Технические нюансы концепции машин 2021 года

06.06.2019 17:10

 

Как будут выглядеть машины нового поколения Больших Призов, и станут ли гонки Формулы 1 в сезоне-2021 более плотными? Анализирует технический эксперт Крэг Скарборо...

 

Несмотря на всё желание руководства чемпионата увеличить количество обгонов в Формуле 1 уже в этом сезоне, серьезных плодов произведенные изменения в техническом регламенте пока не приносят. И корень проблемы состоит в потере порядка 50% прижимной силы шасси при плотном преследовании соперника.

Но уже меньше чем через два года Королеву автоспорта ждет настоящая революция, и, по словам спортивного директора Ф1 Росса Брауна, новая концепция шасси способна снизить потери прижима в плотном потоке аж до 5%.

Как изменятся шасси через два года и за счет чего будет сделан столь серьезный прогресс? Сегодня мы внимательно изучим технические нюансы предложенной концепции шасси под кодовым названием India.

Почему India? Многие считают, что в этом названии скрывается связь с заокеанской формульной серией IndyCar. Но всё намного проще. Дело в том, что это уже девятая по счету концепция шасси, а девятая буква в английском алфавите – I.

(передняя часть намеренно изображена приподнятой)

 

Именно эта версия была представлена командам для анализа средствами вычислительной гидродинамики. И показанных изображений новинки достаточно, чтобы определить основные пути развития чемпионата, а остальное нетрудно домыслить.

Первое, над чем трудилась рабочая группа во главе с Россом Брауном, это снижение чувствительности аэродинамических плоскостей шасси, производящих прижимную силу, для нивелирования эффекта плотного преследования соперника. Вторая задача – стабилизация воздушного потока, исходящего от впереди идущей машины.

На первый взгляд может показаться, что это взаимоисключающие цели, но представленная модель в какой-то степени отвечает обоим требованиям за счет смещения создания прижимной силы в область днища и значительного упрощения геометрии аэродинамических плоскостей.

 

СОЗДАНИЕ ПРИЖИМНОЙ СИЛЫ В РАЙОНЕ ДНИЩА

Внешне концепция с кодовым названием India может напоминать нынешние машины Формулы 1 с небольшими вкраплениями идей из IndyCar, но основные изменения все же можно наблюдать в области днища. С 2021 года генерирование прижимной силы в большей степени ляжет на "плечи" днища, тогда как антикрылья будут меньше задействованы в этом процессе.

Нынешние машины Формулы 1 имеют характерную ступеньку в центральной области днища, способствующую более высокому расположению диффузора и снижению аэродинамической эффективности и чувствительности самого днища.

Новая концепция предусматривает расположение нижней плоскости монокока и боковых понтонов на одном уровне, при этом в центральной части днища присутствует планка, а по бокам – хорошо различимые туннели.

Но основные изменения заметны в передней области днища по бокам от кокпита – здесь мы видим чуть поднятые входные отверстия Вентури с направляющими внутри, которые действуют как боковые дефлекторы в отношении формирования воздушного потока у днища и способствуют возникновению утраченного некогда граунд-эффекта.

А для того, чтобы уберечь впускные отверстия днища от воздействия восходящего потока от переднего антикрыла, за рычагами передней подвески были расположены горизонтальные треугольные направляющие. Они призваны перенаправлять поток вниз – в область впускных отверстий туннелей.

Отголоски правил 1983 года в отношении плоскости под нишей для педалей заставляли команды располагать в передней части днища характерный сплиттер, именуемый чайным подносом. В новой концепции этот элемент отсутствует, а его место занял V-образный киль.

Задний диффузор стал глубже и выше, но все же он далек от полноразмерных экземпляров из начала 1980-х, что оставляет место для размещения плоского днища между наклонными секциями.

Считается, что эффект Вентури в области днища не так чувствителен к набегающему потоку воздуха от машины, идущей впереди, и сам производит не столь много возмущений для следующего позади соперника. Именно такое предположение сделало эту концепцию приоритетной для рабочей группы Брауна в отношении нового шасси. Но исследования в этой области продолжаются.

Одним из плюсов удлиненного днища является равномерное распределение прижимной силы спереди и сзади, что должно положительно сказаться на балансе прижима.

В 1980-х граунд-эффект достигался за счет того, что "юбки" по бокам шасси плотно запечатывали область под днищем. Прижимная сила возрастала существенно, но в то же время днище становилось очень уязвимым за счет повышенной чувствительности к кочкам и поребрикам – достаточно было на мгновение утратить контакт колес с дорожным полотном, и возникшая разница давлений приводила к неожиданным и опасным последствиям.

Неудивительно, что к концепции "юбок" на новом шасси никто возвращаться не собирался, а их заменили туннели вдоль днища и ниже его уровня, запечатывающие задний диффузор. Любопытно также, что свисающие на 10 см ниже уровня днища туннели крепятся непосредственно к задним тормозным воздуховодам, а значит, будут перемещаться вместе с элементами подвески, оставаясь при этом вблизи дорожного полотна. В таком исполнении эти направляющие должны весьма эффективно запечатывать область под днищем без лишней чувствительности, характерной для вышедших из моды "юбок".

Еще одна проблема мощных диффузоров состоит в том, что поток высокого давления, исходящий от задних колес, направляется в область пониженного давления внутри диффузора, тем самым снижая его эффективность.

Этот эффект, получивший название шинной струи, в последние десять лет был нивелирован за счет сложной геометрии днища, использования выхлопных газов и прорезей на краях днища.

На модели India инженеры решили вернуться к изогнутой задней секции днища и полному отсутствию каких-либо прорезей и щелей в этой области. Характерные изгибы в этой части призваны направлять воздушный поток между колесами и днищем, чтобы снизить негативное влияние эффекта шинной струи.

Любопытно будет посмотреть, как FIA в связи с желанием уравнять команды и снизить расходы поведет себя в отношении геометрии в этой области днища – оставит это на откуп командам или жестко регламентирует шаблоны и процесс производства.

КРЫЛЬЯ
На представленной модели ширина переднего антикрыла осталась прежней и равна общей ширине шасси, тогда как заднее крыло несколько уменьшилось в размерах.

Что касается конструкции переднего крыла, то здесь сохранились тенденции упрощения, зародившиеся в этом году, тогда как количество рабочих плоскостей было снижено с пяти до трех.

Также в глаза бросается полное отсутствие нейтральной центральной секции крыла, принятой в 2009 году Рабочей группой по обгонам.

На фронтальной картинке шасси кажется, что переднее антикрыло задрано вверх, но это лишь оптическая иллюзия, поскольку передние колеса чуть подняты над линией горизонта. Если исключить этот момент, кажется, что крыло осталось на прежнем уровне по высоте.

Интересно, что плоскости крыла идут в обе стороны от самого носового обтекателя. Это можно рассматривать как дань уважения концепции начала 1990-х, но на самом деле это сделано для упорядочения исходящего от крыла воздушного потока.

Машины последних десяти лет славились тем, что в области пересечения центральной секции крыла с рабочими плоскостями возникало завихрение, получившее имя собственное – Y250. Этот турбулентный поток активно использовался командами для создания эффекта отвода воздуха от передних колес в стороны. В отсутствие центральной секции этот эффект будет значительно снижен, что сделает воздушный поток, исходящий от переднего крыла, менее турбулентным и агрессивным.

Заднее антикрыло на модели India также выглядит очень непривычно – куда делись плоские торцевые пластины? Возможно, их убрали для лучшей эстетики, но в их отсутствие уровень прижимной силы в этой области будет заметно снижен.

Кроме того, на машину была возвращены нижняя плоскость антикрыла, от которой в Формуле 1 избавились несколько лет назад. В данном исполнении этот элемент является как бы продолжением туннелей под днищем. Также стоит отметить отсутствие привода DRS, что как бы намекает, что с обгонами всё должно быть нормально и без подвижного заднего крыла.

 

СНИЖЕНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

Уровень завихрений позади машины должен быть достаточно снижен уже за счет упрощенных антикрыльев и туннелей в днище, но все же существенная часть турбулентного потока создается самими вращающимися колесами.

Болельщики Формулы 1 и слышать ничего не хотят о закрытых в той или иной степени колесах, и инженеры в FIA решили предложить компромиссную концепцию.

Во-первых, на изображениях модели India мы видим глухие колпаки на колесах. Пока не понятно, будут ли они жестко соединены с колесами и крутиться вместе с ними или, как в конце нулевых, будут статичными.

Что бы ни говорили адепты, но колпаки на колесах существенно снижают турбулентность потока воздуха, проходящего вокруг, – он просто огибает колеса, а не завихряется в их многочисленных углублениях.

Да, в представленной модели можно предвосхитить определенные проблемы с охлаждением передних тормозов. Возможно, отвод горячего воздуха будет реализован на внутренней части колеса, а не на внешней. Стоит также отметить, что в нижней части воздуховодов тормозов расположена направляющая, призванная стабилизировать воздушный поток, проходящий в этой области.

Задние тормозные воздуховоды также были серьезно изменены, и дело здесь не только в направляющих для запечатывания диффузора, но и в том, что сами воздуховоды были продлены до задней кромки колес. Это должно способствовать стабилизации потока за машиной.

Нельзя обойти вниманием и характерные крылья-лезвия, красующиеся над передними колесами. Эти элементы должны оказать серьезнейшее влияние на стабилизацию воздуха, исходящего от шасси, поскольку служат для предотвращения раннего разделения потока за колесами. Да, некоторым болельщикам Ф1 такие элементы не понравятся, поскольку они частично закрывают колеса.

С учетом кардинальных мер по стабилизации исходящего потока, а также в отсутствие надоедливых вихрей Y250 и боковых дефлекторов воздушное пятно позади машины действительно должно стать гораздо меньше, что значительно облегчит близкое преследование машин на трассе.

 

ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ

Начиная с 2012 года носовые обтекатели машин Формулы 1 подчиняются жестким требованиям регламента в отношении высоты их расположения и площади поперечного сечения. Всё это привело к уродливым пальцам в передней части шасси в 2014 году и обусловило нынешний внешний вид машин с наконечниками разной формы.

Представленная модель India обладает характерным низким носовым обтекателем, но без всякого рода наконечников. Это оставляет надежду на то, что нынешние уродцы скоро уйдут в историю.

 

Кроме того, с конца 1990-х носовой обтекатель в месте соединения с шасси характеризовался все более квадратным профилем. А на модели 2021 года эта область значительно скруглена. Возможно, это является свидетельством того, что требования к площади поперечного сечения в этой части обтекателя будут смягчены.

Также на представленных картинках можно заметить небольшой акулий плавник в районе кожуха двигателя. В таком виде этот элемент должен помочь заднему антикрылу достигать желаемого аэродинамического эффекта в поворотах.

Боковым понтонам на представленных изображениях уделено далеко не самое первостепенное внимание. Их стильные впускные отверстия расположены на среднем уровне, и кажется, что боковины не содержат обязательных сегодня структур безопасности. Быть может, это из-за того, что нам показали лишь раннюю концепцию шасси.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мнения общественности в отношении представленной концепции будущей машины Формулы 1 ожидаемо разошлись, и многим в частности не понравились крылья-лезвия над передними колесами и глухие колпаки.

Также пока не понятно, как в свете нового технического регламента будет решена проблема очень длинной колесной базы и чересчур большого веса современных машин Ф1.

Но не стоит торопиться с выводами, ведь Формула 1 находится на пороге первого глобального изменения регламента, нюансы которого тщательно продуманы, исследованы и выверены. Посмотрим, что из этого получится...

 

   


* Отредактировано автором 6.6.2019 в 18:06
3 Отзыва