Крылья-ложки, ринопластика и уши терьера. Технический обзор ГП Канады
Не штрафом Себастьяна Феттеля единым жив Гран При Канады, и сегодня мы по традиции обратимся к техническим новинкам команд на этапе в Монреале – как удачным, так и не очень. Слово техническим экспертам...
Крылья-ложки
Сегодняшний обзор мы начнем с характерного технического решения, которое команды применяют на трассах, где ключевым фактором успеха является скорость на длинных прямых, но при этом необходимо сохранять компромисс между низким уровнем лобового сопротивления и прижимной силой.
Именно такими характеристиками обладает автодром имени Жиля Вильнёва, и именно сюда команды привезли свои ложки-крылья.
Что же это за конструкция заднего антикрыла, получившая такое загадочное название?
Крыло-ложка характеризуется не постоянной, а изменяющейся глубиной и углом атаки в разных точках отстояния элемента от центральной оси. Вспомните крыло, которое Mercedes привезла в Баку в 2016-м. В целом такая конструкция крыла схожа с крыльями, которые используются в GT – и хотя причины для этого разные, техника изгиба поверхностей очень схожа.
По сравнению с традиционным крылом "ложка" характеризуется меньшим уровнем лобового сопротивления и прижимной силой.
Как же крыло-ложка снижает лобовое сопротивление?
Вместе с уменьшающимся при приближении к торцевым пластинам геометрическим углом атаки крыла изменяется также распределение давлений и прижимной силы. А минимальное индуктивное сопротивление (составляющая часть лобового сопротивления) достигается именно при эллиптическом распределении.
Посмотрите на две представленные выше диаграммы. Стрелками обозначена величина прижимной силы в каждой точке крыла в зависимости от удаления от центральной оси. Нетрудно заметить, что на нижней диаграмме, где представлено крыло-ложка, распределение прижимной силы постепенно и эллиптически угасает при приближении к торцевым пластинам. При этом на верхнем рисунке с традиционным крылом прижим у торцевиков также заметно ниже – этот эффект возникает из-за создания завихрений и уменьшения разницы давлений между верхней и нижней плоскостями крыла.
Крыло-ложка обеспечивает постепенное снижение прижимной силы по направлению к торцевым пластинам, а вместе с ним и плавное уменьшение разницы давлений. Это ведет к меньшему растеканию воздушного потока и снижению размера возникающих в этой области завихрений.
Меньшие завихрения обладают меньшей кинетической энергией, а значит, снижается и снос потока вверх. Вкупе эти эффекты приводят к уменьшению индуктивного сопротивления крыла.
Но не все ложки одинаковые. Некоторые конструкции изогнутого заднего антикрыла подразумевают также уменьшение глубины крыла в направлении торцевых пластин. Это приводит к уменьшению средней глубины крыла и, следовательно, к увеличению соотношения его сторон (аспектного отношения), которое вычисляется путем деления общей ширины крыла на его среднюю глубину (хорду). Чем больше соотношение сторон, тем меньше индуктивное сопротивление.
Еще одним следствием изменения угла атаки крыла при приближении к торцевикам является снижение итоговой силы, действующей на крыло, что ведет к снижению профильного сопротивления (еще одной составляющей лобового сопротивления). Негативной стороной этого эффекта можно назвать уменьшение общего уровня прижимной силы такого типа крыла. Именно поэтому крылья-ложки используют только на трассах, где ключевым является компромисс между прижимной силой и уровнем лобового сопротивления – в отличие от трасс вроде Монако, где важна лишь прижимная сила.
Неудачные решения от Racing Point
Лэнс Стролл в своей домашней гонке в Монреале добился очень хорошего результата, завоевав девятое место. Несмотря на возвращение к предыдущей спецификации мотора Mercedes после взрыва двигателя в третьей тренировке, канадец смог провести очень боевую гонку.
И это еще более удивительно по причине того, что команда Racing Point, не хватающая звезд с небес в этом сезоне, привезла на автодром имени Жиля Вильнёва довольно много новинок, включая переднее и заднее антикрылья, а также носовой обтекатель, ни одна из которых так и не дебютировала на трассе.
В Монреале команда, как и многие соперники, представила ложкообразное заднее антикрыло, однако от его боевого использования они вынуждены были отказаться в пользу предыдущей спецификации, дающей больше гибкости в отношении прижимной силы и лобового сопротивления.
Также Racing Point сделала своему шасси кардинальную ринопластику, изменив носовой обтекатель путем поднятия "ноздрей", чтобы можно было разместить под ними характерный для Mercedes выступ.
Обычно эти "ноздри" помогают направлять набегающий воздушный поток под носовой обтекатель к передней кромке днища во избежание образования здесь зоны повышенного давления.
Подъем этих впускных отверстий чуть вверх позволил команде поэкспериментировать с созданием небольшой выпуклости внизу для ускорения потока, проходящего поверх нейтральной секции переднего антикрыла, и создания более выраженного градиента низкого давления под днищем.
В конечном итоге команде так и не удалось заставить работать свои идеи, и им пришлось вернуться к прежней спецификации обтекателя (на фото внизу слева), отказавшись от обновления (на фото справа).
Новинка еще может пригодиться команде на следующих этапах. В любом случае приятно, что обновленная Racing Point способна в таком объеме привозить модернизированные детали на гонки. Пусть и не всегда удачно.
Боковые дефлекторы Toro Rosso
Уик-энд в Монреале сложился для Toro Rosso не лучшим образом, но блестящий пилотаж Даниила Квята позволил россиянину финишировать на десятом месте и принести команде важное очко.
Что касается технических аспектов, то на машине STR14 было отмечено только одно существенное обновление, и касалось оно конфигурации боковых дефлекторов.
В предыдущей спецификации дефлектора в передней его части располагался только один видимый элемент, а второй находился за характерными насечками.
В обновленном виде вертикальных элементов в передней части конструкции стало сразу три.
Первый открылок (на фото выше обозначен зеленой стрелкой) обрел небольшую прорезь, помогающую отводить набегающий поток воздуха от шасси.
Позади него расположились две серии открылков (обозначены желтыми стрелками), в функции которых входит доставка упорядоченного потока воздуха в турбулентную зону за передними колесами.
Характерные горизонтальные прорези были изогнуты, чтобы лучше собирать поток с передней части конструкции и направлять его в обход дефлекторов.
Red Bull продолжает окрылять свое шасси
На стыке окончания передней части носового обтекателя шасси и начала монокока – в зоне расположения выпускного отверстия S-образного воздуховода – есть небольшая треугольная зона, не имеющая ограничений в плане размещения здесь аэродинамических элементов.
По всей видимости, законотворцы оставили командам определенную свободу в выборе геометрии пластины, прикрывающей область размещения инертера, но инженеры воспользовались ей совсем иначе, подав идею расположения здесь небольших открылков. Что не запрещено, то разрешено.
Пионерами в этой области были Mercedes и Alfa Romeo, установив эти элементы на шасси еще на предсезонных тестах. После этого их примеру последовала команда Renault. В Канаде настала очередь Red Bull разместить в зоне стыка носового обтекателя характерные открылки.
При этом если похожие крылышки на машине Renault напоминали уши кролика, то в австрийской команде остановили свой выбор на геометрии ушей терьера, развевающихся на встречному ветру и обводящих воздушный поток вокруг S-воздуховода. В этой области шасси команды всегда испытывали серьезные проблемы управления потоком при переходе от носового обтекателя к кокпиту.
Тогда как эффект Коанда помогает воздушному потоку огибать искривленные поверхности, трение поверхности неизбежно приводит к замедлению потока вблизи обшивки шасси. В результате образуются области разделения потока, несмотря на все усилия S-воздуховода по их уменьшению.
Пуская воздушный поток, проходящий поверх носового обтекателя, в стороны, мы тем самым как бы сглаживаем этот переход, тогда как непосредственно за выпускным отверстием S-воздуховода образуется зона пониженного давления, способствующая эффекту всасывания воздуха в этой области. "Чистый" поток в этом случае проходит поверх шасси, одновременно перемещая точку перехода турбулентного пограничного слоя дальше назад.
Новые торцевые пластины заднего крыла от Renault
Нынешний сезон для Renault складывается пока не лучшим образом, но в Монреале коллектив из Энстоуна сделал настоящий прорыв – гонщики команды впервые оба финишировали в очках, разом удвоив очковый баланс в Кубке конструкторов.
При этом обновлений у команды в Канаде было не так много – большинство из них готовятся к Гран При Франции через две недели. Но модернизированные торцевые пластины заднего антикрыла пришлись RS19 очень кстати.
В Renault не пошли по пути соперников и не стали размещать дополнительные ребра во второй части расширенной секции торцевиков. Вместо этого они установили в этой области своеобразные зубья под разными углами, чтобы компенсировать определенную часть прижимной силы.
В задней части торцевиков команда пошла по более агрессивному пути, усилив ребра и увеличив пространство за задним крылом, чтобы расширить профиль исходящего от крыла воздушного потока. В свою очередь это ведет к созданию зоны пониженного давления в задней части шасси, что повышает эффективность антикрыла.
В нижней части торцевых пластин был добавлен новый элемент закругленного профиля с небольшим лепестком, который способствует направлению воздушного потока вверх и наружу, тем самым расширяя область его отвода. Возможно, именно эти изменения позволили Даниэлю Риккардо в гонке на протяжении шести кругов успешно отбивать атаки Валттери Боттаса на чемпионской машине.
Перевел и адаптировал материал: Александр Гинько
Источники:
https://www.autosport.com/f1/feature/9214/nosejobs-new-fins-and-more--piola-on-canada-tech-intrigue
https://motorsport.tech/formula-1/f1-rear-wing-explained
https://www.autosport.com/f1/news/143905/piola-how-f1-teams-are-changing-wings-for-canada
