Если говорить совсем просто, сейчас днище машин Ф1 является плоским и лишь после оси задних колес начинается диффузор, который помогает создавать прижимную силу. 

Однако в действительности аэродинамическая сила, создаваемая днищем, может быть гораздо выше – если все оно представляет собой единый профиль, который создает разрежение и буквально присасывает автомобиль к асфальту. 

Именно так работает «эффект земли» или граунд-эффект, который вернется в Ф1 с 2021 года. 

Наши технические эксперты Джорджо Пиола и Мэтт Сомерфилд вспомнили, как полвека назад развитие технологий впервые натолкнуло конструкторов на эту мысль – и как «внутренняя аэродинамика» полностью изменила облик техники и весь спорт в целом.

Слайдер

Список

Детали конструкции Lotus 78, модель 1977 года

1/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Едва ли кого-то удивит, что первым использовать внутреннюю аэродинамику догадался Колин Чепмен. Глава Lotus создал модель 78, которую позже назвали «автомобиль-крыло». Особенность машины была в том, что по бокам понтонов размещались вертикальные «юбки», закрывавшие днище, а само оно поднималось вверх в задней части. По сути, сам корпус машины был одним большим крылом (перевернутым в профиле), вжимая Lotus в трассу и позволяя гораздо быстрее преодолевать повороты.

Проекции Lotus 79, модель 1979 года

2/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Развитием идеи стала следующая модель 79. Ее крупные прямоугольные понтоны скрывали два профиля, каждый из которых формировал трубку Вентури – так физики называют эффект, когда давление газа падает при его протекании через через канал увеличивающегося диаметра. Применительно к Ф1 зона низкого давления возникала под машиной.

Lotus 79 Марио Андретти на Гран При Бельгии 1978 года

3/19

Фотограф: LAT Images

Модель 79 дебютировала на этапе в Золдере. Команда подготовила только одно шасси для Марио Андретти – рядом видно старый Lotus 78 его напарника Ронни Петерсона.

особенности конструкции Lotus 79

4/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Сверху показана конструкция понтонов Lotus 79, чертеж ниже позволяет сравнить конструкцию понтонов этой машины (слева) с предыдущей моделью (справа).

Шасси Lotus 79 без кузовных панелей

5/19

Фотограф: LAT Images

Редкий снимок «голого» шасси Lotus 79 позволяет рассмотреть детали машины, а также наглядно иллюстрирует, как далеко продвинулась конструкторская мысль за прошедшие десятилетия.

Марио Андретти, Lotus 79, Гран При Голландии 1978

6/19

Фотограф: Райнер Шлегельмильх

Машину прозвали «Черной красоткой» – в сезоне-78 она принесла Lotus шесть побед и 15 подиумов. Марио Андретти стал чемпионом мира, а Lotus выиграла Кубок конструкторов. Как показали дальнейшие события, это были последние титулы легендарной команды. А революционная идея Чемпена, как это не раз случалось и прежде, определила путь развития всей Формулы 1 на годы вперед.

Детали конструкции «гоночного пылесоса» Brabham BT46B, 1978 год

7/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Соперники Lotus искали свои средства добавить машине скорости за счет аэродинамики. Конструктор Brabham Гордон Марри из-за оппозитных 12-цилиндровых моторов Alfa Romeo не мог реализовать «трубки Вентури». Он смонтировал в задней части шасси BT46 большой вентилятор, который вытягивал воздух из-под днища, также ограниченного эластичными «юбками», создавая там разрежение.

Детали задней части Brabham BT46B Alfa Romeo

8/19

Фотограф: LAT Images

Решение Марри стало развитием идеи, впервые реализованной на американском спорткаре Chaparral 2J – у него в задней части коробчатого кузова были смонтированы два больших вентилятора. Уже тогда в Ф1 были запрещены подвижные аэродинамические устройства, но конструктор Brabham расположил радиаторы так, что воздух, идущий из-под днища к вентилятору, охлаждал их, потому формально «пылесос» не нарушал регламента. Машина выиграла первую же свою гонку в Швеции, и хотя FIA позволила использовать ее до конца сезона, босс команды Берни Экклстоун предпочел отказаться от спорной новинки по политическим мотивам.

Сравнение Lotus 79 и Lotus 80

9/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Остальным командам оставалось только смотреть на победы Lotus и разрабатывать собственные машины с граунд-эффектом к сезону 1980 года. Тем временем Чепмен готовился сделать очередной смелый шаг вперед. Lotus 80 должен был стать абсолютным воплощением внутренней аэродинамики. Машина получила эластичные «юбки» даже в районе носового обтекателя. К сожалению, она оказалась очень нестабильной: резко теряя прижимную силу из-за наклона корпуса на разгонах и торможениях.

Arrows A2, 1979 год

10/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Смелый подход продемонстрировала молодая команда Arrows. Ее модель А2 по сути была одним большим аэродинамическим профилем – ради этого мотор Ford Cosworth DFV даже установили, наклонив вперед. Машина обеспечивала значительный уровень прижимной силы, но недостаточная жесткость шасси на кручение приводила к столь серьезной аэродинамической нестабильности, что пилоты попросили пересадить их на старые машины А1.

Читайте также:

• Техническое ретро: история машины Arrows, которую прозвали «бомбой»

Концепция Lotus 88, модель 1981 года

11/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Lotus 88 входит (вместе с шестиколесной машиной Williams и еще несколькими раритетами) в число удивительных конструкций, которые могли бы совершить революцию в Формуле 1, но так ни разу и не вышли на старт Гран При. Концепция Чепмена на этот раз состояла в использовании двойного корпуса: внутренний, включающий кокпит, должен был жестко стоять на трассе, а связанное с ним посредством пружинной системы внешний отвечал за прижимную силу. Такое решение позволяло компенсировать потери от запрета «юбок». Показатели в аэродинамической трубе были фантастическими, но FIA не допустила машину на старт, как ни бился Чепмен за легальность своего детища.

Гран При Австрии 1982 года

12/19

Фотограф: Райнер Шлегельмильх

Граунд-эффект преобразил машины Ф1 и привел к существенному росту скоростей. Но для гонщиков той поры эта техника была серьезным испытанием: в погоне за стабильностью дорожного просвета конструкторы делали подвеску предельно жесткой, и пилотов нещадно трясло. Рост прижимной силы позволил быстрее проходить повороты, так что перегрузки выросли до невиданных прежде величин. Кроме того, ради профилированного днища кокпит сильно сместили вперед. Из-за такого сочетания факторов тот период был отмечен целым рядом серьезных аварий, которые приводили к увечьям или гибели гонщиков.

Гран При Монако 1982 года

13/19

Фотограф: LAT Images

Расцвет внутренней аэродинамики оказался бурным, но недолгим – уже с 1983 года, услышав жалобы пилотов, FIA предписала обязательное плоское днище. Теперь лишь диффузор мог генерировать прижимную силу. Такой порядок сохранился до наших дней.

Днище Ferrari F1-90 (641), 1990 год

14/19

Фотограф: Джорджо Пиола

На примере Ferrari 1990 года отлично видно, какими стали машины по новому регламенту. Днище является абсолютно плоским на участке между передними и задними колесами, любые «юбки» также под запретом.

Brabham BT52, модель 1983 года

15/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Примечательно, что объявление о запрете на использование граунд-эффекта прозвучало незадолго до начала сезона-83. Конструкторским штабам пришлось срочно адаптировать уже почти построенные машины, и лучше всех с этим справились в Brabham. Модель BT52B получилась у Гордона Марри не только быстрой, но и очень изящной.

Вид снизу на McLaren MP4/14, модель 1999 года

16/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Развитие технологий и рост скоростей являются постоянными спутниками на историческом пути Формулы 1. При этом меры безопасности в прежние годы далеко не всегда успевали за ними. После трагического уик-энда в Имоле-1994, когда аварии унесли жизни Роланда Раценбергера и Айртона Сенны, а еще несколько человек, включая Рубенса Баррикелло, получили травмы, FIA решила ограничить уровень прижимной силы, сделав днище машин ступенчатым и разместив в его центральной части специальную контрольную планку.

Контрольная планка под днищем Benetton B194, Гран При Бельгии 1994 года

17/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Чтобы конструкторы не пытались уменьшить дорожный просвет, было введено правило, что планка толщиной 10 мм не может быть после финиша изношена больше, чем на 10% (1 мм). Это стоило Михаэлю Шумахеру победы в Спа – немецкий гонщик Benetton уверенно переиграл соперников на трассе, но от постоянных контактов с поребриками толщина планки уменьшилась до 7-8 мм. Чтобы избежать противоречий в будущем, с этапа в Японии планку дополнили титановыми блоками, которые принимали удары на себя.

Концепт машины Формулы 1 в сезоне 2021 года

18/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Теперь, спустя четыре десятилетия, Формула 1 решила вернуться к «трубкам Вентури» в понтонах. Иллюстрация Джорджо Пиолы показывает, какие машины могут выйти на трассу через полтора года.

Сравнение Ferrari SF90 2019 года и концепта машины Ф1 в сезоне-2021

19/19

Фотограф: Джорджо Пиола

Главными отличиями от нынешней техники станут совсем иные обводы шасси в задней части и более крупный диффузор (строго говоря – пара диффузоров с обеих сторон от мотора).