Ветер в крылья
Для начала определимся, что понимается под термином «аэродинамика». Собственно, это наука о рациональном использовании воздушного потока, который для «королевских гонок» играет не меньшее значение, нежели развиваемая машиной скорость. Обычно считается: чем больше фронтальная площадь объекта, с тем большим воздушным сопротивлением он будет сталкиваться. А значит крупная модель уступит в скорости движения менее габаритной при прочих равных условиях. Казалось бы, все просто, но в Больших призах ситуация не столь однозначна, как ее описывают в теоретических пособиях по физике. Ведь сопротивление воздуха помимо негативных эффектов способствует улучшенному сцеплению кара с трассой при прохождении поворотов – аэродинамический пакет генерирует 80 процентов прижимной силы, тогда как непосредственно покрышки производят всего 20. Посему на трассах, требующих компромисса между максимальной скоростью и прижимной силой, от грамотного применения аэродинамических «прибамбасов» в настройках зачастую зависит итоговое место пилота.
Первые попытки применить потоки воздуха на благо гонок относятся к концу 1960-х годов, однако они, если говорить откровенно, были грубыми и не совсем продуманными. Но спустя пару лет ситуация изменилась кардинальным образом. Едва ли не каждое внедрение нового элемента способствовало прогрессу машины. Достаточно вспомнить, что использование Колином Чэпменом в 1972 году «граунд-эффекта» произвело настоящую революцию в проектировании болидов Ф-1: конструктор наградил «Лотус-72» плоским клиновидным передним антикрылом и хитроумной задней частью, спрятавшей объемные радиаторы, что позволило машине стремительно преодолевать километры трассы и привезти Эмерсона Фиттипальди к чемпионскому титулу.
Сегодня интересующая нас область вовсе является ключевой для конструкторов: одинаковые покрышки «Бриджстоун» и запрет на совершенствование моторов не позволяют наращивать скоростные характеристики шасси. Немудрено, что на разработку аэродинамического пакета у среднестатистической команды уходит до 25-30 процентов годового бюджета, а инноваций в отрасли за последние десять лет наблюдалось больше, нежели в любом ином техническом ареале «Ф-1». Даже в паддоках как никогда популярна поговорка: «Гонки выигрываются в аэродинамической трубе, а проигрываются на автодромах».
Ключевым элементом системы распределения воздушного потока является переднее антикрыло. Именно оно фокусирует движение воздушной массы в необходимом направлении, дабы обеспечить прижимную силу участкам, в ней нуждающимся, и предотвратить возмущение в местах, особо чувствительных к внешнему воздействию. Проще говоря, крыло обеспечивает прижимную силу в передней части машины, является гарантом стабильного поведения передка, а заодно улучшает сцепление с трассой. Плюс является составляющей механизма распределения воздушного потока из-под колес. Заднее антикрыло фокусируется в основном на генерации прижимной силы и сопротивлении напору воздуха. От его настроек зависит, сколь уравновешенным получится итоговый баланс и, как следствие, общее поведение машины при движении на высоких скоростях. Невероятно, но факт: для одной гонки имеется около 20 вариантов настроек заднего крыла и примерно 90-110 переднего!
Каким образом распределяется генерация прижимной силы? 35 процентов приходится на заднее антикрыло, его передний аналог производит 25 процентов, однако это количество сокращается практически втрое, если машина попадает в зону турбулентности. Причиной катаклизма чаще всего служит идущая впереди машина. Она создает так называемый «мешок» – завихрения, нарушающие движения потока воздуха (все-таки тесты, о которых речь пойдет ниже, проводятся в идеальных условиях без влияния посторонних объектов извне) и нивелирующие настройки крыла под «чистый» стрим. Оставшиеся 40 процентов принадлежат диффузору – эдакому воздушному акселератору, который распределяет потоки по каналам вдоль задней части болида. Если быть совсем точным, воздух проходит под днищем автомобиля и попадает в диффузор – коробчатую конструкцию с верхней плоскостью, находящейся под углом к асфальту. Поток, сталкиваясь с препятствием, уходит вверх, образовывая в нижней части зону пониженного давления. В результате кар словно «прилипает» к трассе (изобретение датируется эрой граунд-эффекта).
Естественно, малейшие изменения в настройках и конструкции элементов моментально отражаются на характеристиках болида. Поэтому к каждой из гонок готовятся дополнительные инновации – в течение сезона их общее число может перевалить за два десятка! – способные упростить жизнь гонщику и добавить пару лошадиных сил машине (например, разумная структура воздуховода может придать машине бонус в скорости, эквивалентный повышению мощности на две лошадиные силы). В качестве практических выгод, заметных невооруженному глазу, назовем сокращение дистанции торможения, наращение скорости при выходе из виража на разгоне, а также улучшение баланса. Добавим, что элегантные и практичные обводы болида (крылья, дефлекторы, усеченная задняя часть, диффузор) зачастую продиктованы как раз требованиями аэродинамической выгоды, а не эстетическими пристрастиями того или иного конструктора.
Моделирование новинок обычно происходит двумя методами. Первый – компьютерная симуляция, при которой просчитываются все возможные нюансы воздействия воздушного потока и прибыль, которую получает команда от внедрения элемента в жизнь. Если сумма затрат «окупается» выигрышем в скорости и маневренности, элемент получает реальное воплощение на заводе, а затем тестируется в воздушном тоннеле. Причем испытания проводятся на модели, идентичной гоночному кару, в условиях, соответствующих полевым. Доктор Марк Гиллан, известный по работе с командой «Ягуар», а ныне консультант «Тойоты» как-то признался: «На детальную проверку машины в аэродинамической трубе специалисты тратят до пятнадцати тысяч часов в год. Примерно такой же временной отрезок уходит на компьютерное моделирование». Как видим, отношение к отрасли более чем серьезное, хотя данные разработки очень энергоемки и дорогостоящи – содержание комплекса обходится в 45 (!) тысяч евро в год. Если же аэротоннель «начинен» электроникой, позволяющей перед тестами проводить симуляцию (эдакий комплект «два в одном»), стоимость его обслуживания увеличивается втрое.
Напоследок заметим, что разницу в подходах к использованию аэродинамических инноваций реально заметить невооруженным глазом, а вот объяснить принципы работы и нюансы, с помощью которых команды извлекают из пакетов пользу, неспециалистам практически невозможно (естественно, если тесно не познакомиться с технической документацией, которую оберегают как зеницу ока). Обратим внимание на сезон-2007. Если проанализировать результаты лидеров – «Маклареном» и «Феррари» – станет очевидно, что уокингцы наиболее комфортно чувствуют себя на «трассах крайностей». То бишь на автодромах, где максимальная скорость либо крайне высока, либо крайне низка. Там же, где необходимо искать компромиссы между прижимной силой и темпом движения по петле, доминирует Скудерия. Различия еще больше подчеркиваются особенностью шасси (модель итальянцев с длинной базой и компактная коробка «островитян» отличаются по характеристикам) и развесовкой с учетом нюансов «Бриджстоуна». Почему так происходит, и в чем заключаются секреты конструкторов, конечные решения коих доступны всеобщему обозрению каждый этап Гран-при? Увы, ответы на эти вопросы могут дать лишь особы, приближенные к техническим сокровищницам Ф-1, зарплата которых исчисляется шестизначной, а то и семизначной суммой…
спасибо :)
А сколько они там на трубу тратят, мне лично по-барабану. Она же не простаивает, когда формулистам не нужна, правда? Там аренда столько стоит, что это дело даже прибыльным становится :) Если не ошибаюсь, кто-то упоминал о 100 млн?