Технический анализ Джорджо Пиолы: первые очертания сезона-2017

 

Конструкторы команд Ф1 готовятся к масштабным переменам в аэродинамике с переходом в будущем году на новый регламент. Вопрос этот настолько важен, что команды готовы жертвовать частью тренировок для проверки идей на нынешних машинах.
Во время Гран При Мексики на многих машинах стояли элементы, которое имеют весьма опосредованное отношение к нынешнему сезону – или не имеют его вовсе. Но до тех пор, пока реальные испытания на трассе имеют перевес над компьютерным моделированием, именно такая работа является для команд единственным средством понять, в верном ли направлении они движутся.

Понятно, что нынешние тестовые детали не обязательно появятся на машинах следующего сезона, но они позволяют понять общие тенденции конструкторской мысли

Сравнение торцевых пластин McLaren MP4/31 и Mercedes W07, ГП США

 

В Mercedes начали такую работу еще несколько этапов назад, в Малайзии. Тогда они приступили к испытаниям нового решения для переднего крыла – истоки которого, видимо, следует искать в "луврах" крыла заднего. Этот принцип, впервые реализованный Toro Rosso, позже был подхвачен Sauber, McLaren и Mercedes.

Как вы можете видеть, основная плоскость, разделенная на две части длинной прорезью, полностью отделена от торцевой пластины и горизонтального элемента с её внешней стороны. Их связывают только металлические крепежи (указано стрелкой).

Это позволяет понять, в каком направлении движется конструкторская мысль. Оставлять это решение на 2017-й или отказываться от него, решат продувки в аэродинамической трубе, средства вычислительной гидродинамики и – самое главное – испытания на реальной трассе, которые должны подтвердить, что новинка ведет себя именно так, как показывали предварительные вычисления.

На предыдущих Гран При только одному из пилотов Mercedes доверяли испытание нового крыла в тренировках, но в Мехико программа была расширена, и к ней привлекли обоих гонщиков.

Сравнение торцевых пластин Mercedes W07, ГП Канады и ГП Малайзии

На нашем сравнении хорошо видно продольную прорезь (указана стрелкой) с внутренней стороны торцевой пластины – она отделяет основную плоскость крыла.

Самым важным следствием новинки является возникновение вихрей, которые взаимодействуют с протекающими здесь потоками, меняя их общую картину.

Все команды используют элемент с внешней стороны торцевой пластины – он бывает разной формы и размеров, но всегда служит той же цели: создаёт завихрение такой конфигурации, которая помогает направлять воздух в обход переднего колеса.

Для этого же предназначен используемый всеми "тоннель" в главном каскаде – он отводит поток в сторону, параллельно также создавая завихрение по периметру арки на передней кромке главной плоскости. Затем этот поток увлекается упомянутым выше завихрением, которое "вытаскивает" его в сторону от переднего колеса.

Если концепция с прорезью получит право на жизнь, описанный выше эффект будет работать уже не столь здорово.

Переднее крыло Mercedes W06, ГП Китая 2015 года, в сравнении с версией 2014 года

На прошлогоднем этапе в Японии Mercedes представила более рельефный "тоннель". В нынешнем сезоне эту идею попытались внедрить другие команды – в частности, Force India, – рассчитывая на существенную прибавку в аэродинамической эффективности.

Однако изменения в правилах могут вновь заставить конструкторов пересмотреть свой подход к концепции антикрыла, учитывая изменение их взаимного расположения с шиной и другие перемены.

Чтобы оценить возможные перемены, надо рассматривать всю переднюю часть машины в комплексе и оценивать её влияние на распределение потоков вдоль шасси.

В 2009 году правила ограничили размеры дефлекторов – изогнутых вертикальных элементов по бокам от кокпита. Их значимость крайне велика, и команды активно работают в этой области, чтобы внести вклад в итоговую прибавку в скорости, которая позволит проезжать круги на пять секунд быстрее.

Для конструкторов дефлектор – это своего рода щит, закрывающий переднюю кромку днища и лобовую проекцию понтонов от потоков турбулентного воздуха, идущих от переднего колеса. Его увеличение позволит отказаться от других элементов схожего назначения, которые повышают, пусть и незначительно, лобовое сопротивление.

Сравнение геометрии передних крыльев на машинах 2016/2017 годов

Разумеется, в командах не забудут те приёмы, которые используются сейчас. Просто их адаптируют под работу в новых условиях – необходимость справляться с негативным влиянием от вращения, деформации и перемещения переднего колеса никто не отменял.

Однако вместо того, чтобы всеми средствами уводить воздух наружу, команды могут избрать другое решение и направить его внутрь, в пространство между колесом и корпусом машины. Там потоки будут взаимодействовать с вихрем Y250 и дефлекторами, и лишь затем вновь уходить наружу. Задача станет проще, так как расстояние между задней кромкой крыла и передней кромкой днища с 2017 года вырастет.

Переднее крыло McLaren MP4/31, ГП Мексики (вид снизу)

В McLaren также продолжают приготовления к новому сезону. В Мексике команда вернулась к  испытаниям своей версии переднего крыла.

Давайте рассмотрим его главные идеи – они показаны на иллюстрации выше. Прежде всего, это почти ровная передняя кромка без привычной арки [1].

Горизонтальный элемент снаружи от торцевой пластины [2] получил иную форму, чтобы в свою очередь изменить конфигурацию и силу создаваемого им завихрения. Наконец, продольные бортики в нижней части крыла [3] увеличились в числе – теперь не три, а четыре.

Эти бортики не кажутся особенно важными, однако они выравнивают потоки и задают им более желаемое направление. Так как с 2017 года и крыло, и шина станут шире, над ролью и расположением этих элементов еще предстоит подумать.

Сравнение передних крыльев McLaren, ГП Мексики (тестовая версия "2017 года" и традиционная)

Как вы можете видеть, отличия тестовой версии крыла от той, что команда использовала в гонке, весьма существенны. Обратите внимание на зону, выделенную желтым – а в особенности на участок, указанный стрелкой. Новое крыло воздушные потоки обтекают совсем не так, как прежнее.

Для большей наглядности разницу в версиях мы представили в видеоролике (для просмотра клик по стрелке).

 

При этом в McLaren активно ведут работы в этой области: на MP4-31 установили несколько камер, чтобы обеспечить инженерам на базе дополнительный объём данных, призванный улучшить корреляцию между теоретической работой и реальным поведением машины на трассе. Команда регулярно использует такую практику.

Две камеры были расположены в нейтральной секции переднего крыла и обращены назад, в сторону сплиттера. Одна из них, скорее всего, снимала в инфракрасном диапазоне, а другая вела запись в режиме замедленной съёмки. Главной целью было понять, сколь велики перемещения сплиттера под реальной нагрузкой – чтобы потом разобраться, как от них избавиться.

 

Дженсон Баттон, McLaren MP4-31, с термальными камерами на понтонах

Кроме того, дополнительные термальные камеры были установлены на горизонтальной части элементов в районе внешнего угла боковых понтонов (показаны стрелками). Их поместили в специальные кофры, имеющие аэродинамически нейтральную форму – чтобы как можно меньше влиять на протекающие в этой области потоки.

В каждом таком кофре располагались две камеры – одна была направлена в сторону задних колёс, тогда как другая смотрела вперед. Собранные ими данные позволят понять, как поведение резины и темпы её износа зависят от той нагрузки, которую испытывают шины.

Детали передней части Ferrari SF16-H, ГП Мексики

У Ferrari пока нет прототипа переднего крыла 2017 года, которое можно было бы опробовать, однако команда продолжила работу с крылышком над сплиттером – тем самым, что впервые появилось в Остине, но очень быстро отвалилось от машины.

Сравнение конфигурации передней части Ferrari SF16-H, ГП Малайзии и Японии

Начиная с этапа в Японии, Скудерия перешла к использованию поворотных лопастей и "крыла летучей мыши" более сложной конфигурации – до того на алых машинах стояли довольно простые элементы, появившиеся еще в Сильверстоуне.

В первой тренировке в Мехико на SF16-H Себастьяна Феттеля можно было увидеть обновлённое решение – крылышко, установленное поверх сплиттера и по сути выполняющее ту же функцию, что и "крыло летучей мыши". Команда пытается понять, сколь эффективен этот элемент, впервые задействованный Red Bull и впоследствии скопированный McLaren (на иллюстрации ниже).

Детали передней части McLaren MP4/31, ГП Германии

Такого рода детали, работающие в сочетании с поворотными лопастями и сплиттером, имеют схожие цели: они создают завихрения, которые помогают направить большой вихрь Y250 в желаемом направлении вдоль корпуса машины.

Решение Ferrari интересно тем, что команда опробовала уже три разных подхода – в Маранелло явно проверяют различные концепции в преддверии 2017 года.

Сравнение передних крыльев на машинах 2016/2017 годов

В будущем сезоне машины станут совсем другими. Во-первых, "нос" будет на 200 мм длиннее (1050 мм вместо 850), что определённо изменит взаимодействие между обтекателем и расположенной под ним нейтральной секцией переднего крыла. Картина распределения потоков здесь станет иной.

Во-вторых, дельтовидная форма крыла приведет к заметным изменением вихря Y250.

В-третьих, увеличатся в размерах боковые дефлекторы, из-за чего турбулентный поток, идущий от переднего колеса, совсем иначе будет взаимодействовать с окружающими аэродинамическими объектами.

Наконец, сплиттер станет на 100 мм короче, позволяя чуть сильнее "наклонять" корпус машины вперед. Это скажется на протекании потоков в области днища, кромка которого также станет дельтовидной.

Все эти новации приведут к серьезным переменам. Центр давлений изменит свое местоположение, что может подтолкнуть команды к полному пересмотру собственной философии при работе с машинами будущего года.