У новых болидов «Ф-1» внезапная проблема: галопируют как на кочках при езде по прямой. Симуляторы не предупреждали
Невозможно пофиксить без потерь скорости.
«Формула-1» вступила в новую эру – с потрясающе красивыми машинами, заточенными под снижение расходов, преследование соперников и потенциальные обгоны.
Но новый регламент принес и новые проблемы: «галопирование» (в оригинале porpoising) – подпрыгивание как на волнах.
Вот страдающий в «Феррари» Шарль Леклер:
Или Льюис Хэмилтон в «Мерседесе»:
(Картинка – Autosport, спасибо им)
Такое происходит на стартовой прямой примерно десяток раз подряд – все 350 метров до зоны торможения. Лишь при нажатии на тормоз все прекращается.
Очень грубо – в машине гонщика бросает примерно вот так:
Причина – в революционном аэродинамическом регламенте, упростившем передние антикрылья (и снизившем генерирование прижимной силы спереди) и вернувшем граунд-эффект. Теперь инженеры оставляют минимальный зазор между асфальтом и днищем – для ускорения потока и максимизации эффекта присасывания к треку.
Но когда передняя часть днища присасывается слишком сильно, воздуху становится некуда деваться, и он течет не по задуманным местам еще быстрее, а срывается из-под днища по сторонам. Прижимная сила резко пропадает, машина подскакивает, просвет расширяется, «граунд-эффект» включается вновь – и все повторяется! Снова и снова, пока не заканчивается прямая – в поворотах скорость намного меньше (как и нагрузки), потому болид прижимает не так сильно.
Из-за галопирования многие команды столкнулись с массовыми повреждениями днища – даже спереди в самых крепких частях детали оказывались весьма подбитыми
Асфальт на прямых после дня поездок выглядит вот так:
И ни одна команда не прогнозировала настолько драматичный эффект! Оказывается, на любых стендах и симуляторах покрытие не может воспроизвести жесткость асфальта, потому испытать требуемые нагрузки на пружины и демпферы подвесок оказалось невозможным.
В итоге инсайдеры пишут, будто «Хаас» на обкатке во время съемочного дня даже не мог разогнаться свыше 250 км/ч.
«Большинство из нас как минимум недооценило проблему, прыжки на трассе сильно выше ожидаемых, – прокомментировал шеф «Феррари» Маттиа Бинотто. – Вообще поправить проблему просто: достаточно увеличить дорожный просвет. Но для скорости нужен компромисс: между снижение количества прыжков, и эффективностью болида. Это уже посложнее».
Причина – в настройках (и жесткости) подвесок: «Формула-1» ввела новые правила и в их зоне, а команды, очевидно, разрабатывали пакеты без знания о «галопировании». К тому же, новые 18-дюймовые покрышки тяжелее и потому требуют более жестких пружин.
Можно поставить пружину помячгче для поглощения эффекта прыжка, но тогда днище потеряет в эффективности при генерировании прижимной силы – особенно в среднескоростных и медленных поворотах.
Иронично: однозначная панацея существует – подвеска на гидравлических элементах. Как раз забаненная новым регламентом из-за чрезмерных расходов и гонки вооружений прошлых лет.
Конечно, команды все решат и со временем найдут баланс – и, кажется, именно пионер в обнаружении лучших настроек и выиграет первые Гран-при.
Гнутые подвески – новый тренд «Ф-1». У «Мерседеса» – волнистая, у «Ред Булл» – в форме банана
Дело в том, что уравнения течения жидкости Навье-Стокса являются эллиптическими, и решением в некоторых случаях являются гармонические функции.
В общем, оно и должно было прыгать:)
Был такой случай, при разработке первого реактивного истребителя МиГ-9 была такая история - там струя от двигателя шла под хвостовой балкой. Ну и струя колебалась, в итоге весь самолет на определенных режимах дико трясло. Вызвали будущего академика Келдыша, он и вынес приговор - так и должно быть. В итоге последующие самолеты повторяли схему Курта Танка Та-152 - так появился знаменитый Миг-15 с британскими двигателями, когда британцы решили , что США должны заплатить за устроенный ими послевоенный развал Британской Империи в Корее. А СССР выступал в виде британского прокси, которому правительство лейбористов поставило чуть не две тысячи моторов Нин и лицензию на их производство.
В общем, создатели регламента ошиблись с конфигурацией каналов Вентури, а гидравлические амортизаторы для гашения колебаний теперь запрещены.Говорят, покупали беспрецедентные серверные мощности, моделировали даже поведение двух машин:) Забыли попробовать граничные условия с переменным дорожным просветом:)
Прошу прощения - забыл - революционный проект Курта Танка назывался Та-183. Этот проект заложил основы реактивной сверхзвуковой авиации на следующие 15-20 лет.
Погуглите внешний вид МиГ-9 и Та-183, поймете о чем я. Притом микояновцы делали свою машину на год позже. Курт Танк по факту - лучший авиаконструктор периода второй мировой войны.
Да, это в общем известная проблема, и приводит к массе реальных технических проблем, вроде вибрационного горения в ракетных двигателях и т.п. Причем так устроено теоретическое решение, выйти из этого режима сложно, а войти внего легко. В тех же советских танках, они довольно короткие, легкие, стволы с огромным вылетом - это приводило к раскачке танка после препятствий - так там как только появилась техническая возможность даже на самых ранних послевоенных моделях начали ставить гидравлические амортизаторы на первые катки.
Что по британцам, то там есть известная маскировочная байка. Микоян рассказывал, что выиграл первый мотор Нин от Роллс-Ройса в бильярд у премьера Эттли. И потом его скопировали в СССР. Ну во-первых, это говорит о том, кто такой на самом деле бакинский комиссар Микоян - дореволюционный катала с навыками игры в снукер, играл с английским персоналом бакинской нефтедобычи. Ну а во вторых, англичане передали и технологии производства жаропрочных сплавов нимоник-80, и по официальной версии 40 моторов.
Привело это к двум вещам: в реальности, учитывая массовое производство Миг-15 и одновременное сопровождавшееся сложностями производство советских сильно модифицированных копий этого мотора, выходило, что примерно 2000 таких моторов привезли из Британии тайно для поддержки СССР и Китая в корейской войне против США. Ну а когда к немецким конструкторам , работавшим в СССР, попал в руки британский сплав, у тех внезапно пошли дела в гору. Дураки Шпеер и Гитлер ограничивали использование в массовом военном производстве дорогих сплавов и материалов, в итоге реактивные моторы при хорошей конструкторской и теоретической базе немцам приходилось строить из неподходящих материалов. Британцы в принципе обеспечили для СССР важный технологический задел для участия в холодной войне против США. Они вообще всегда старались найти для себя, как говорят в современном мире, прокси-союзника с существенной военной силой, для решения политических задач. Это и французы в Крымской войне, и японцы в русско-японской, и тот же СССР в корейской. Последний пример, кстати, Украина. Не нужно ее недооценивать. При распаде СССР ВВП Украины был выше китайского, это была шестая экономика Европы. Военный потенциал был по нынешним меркам чудовищный, как бы не выше англо-французского. В реальности ведь и сейчас армия Украины сильнее армий натовских стран из бывшего Варшавского договора, т.е. Польши, Прибалтики, Чехии, Словакии, Венгрии и Румынии, вместе взятых. Естественно, британцы очень хотели иметь такого прокси-союзника. Но у ребенка видимо уже отобрали конфетку, вот он и обижается. Ну тут уж простите если кого обидел, не удержался.
Что до эфодины, то нужно вводить демпфирование потока под днищем. Ну там перегородки какие-нибудь, рассекатели. Или напротив, убирать все эти хитрые генераторы вихрей:)