, создаваемая днищем, кратна отрицательному давлению, создаваемому днищем, и площади днища, на которую действует давление. Z-образный край обязательно уменьшает площадь днища, поэтому косвенно увеличивается отрицательное давление на величину, превышающую общую прижимную силу, чем теряется из-за уменьшения площади. В противном случае это решение бы никто не использовал.
Есть несколько механизмов, с помощью которых Z-образный вырез может улучшить характеристики днища. Сам вырез, работая в комбинации с лопастями на его вершине, может создать вихрь вращающегося воздуха, который затем всасывается в нижние боковые кромки днища, помогая тем самым герметизировать его, удерживая таким образом отрицательное давление.
Эти вихри образуют виртуальные «юбки» (названные так в честь физических резиновых / керамических юбок, которые были запрещены в 1980-х годах), поддерживающие поток воздуха в основной части днища. Чем быстрее этот поток, тем больше прижимная сила. Работа по созданию вихрей на внешних краях днища ранее выполнялась прорезями в нем, которые были запрещены в этом году.
Также может случиться так, что обычный диагональный край днища создаст проблемы, связанные с воздушным потоком, поскольку он движется назад по уменьшающейся в ширине части днища. Когда команды впервые приступили к моделированию воздушного потока, то некоторые сообщали о феномене флаттера, когда воздушный поток циклически отражался при достижении определенной критической скорости воздушного потока. Возможно, Z-образное днище останавливает этот процесс, делая поток более чистым и, следовательно, более эффективным.
Такая конфигурация позволяет выровнять кромку днища относительно центральной планки, таким образом сохраняя площадь, по которой проходит поток под днищем.
Между автомобилями существует большая разница в том, как далеко назад расположена буква Z, что, возможно, отражает разные уровни чувствительности к явлению. Дальше всего применяют его в «Уильямсе».
«Уильямс» смог в Имоле даже провести обе машины во второй сегмент. Команда рапортовала об успехе выреза. «Феррари» оставила решение после пятничных практик.
Как скоро «Макларен», «Альфа» и «Хаас» присоединятся к клубу Z?
Можете объяснить это предложение?