Технические новинки сезона-2017 Ф1. Часть 1: Крылья, плавники и хвосты
По окончании очередного сезона Больших Призов мы по традиции подводим итоги года в отношении технических новинок. Кто справился с изменениями регламента лучше остальных? На страницах своего блога анализирует технический эксперт Джейк Боксалл-Легг. Часть первая...
Первый год нового технического регламента – всегда очень захватывающее и волнующее время. Всегда любопытно посмотреть, кто хорошо справился с новым вызовом, а чьи разработки пошли в неверном направлении.
В феврале, когда команды одна за одной представляли свои новые шасси, поклонники были в восторге от новых широких и низких машин с огромными колесами. С течением сезона мы анализировали эффективность обновленной аэродинамики и уже более взвешенно пытались рассудить, пошли ли произведенные изменения на пользу Формуле 1.
Многие хвалили модернизированные машины за скорость и баланс в затяжных виражах, но при этом обгонов, кажется, стало меньше, чем раньше.
В любом случае новый технический регламент не оставил без работы инженеров Больших Призов, и они произвели на свет достаточно много любопытных инновационных решений. А мы сегодня и в следующий раз внимательно присмотримся к некоторым новинкам и постараемся предвосхитить дальнейший вектор развития технической мысли в Формуле 1…
А начнем с…
...с акульих плавников и Т-образных крыльев
Возвращение в Ф1 так называемых акульих плавников не встретило понимания у болельщиков, однако с точки зрения буквы закона всё было сделано верно – инженеры просто воспользовались послаблениями в техническом регламенте в отношении ограничений в области кожуха двигателя.
Команды были очень рады обнаружить в правилах такую лазейку, и одна за другой установили на свои шасси эти элементы. С чисто технической точки зрения плавники значительно облегчили инженерам задачу оптимизирования профиля воздушного потока в районе верхнего воздухозаборника, направляемого к заднему антикрылу.
В отсутствие акульего плавника всасывание воздуха воздухозаборником создавало неконтролируемые волнообразные завихрения, а установка такого "щита" позволила избежать подобного эффекта.
Плавники также были использованы проектировщиками для дальнейших разработок в области кожуха мотора по оптимизации воздушного потока, направляемого к заднему крылу.
В результате того, что заднее антикрыло было значительно опущено, команды смогли воспользоваться лазейкой в технических правилах и дополнить область позади кожуха небольшим, а в некоторых случаях и весьма ощутимым Т-образным крылом.
На февральские тесты лишь немногие привезли свои первые наработки в этом направлении, однако с развитием сезона практически все команды в той или иной степени внедрили этот инородный аэродинамический элемент.
Изначально Т-образное крыло включало в себя одну горизонтальную плоскость, а сама конструкция размещалась непосредственно перед задним антикрылом. Само по себе оно не добавляло шасси существенной прижимной силы – вместо этого оно способствовало более эффективной работе заднего крыла в отношении распределения давления.
Кроме того, этот вспомогательный аэродинамический элемент обеспечивал скос воздушного потока вверх, что позволяло заднему антикрылу работать с более упорядоченным воздухом.
Однако были у первой конструкции и свои минусы. В частности, торцевики Т-образных крыльев создавали существенные завихрения, которые при взаимодействии с задним антикрылом способствовали повышению уровня лобового сопротивления. И хотя в командах этот эффект всячески отрицали, их инженеры вскоре представили обновление конструкции, дополнив ее второй плоскостью и выполнив в виде вешалки.
В Mercedes первыми опробовали двойную конструкцию Т-образного крыла на тестах в Барселоне, но при этому сам элемент разместили на отдельной подпорке, а не на плавнике.
В итоге новинка оказалась достаточно хрупкой, и на тренировке в Бахрейне на машине Валттери Боттаса она не выдержала и сломалась, отлетев прямиком в следовавшего позади Макса Ферстаппена. После этого инцидента в Брэкли решили вернуться к общепринятому типу крепления.
В McLaren развили идеи Mercedes и в Шанхае представили свою "вешалку" в погоне за аэродинамической эффективностью. При этом верхнюю плоскость крыла венчал небольшой закрылок Герни, что позволило немного увеличить прижимную силу и создать скос воздушного потока за счет изогнутого профиля плоскостей.
Прошло не так много времени, и команды увеличили количество плоскостей крыла до трех с целью усилить перечисленные выше эффекты. Особенно по этой части отличились Force India, Renault и Williams.
Что касается команды из Сильверстоуна, то они пошли еще дальше и снабдили верхнюю грань своего акульего плавника многочисленными открылками, чтобы снизить эффект расщепления воздушного потока в этой области. Это позволило Т-образному крылу работать с уже оптимизированным потоком, что положительно сказалось на аэродинамической эффективности конструкции.
На фоне развития этих решений довольно быстро стало понятно, что в скором времени FIA запретит их использование из соображений безопасности.
Однако акулий плавник командам все же удалось отстоять, несмотря на противодействие со стороны McLaren и заявление в конце ноября о том, что свое новое шасси они проектируют без этих элементов.
Прорези в днище
Теперь давайте присмотримся к тому, как эволюционировало днище машин на протяжении минувшего сезона.
В последние годы инженеры предпочитали делать по нескольку прорезей в днище в задней части шасси для снижения эффекта "шинной струи", но в прошлом межсезонье были внесены значительные послабления в эту область правил, и команды похватали ножницы и тут же бросились резать днище кто во что горазд.
Дело в том, что, увеличив предельные контуры машин на 200 мм, в FIA забыли изменить регламентированную длину цельной конструкции днища. Это позволило командам использовать целых 100 мм плоскости с обеих сторон шасси для своих безудержных экспериментов с прорезями и срезками.
На ранней стадии сезона существовало два различных подхода к профилированию днища в задней части машины. McLaren, Haas и Toro Rosso опробовали прорези с поднятым задником с целью удержать создаваемые завихрения снаружи.
Это также позволяло снизить взаимодействие потока с задними колесами, которые во время вращения создают вокруг себя непредсказуемый воздушный профиль.
В то же время Mercedes и Ferrari использовали иной подход к геометрии днища – они предпочли вписывать прорези и подрезки во внешнюю часть днища.
На изображении ниже показано решение Ferrari. Характерная вогнутость в днище служит для управления воздушным потоком, исходящим от боковых дефлекторов, а прорезь сделана для отвода потока низкого давления и совместной работы с изогнутым лепестком по "запечатыванию" днища в области диффузора.
Вскоре после представления своего решения команде Ferrari пришлось спешно дорабатывать конструкцию путем укрепления ее металлической вставкой – на высоких скоростях элементы начинали вибрировать, разрушая тем самым отлаженный профиль воздушного потока.
Если говорить в общем, то цель испещрения днища прорезями в задней части шасси у всех команд одна – создать контролируемые завихрения, которые помогут "запечатать" края днища в районе диффузора, что в свою очередь предотвратит попадание на этот важный аэродинамический элемент турбулентного потока.
С другой стороны, когда поток, проходящий вдоль днища шасси, предсказуем и постоянен, распределение давления в области диффузора получается более ровным, что положительно сказывается на прижимной силе.
А боковые дефлекторы лишь помогают направлять поток в эти прорези на днище с минимальными расходами на дополнительные аэродинамические элементы.
Таким образом, команды пошли по пути создания небольших контролируемых завихрений вдоль кромки днища с целью не допустить попадание "грязного" воздуха под днище.
С течением сезона коллективы продолжили исследовать эту область и, по-видимому, пришли к общему выводу, что гораздо полезнее будет снабдить кромку днища многочисленными прорезями для удержания циркулирующего воздушного потока.
В результате внешний вид в этой части днища у различных команд стал отличаться до крайности. Если в McLaren остановились на прорезях, то в Renault, Red Bull и Force India старались избегать такого решения, а больше прибегали к генераторам завихрений, которые должны были работать с воздушным потоком, исходящим от боковых дефлекторов.
Посмотрим, продолжат ли команды в следующем сезоне развивать геометрию элементов в этой области, и во что это выльется, поскольку в этом году, судя по всему, к единому решению они не пришли.
Разумеется, все новинки должны органично вписываться в общую аэродинамическую концепцию шасси, и, возможно, в этом межсезонье команды будут разрабатывать свои машины уже с расчетом на эти гребенки и щели в днище.
Поживем – увидим. А пока готовимся ко второй части анализа технических новинок сезона-2017...
Перевел и адаптировал материал: Александр Гинько
Источник: https://www.jamesallenonf1.com/2017/12/five-f1-tech-talking-points-of-2017-did-we-learn-to-love-shark-fins-and-t-wings/, https://www.jamesallenonf1.com/2017/12/five-f1-tech-talking-points-of-2017-teams-chance-their-arm-on-the-slots/
