Технический анализ: пять решений, которые определили облик сезона-2022

Когда в силу вступают новые правила, до начала первых тестов все фактически работают с завязанными глазами. Какие-то намеки можно уловить на заседаниях технических групп, где команды прощупывают те или иные возможности, что позволяет понять направление их работы. Даже презентации не всегда помогают – в последнее время на них частенько выкатывают сомнительные макеты. И только когда машины выйдут на трассу, карты можно считать открытыми. 

Когда в спорт после 40-летней паузы вернулся граунд-эффект, главным вызовом для конструкторов стала работа над той частью шасси, что скрыта под днищем. Тоннели Вентури по-настоящему работают на высоких скоростях, потому основные усилия пришлось направить на характеристики машины в совсем других условиях, нежели для прежних шасси с плоским днищем. Теперь на медленных участках пилотам оставалось только терпеть, зато на быстрых они получали максимум. 

Добавьте к этому, что форма передних и задних крыльев стала прописана гораздо строже, чтобы избежать перенаправления воздушных потоков в сторону от машины. Невероятно сложные по своей конструкции дефлекторы, которые в 2017-21 годах представляли собой удивительное переплетение углепластиковых элементов, тоже остались в прошлом. Все эти шаги были призваны облегчить пилотам преследование соперников в поворотах, что должно было позитивно сказаться на качестве гоночного шоу. Кроме того, Ф1 перешла на низкопрофильные 18-дюймовые шины.

И хотя в итоге сезон прошел с явным преимуществом одной команды, в техническом плане результаты первого года новой эры оказались вдохновляющими. А новые правила, устанавливающие зависимость между показанными результатами и временем на аэродинамические исследования, должны еще больше выровнять силы в ближайшем будущем. 

Если же говорить о технической эволюции по ходу сезона, то можно было увидеть сближение идей, неизбежное в подобных случаях. Мы выделили пять ключевых областей машины и выбрали самые интересные находки команд в каждой из них. 

Чтобы справиться с раскачкой, команды Ф1 задействовали дополнительные опоры и конртфорсы

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Сбросить вес и сберечь деньги

Если в дебюте чемпионата лучше всех на трассах смотрелись Ferrari F1-75, то во второй половине сезона главной силой безоговорочно стала Red Bull RB18. Первая итерация машины, построенной в Милтон-Кинсе, вышла недостаточно быстрой, но путем доработок ее удалось превратить в грозное оружие. Для этого шасси пришлось в первую очередь посадить на строгую диету – на момент презентации оно было минимум на 10 кг тяжелее допустимой величины. 

По мере того, как конструкторы избавлялись от лишних килограммов, характеристики управляемости Red Bull становились более острыми и все лучше подходили Максу Ферстаппену – и все хуже Серхио Пересу.  

Также весьма примечательно, что Alfa Romeo вообще оказалась единственной машиной, избежавшей перевеса. Потому, когда FIA подняла минимальную планку на 3 кг, это сильно расстроило швейцарцев, которым пришлось использовать балласт. 

На самом деле, эти 3 кг потребовались для того, чтобы укрепить днища. Они оказались излишне гибкими, что привело к крайне неприятному эффекту «козления», который проявился на первых же тестах. Чтобы улучшить ситуацию, команды использовали дополнительные опоры и контрфорсы (показаны на иллюстрации выше). Именно это привело к увеличению массы. 

Так как работать нужно было в условиях лимита бюджетов, конструкторам пришлось серьезно изменить привычные подходы. Теперь обновления шасси готовились не постоянно, а несколькими крупными пакетами. Кроме того, многие детали – особенно крупные – изначально постарались спроектировать по модульному принципу, чтобы можно было заменять только какую-то их часть, а не весь элемент целиком. Это помогло сократить расходы на производство, а также снизить стоимость ремонта после аварий. 

После запрета дефлекторов понтоны стали главным инструментом в работе с потоками, протекающими к задней части шасси

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Эксперименты с понтонами

Потеряв мощный аэродинамический инструмент, какими были дефлекторы, конструкторы вынуждены были задуматься, как теперь взаимодействовать с воздухом в передней части машины. Итогом стало переосмысление концепции понтонов и отказ от тех наработок, что использовались 20 последних лет.

И хотя Aston Martin с Alfa Romeo попробовали использовать привычный «подрез» в нижней части понтона, а у Red Bull и Mercedes такое решение можно было увидеть на самых первых тестах, все остальные предпочли совершенно другие варианты. 

Ferrari, а следом и Haas (на иллюстрации выше) избрали угловатые понтоны, которые напомнили о машинах 90-х. При этом верхнюю часть сделали вогнутой, расположив там многочисленные вентиляционные прорези. 

У McLaren первоначальный вариант оказался нейтральным с акцентом на область «бутылочного горлышка» перед задними колесами. А Alpine, Williams и AlphaTauri в большей или меньшей степени повторили подход Red Bull с понтоном, опускающимся к днищу – команда показала его лишь на вторых тестах в Бахрейне. 

Даниэль Риккардо, McLaren MCL36

Фото: Glenn Dunbar / Motorsport Images

Фернандо Алонсо, Alpine A522

Фото: Glenn Dunbar / Motorsport Images

Особенностью RB18 стали внимание ко входным отверстиям каналов Вентури под воздухозаборником в передней части понтона и выделение «ступеньки» с внешней стороны, чтобы позволять части потоков быстрее оказываться у днища.   

На Гран При Испании в Aston Martin отказались от своей небесспорной концепции, прямо повторив подход Red Bull – что дало основания для обвинений в копировании.

До старта сезона в Сильверстоуне предпочли избрать такой вариант, который позволял бы затем подхватить самую удачную из идей соперников – и выбор пал на «Быков». Так как именно тогда в Aston перешел экс-глава отдела аэродинамики Red Bull Дэн Феллоуз, FIA даже пришлось начать специальное расследование, чтобы гарантировать соблюдение правил и не допустить незаконного использования интеллектуальной собственности. 

Но все же, самым радикальным решением следует признать «беспонтонную» машину Mercedes. Отличием серебристой W13 стали высокие и предельно компактные понтоны. Вместо того, чтобы использовать эту часть машины для контроля за потоками, в Брэкли предпочли просто открыть свободное пространство для протекания воздуха. Для размещения дополнительных аэродинамических элементов при такой концепции использовались брусья боковой защиты. 

Понятно, что область понтонов по ходу сезона подвергалась регулярным обновлениям. В Alpine и McLaren, которые вели ожесточенный спор за четвертое место в чемпионате, уделяли этому большое внимание. Команда из Уокинга, пройдя через пару итераций, остановилась на своего рода среднем арифметическом между Red Bull и Ferrari – понтон спускался к днищу, но также имел небольшую вогнутость сверху.  

В Williams тоже отказались от компактного решения в стиле Mercedes в пользу более крупных понтонов. Это сразу привело к выигрышу в лобовом сопротивлении и добавило скорости на прямых.

В Ferrari сконструировали днище таким образом, чтобы при протекании потоков не возникали динамические силы, которые стали главной причиной раскачки на прямых

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В погоне за дельфинами

Так как граунд-эффект в последний раз использовался в машинах Ф1 четыре десятилетия назад, в командах осталось не так много тех, кто уже сталкивался с вертикальной раскачкой на прямых, которая является прямым следствием этого принципа. Возможно, конструкторы допускали такую возможность – но на продувках в аэродинамической трубе, где модель жестко зафиксирована относительно полотна, не было и намека на что-то подобное. Так что выезд на реальную трассу стал для многих холодным душем.

По ходу предсезонных заездов в Барселоне и Бахрейне было видно, что неприятный эффект проявляется на всех машинах, хотя и в разной степени. Жан-Код Мижо, который долгое время занимался вопросами аэродинамики в Ф1, еще в марте рассказал Motorsport.com, что современные правила очень сильно ограничивают возможности команд в исправлении ситуации – в особенности потому, что зимой попали под запрет горизонтальные «антикивковые» элементы в передней подвеске, которые прежде стояли на всех машинах.

Для Ferrari «козление» стало полной неожиданностью. В команде объяснили, что скорость продувок ограничена 180 км/ч, и до этого порога на реальной трассе машина ведет себя в полном соответствии с ожиданиями. Но при разгоне до 250 км/ч возникают вертикальные колебания.

Бороться с ними можно было только за счет конфигурации днища (на иллюстрации выше) – требовалось добиться, чтобы при протекании воздушных потоков возникало как можно меньше динамических (переменных) сил, которые и вызывают раскачку. 

В Mercedes же изначально проектировали машину с расчетом на то, что ее клиренс будет минимальным. Это обещало большой выигрыш в аэродинамической эффективности, но в реальности все оказалось куда сложнее – W13 едва ли не больше всех страдала от «козления». Так что команде потребовалось множество сил и ресурсов, чтобы разрешить проблему, из-за чего не могла уделять достаточного внимания подготовке других обновлений. 

Кромки днища стали еще одной областью активных поисков – особенно после того, как команды начали борьбу с болтанкой. Главная сложность была в том, что при преодолении быстрых поворотов из-за крена шасси тоннели Вентури с разных сторон находились на разной высоте. Ответом конструкторов стало появление вертикального бортика в форме лезвия конька у самой кромки днища. Это позволило уменьшить клиренс и за счет перераспределения давлений сократить возникновение турбулентности под машиной. 

Кроме того, на помощь пришли старые приемы, отработанные еще на прежнем поколении машин. Речь о бортиках и направляющих перед диффузором, которые дали возможность защитить протекающие потоки от негативного влияния вращающихся задних колес.

В Aston Martin отыскали возможность в рамках регламента добавить машине элементы, которые идут вразрез с пресловутым «духом правил»

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Легко ли подрезать крылья?

В первой части сезона антикрылья на машинах не особенно отличались между собой – главные усилия были направлены на доработки в других областях шасси. 

В новых правилах, чтобы ограничить количество завихрений, было предусмотрено плавное сопряжение плоскостей с торцевыми пластинами – как спереди, так и сзади. Но такое решение существенно ограничивало возможность генерировать прижимную силу, потому в Aston Martin нашли возможность надстроить крыло каплевидным элементом (на иллюстрации выше), который соответствует всем ограничениям по радиусу закруглений, но категорически не вписывается в концепцию разработчиков нынешнего регламента.  

Понятно, что новая деталь позволила нарастить торцевую пластину вверх. Такой прием уже давно используется конструкторами, чтобы фактически увеличить площадь плоскостей крыла. Благодаря возможности создать градиент давлений, решение Aston ощутимо добавило прижимной силы. 

Следует признать – это, пожалуй, была самая значительная «прореха» в правилах 2022 года, которую удалось обнаружить. Теперь она уже закрыта, и в новом сезоне подобные детали будут вне закона. 

Задняя часть Red Bull RB18 Макса Ферстапена

Фото: Джорджо Пиола

Также стоит отметить, что в Ф1 вернулись несущие крылья – они соединяют заднюю структуру безопасности с нижней частью торцевых пластин. Эти крылья оставались под запретом с начала турбоэры, так что теперь у команд есть возможность экспериментировать с ними для получения преимущества. 

В Red Bull, например, пришли к варианту с более загруженной внутренней частью и подрезанной внешней (на фото выше) – чтобы оставить как больше свободного пространства в месте соединения с торцевой пластиной. Это снизило лобовое сопротивление и дало выигрыш в максимальной скорости на прямых. В Монце это позволило команде чуть больше нагрузить заднее крыло и добиться необходимого сцепления в медленных поворотах, которого не было у Ferrari.

Mercedes изначально использовала пакет с высоким прижимом, так как работа над деталями для быстрых трасс по известным причинам затянулась. Но в конце сезона в команде получили достаточно инструментов и научились использовать маленькие хитрости.

Так, Джордж Расселл выиграл в Сан-Паулу на машине, верхняя плоскость заднего крыла которой имела концевую кромку неполной ширины. Льюис Хэмилтон хотел получить больше скорости на прямых и попросил вовсе снять ему кромку – как показала практика, это было неверное решение. 

В Mercedes нашли способ перенаправить часть воздушных потоков в обход колеса

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Поиск в передней части

Но даже строже новые правила ограничивали возможности конструкторов в работе с передними крыльями. Четыре закрылка должны были непосредственно перетекать в торцевую пластину посредством закругления большого радиуса, где не возникают завихрения. Сама торцевая пластина при этом имела довольно крупные размеры и изгиб наружу – что придавало ей сходство с аналогичными элементами современных самолетов.

Но несмотря на такие предосторожности, Mercedes все же удалось отыскать возможность в какой-то степени повторить хорошо знакомый по прежним машинам принцип управления потоками и направить те в сторону от колеса. Идея была в том, чтобы сместить точку сопряжения закрылков с торцевой пластиной как можно дальше вперед, тем самым открыв пространство в задней части (на иллюстрации выше).

Другие команды подхватили идею, но FIA очень быстро наложила на нее запрет, начиная с 2023 года. 

В остальном передние крылья – подобно несущим крыльям Red Bull – в процессе эволюции по ходу чемпионата пришли к конфигурации с нагруженной внутренней частью и открытым пространством для воздуха снаружи, чтобы хоть так перенаправить потоки. 

Крыло AlphaTauri долгое время оставалось уникальным в пелотоне, так как кончик носового обтекателя находился ниже его главной плоскости (во врезке на иллюстрации ниже). Однако осенью команда отказалась от этого подхода, объяснив свой шаг стремлением добавить прижимной силы и оптимизировать протекание воздуха под шасси.

Уникальное решение передка AlphaTauri AT03 не прошло проверку временем и уступило версии, показанной справа

Иллюстрация: Джорджо Пиола