Джеймс Аллен о важных аспектах аэродинамики…

Британский эксперт Джеймс Аллен рассказывает об одном из элементов аэродинамики машин, гораздо более важном, чем двойной диффузор…

Джеймс Аллен: «Вас не удивляла оперативность, с которой конструкторы разрабатывают очередные версии передних крыльев, и, прежде всего, торцевых пластин? Топ-команды Формулы 1 привозят новинки почти на каждую гонку. Если углубиться в изучение этой области, то станет ясно, что она намного больше (от 5-ти до 10-ти раз!) влияет на эффективность аэродинамики, чем пресловутый двойной диффузор. 

О двойных диффузорах много говорили и писали в основном из-за того, что начались споры об их законности, и все же переднее крыло гораздо важнее.

На этой неделе поговорим о переднем крыле – оно того заслуживает. Воздушный вихрь возле концов переднего крыла и зона турбулентности позади передних колес – это явления, которыми крайне важно управлять. Необходимо не дать им сместиться к тем областям шасси, где они могут нанести слишком много вреда. Аэродинамика машины на 50-60% зависит от процессов, которые происходят в районе передка.

В 1998-м году, когда ширину передних крыльев уменьшили с 2-х метров до 1,8 м, торцевые пластины заканчивались у края передней шины. Конструкторы разрабатывали очень сложные решения, чтобы укротить турбулентность, возникавшую позади колеса, и вихри, образующиеся над крылом, чтобы добиться увеличения прижимной силы.

Но в 2009-м FIA радикально изменила требования к аэродинамике машин, в частности, переднее крыло стало шире. Теперь, когда переднее крыло заканчивается непосредственно перед передними колесами, ситуация полностью поменялась.

Самые опытные инженеры, работавшие в Формуле 1 еще до 1997-го года, или имеющие опыт IndyCar или Ле-Мана, знали, что желательно добиться эффекта восходящего потока над передним крылом, что создаст область пониженного давления с внешней стороны переднего колеса. Это также позволяет избежать снижения эффективности переднего открылка, непосредственно позади которого находится колесо.

Первой такое решение опробовала Toyota, – его подсказал ветеран аэродинамики Фрэнк Дерни. В прошлом году оно было одной из отличительных особенностей машины Brawn GP. Инженеры говорят, что переднее крыло, генерирующее восходящий поток, было ключевым фактором, появившемся в 2009-м, более важным, чем двойной диффузор.

В прошлом июле McLaren сильно прибавила в скорости, в основном, благодаря внедрению переднего крыла, генерирующего восходящий поток. В этом сезоне подобное решение можно увидеть на машинах всех команд. 

На конце крыла Red Bull RB6 хорошо виден канал, генерирующий поток. Если пристально следить за прогрессом команд, то можно заметить, что каждый уик-энд появляется множество различных деталей, подчас мелких, иногда – ярко выраженных, поскольку переднее крыло, особенно его концы, – это крайне чувствительная область. Любое изменение формы дефлекторов крыла влияет на скорость машины.

У новых команд, таких как Lotus и Virgin, передние крылья выполнены в весьма прямолинейном и простом ключе, и дальнейшая их доработка позволит заметно прибавить в скорости и сократить отставание от середняков. Lotus обещает представить новое крыло уже в Испании.

Конструктор Virgin Racing Ник Уирт уверяет, что он использует исключительно методы вычислительной гидродинамики (CFD), и сейчас его разработки проходят настоящий тест, и весь пит-лейн внимательно следит за его успехами. 

Дело в том, что слабым звеном CFD считается именно моделирование процессов, происходящих в зоне турбулентности позади переднего колеса. Это очень сложный аспект. Другие команды тоже широко применяют CFD, однако их инженеры считают, что одной этой технологии недостаточно, чтобы точно измерить все параметры турбулентности, и все потому, что воздушный поток позади передних колес нестабилен. Единственная в мире программа CFD, которая позволяет моделировать нестабильные потоки, принадлежит NASA, и ее работа обходится в $1 млн. в месяц.

Если верить инженерам других команд, именно эта проблема сдерживает прогресс Virgin. Но если Уирт все же найдет какое-то решение, соперникам, возможно, придется признать, что он нашел экономичный способ разработки аэродинамики машины без использования аэродинамической трубы.

Однако прогресс Virgin в любом случае замедлится, поскольку команде придется срочно увеличивать размеры топливного бака, и сейчас все внимание Уирта приковано именно к этой проблеме. Это очень сложная задача, и речь идет не только об увеличении колесной лазы, переделке днища и корпуса машины, но также в прокладке новой электропроводки – старые жгуты будут слишком короткими. И тут есть два варианта: либо построить новое шасси, а это задача колоссальной сложности, либо удлинить старое, что тоже нельзя назвать оптимальным решением, поскольку оно может повлечь проблемы с надежностью».