Технический анализ Джорджо Пиолы

Технический анализ: все секреты регламента-2017

Предстоящий чемпионат мира откроет новую страницу в истории Формулы 1 – машины не только серьёзно изменятся внешне, но и станут совсем другими с точки зрения механических компонентов и аэродинамики.

Задача снизить время круга на пять секунд была главной при внесении изменений в регламент. Для её достижения шинникам Pirelli поручили разработать более широкие слики, а в геометрию шасси внесли многочисленные изменения.

Самой заметной переменой станут очертания обоих антикрыльев и передней кромки боковых понтонов – прежде они были строго перпендикулярны оси машины, а теперь получат стреловидные очертания.

Это придаст машинам более агрессивный и стремительный – можно даже сказать, футуристический – вид, однако конструкторским штабам команд изменения в правилах несут огромный объём работы, поскольку нужно по сути заново выстраивать конфигурацию воздушных потоков вдоль машины.

2016-2017 bottom view comparison
Сравнение машин Ф1 2016 (снизу) и 2017 (сверху) годов. Вид снизу

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Прежде, чем перейти к детальному разбору основных узлов, которые будут определять облик машин будущего года, начнем с необычного ракурса, который обычно скрыт от посторонних глаз – взглянем на автомобиль снизу. 

Переднее антикрыло

Мы уже не раз отмечали, сколь велика значимость элемента, который первым встречает поток набегающего воздуха. По сути, работа переднего крыла сказывается на эффективности всего шасси. Кроме того, оно располагается в непосредственной близости от передних колёс, а потому играет определяющую роль в отклонении потоков в сторону от шины и, тем самым, снижении турбулентности.

Важно помнить, что для формульной техники – если ничего не делать для снижения этой цифры – около 40% создаваемого лобового сопротивления приходится именно на колёса. Неудивительно, что это едва ли не первый вопрос, которым занимаются в командах, стремясь снизить негативный эффект.

Ferrari F2008 and F60 top view comparison
Сравнение Ferrari F2008 и F60 (2009 года). Вид сверху

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Правила, вступившие в силу в 2009 году (их отличия от предыдущих показаны на рисунке выше) вынудили конструкторов переосмыслить принципы работы, которые до того оставались неизменными многие годы.

Переднее крыло получило нейтральную секцию, а его общая ширина была увеличена, чтобы полностью перекрывать переднее колесо. Но даже более значимо, что размеры боковых дефлекторов были заметно сокращены. Это самым коренным образом сказалось на том, как пришлось обходиться с потоками возмущенного воздуха.

Ограничения коснулись и задней части шасси, где также упал общий уровень прижимной силы, но все же именно спереди изменения оказались самыми серьезными.

В последующие годы линия на снижение прижима продолжалась, переднее крыло вновь стало более узким, еще сильнее усложнив задачу конструкторам, которые по-прежнему стремились пускать потоки в обход передних колёс. Из-за этого стала популярной идея отклонять воздушный поток наружу, тогда как прежде его обычно направляли внутрь, к корпусу машины.

Этот шаг имел смысл: так как боковые дефлекторы стали гораздо меньше, они уже не могли столь надёжно, как раньше, "прикрывать" от возмущенного потока переднюю кромку днища и боковых понтонов.

Новым средством "защиты" стал вихрь Y250, возникающий на стыке нейтральной секции и профилированной части переднего крыла. В командах научились использовать этот инструмент в своих интересах, фактически заменяя им функционал прежних больших дефлекторов.

2016/2017 front wings comparison
Сравнение передних антикрыльев 2016 и 2017 годов

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Машины 2017 года в этом отношении окажутся в промежуточном положении. Переднее крыло сохранит нейтральную секцию, но само по себе получит иную форму. Конструкторы смогут и дальше использовать Y250, однако его сила и направление станут иными – в частности и потому, что сама плоскость крыла теперь "переехала" несколько дальше от шасси: длина носового обтекателя выросла с 850 до 1050 мм.

Увеличилась и ширина крыла (с 1650 до 1800 мм) – это в первую очередь связано с переходом на более широкие слики (которые "подросли" с 245 до 305 мм; [отмечено цифрой 2 на иллюстрации выше]).

Дефлекторы

McLaren MP4/31 front wing fins, bottom view, Mexican GP

Элементы в нижней части переднего крыла McLaren MP4/31, ГП Мексики

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Учитывая всё вышесказанное, можно было бы ожидать сохранения принципа "внешнего" обтекания колеса, но все меняется из-за возвращения больших дефлекторов [4]. Мы уже упоминали, что они позволяют отлично уводить наружу поток турбулентного воздуха, идущий вдоль шасси. Теперь конструкторы учитывают этот фактор при создании своих новых шасси.

Прежде мы уже весьма детально разбирали эту тему – в командах прощупывают возможности двойной работы с потоком [1], уводя часть его в одну сторону от колеса, а часть – в другую. Примером может служить крыло McLaren (на рисунке выше).

Mclaren MP4-17D,  Ferrari F2004M and Sauber C22 bargeboards comparison.jpg
Сравнение дефлекторов Mclaren MP4-17D (2002-03 гг.), Ferrari F2004M (2005 г.) и Sauber C22 (2003 г.)

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Впервые за долгое время в Ф1 решили поднять скорость машин – до того из года в год её неуклонно ограничивали. В 2009 и 2014 годах ради этого резко снижали прижимную силу, аргументируя это прежде всего стремлением повысить безопасность.

Таким образом, в качестве примерного ориентира мы можем использовать технику, выходившую на старт до 2009 года. Те машины отличались невероятно сложной конструкцией передней части, которая определяла всю дальнейшую картину распределения потоков.

Приведенные выше рисунки автомобилей Ф1 из первой половины 2000-х демонстрируют технический уровень той поры, а также решения, применяемые в командах для работы с воздушными потоками. 

Сплиттер

2017 aero regulations, plank design
Сравнение регламентов 2016/17 годов: контрольная планка

Иллюстрация: FIA

Если говорить о дальнейшем протекании воздуха после прохождения переднего крыла, то здесь одним из ключевых факторов является величина дорожного просвета. В свою очередь, она определяется контрольной планкой под днищем, в особенности её передней частью.

Именно там расположен сплиттер, элемент Т-образной формы, который тесно связан с традиционным для формульных классов стремлением команд "склонить" корпус машины вперед (или, говоря верными терминами, обеспечить дифферент на нос).

С точки зрения аэродинамики есть две основные причины следовать такой философии: это позволяет опустить переднее крыло, добившись граунд-эффекта, а также повышает эффективность диффузора.

Величина дифферента определяется как раз передним краем контрольной планки – при слишком сильном наклоне корпуса он просто будет задевать асфальт. Так что необходимо отыскать компромисс, добившись такого износа планки, который не приведет к дисквалификации.

Этот вопрос вызывает немало противоречий в последние годы – разговоры о хитрых креплениях и спрятанных пружинах, которые позволяют пройти нагрузочный тест, но при этом дают возможность сильнее "склонить" машину вперед, не прекращались всё это время.

T Tray strength test 2016
Нагрузочный тест на сплиттер, 2016 год

Иллюстрация: Джорджо Пиола

С 2017-го контрольная планка станет на 100 мм короче [3]. Это повысит стремление команд вести игры в этой области, так как нагрузка при прохождении теста FIA останется прежней, что даст возможность ещё сильнее склонять корпус вперед. Потенциально эта область сулит серьезную прибавку в прижимной силе.

Диффузор

2017 aero regulations, rear view
Сравнение машин Ф1 2016/2017 годов. Вид сзади

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Изменения размеров элементов в задней части машины открывают перед конструкторами широкое поле для деятельности, в центре которого остаётся диффузор. Теперь он может начинаться не от осевой линии задних колёс, а за 175 мм до неё [5]. Вдобавок, общая ширина диффузора увеличена на 100 мм (с 2000 до 2100), а высота вместо 125 мм будет составлять 175.

При этом контрольная планка остается на своем месте, так что диффузор будет по сути трёхсекционным: его центральная часть будет начинаться сразу за планкой и идти вверх круче, чем сейчас, "догоняя" две боковые секции.

Что в итоге?

В будущем сезоне Формула 1 сделает смелый шаг в новом направлении – прямо противоположном тому, каким двигалась последнее время. В FIA рассчитывают на потерю пяти секунд с круга (правда, в сравнении с 2014 годом).

Уже сейчас нет сомнений, что машины станут совсем другими, и это касается как их внешнего вида, так и работы аэродинамических элементов – начиная от передней кромки переднего крыла и заканчивая торцевой кромкой уменьшенного в высоту заднего.

Понятно, что у всех конструкторских бюро уже есть наработанные приёмы, однако теперь их нужно будет применять к иной конфигурации технического регламента, что наверняка приведет к новым (или хотя бы частично новым) решениям.

В любом случае, столь значительные перемены в правилах неизбежно вызовут рождение свежих идей, что обещает нам отчаянное техническое противостояние лидеров в доработке своих машин по ходу всего 2017 года.

Присоединяйтесь!

Написать комментарий
Показать комментарии
Об этой статье
Серия Формула 1
Тип статьи Аналитика
Topic Технический анализ Джорджо Пиолы , Формула 1 2017
Rambler's Top100