понедельник, 15 марта 2010 г.

Статьи: Аэродинамика машин формула 1

Современные машины формулы 1 больше похожи на истребители нежели на обычные автомобили. Аэродинамика стала ключом к успеху в этом виде спорта и команды тратят десятки миллионов долларов на исследования в этой области.
Аэродинамический обвес выполняет две функции:
  • создание прижимной силы, чтобы машина не взлетела в воздух и увеличения скорости в поворотах; 
  • уменьшение сопротивления, вызванного турбулентностью замедляющей автомобиль.

Уже в конце 60-х годов прошлого века несколько команд начали экспериментировать с антикрыльями. Принцип их такой же как на самолетах, только сила, возникающая при их работе направленна в противоположную сторону. Воздушные потоки огибают крыло сверху и снизу с различной скоростью (из-за необходимости преодолевать различные расстояния)  и создают разницу давлений. В физике такой процесс называется принцип Бернулли.


Поскольку это давление стремится к равновесию крыло пытается сместиться в сторону низкого давления. Самолеты используют это для создания подъемной силы, а болиды формулы 1 для создания прижимной силы. Современные болиды способны развивать 3,5 G в поворотах (это в три с половиной раза превышает их вес) благодаря прижимной силе. Это означает, что теоретически на высокой скорости они могут ехать по потолку.

Ранние эксперименты с высокими крыльями привели к ряду тяжелых аварий. Это было связано с невысокой прочностью антикрыльев.


Они просто ломались на большой скорости и машина взмывала вверх. Это стало причиной ввода в 1970 году более жестких правил ограничивающих высоту и расположение антикрыльев. Но инженеры почувствовав преимущества, которые дает аэродинамика искали другие пути увеличения прижимной силы. В середине 70-х на машинах команды Lotus впервые был переменен "граунд эффект".


Весь автомобиль представлял собой большое антикрыло. За счет профелированного днища под машиной создавалась разряженное пространство (зона с низким давлением) и болид буквально присасывало к трассе. Встречались и поистине оригинальные решения. Гордон Мюррей установил в днище Brabham BT46B вентилятор, который отсасывал воздух из-под автомобиля.


Выиграв первую же гонку конструкция была запрещена, так как кроме воздуха собирала с асфальта весь мусор и швыряла его в лицо идущих следом пилотов. Болиды с "граунд эффектом" развивали сумасшедшие скорости и федерация испугавшись увеличения аварий объявила его вне закона.
Несмотря на огромные аэродинамические трубы и большое количество людей задействованных в аэродинамических исследованиях основополагающие принципы остаются неизменными: создать максимальную прижимную силу при минимальном сопротивлении воздуху. Антикрылья настраиваются по конкретную трассу. Например в Монако необходима большая прижимная сила, чтобы быстрее проходить повороты.


И антикрылья настраивают соответственно, увеличивая лобовое сопротивление и жертвуя скоростью на прямых. Тогда как в Монце угол наклона антикрыльев уменьшают, а аэродинамический обвес сводят к минимуму.


Чтобы уменьшить сопротивление воздуху и соответственно увеличить скорость на длинных прямых.
Каждый элемент в современной формуле 1 проектируется с учетом влияния на аэродинамику автомобиля (даже гоночный шлем подвергается проверке в аэродинамической трубе). Дошло до того, что в начале 2000-х болиды были облеплены крыльями и крылышками, которые позволяли инженерам по крупицам собирать дополнительную прижимную силу.


О влиянии аэродинамики на скорость машин формулы 1 можно судит по сезону 2009. Когда своим революционным двойным диффузором команда Brawn буквально разгромила своих соперников.

Комментариев нет:

Отправить комментарий