Теперь мы можем представить вам эксклюзивные первые снимки версии автомобиля 2021, проходящего испытания в аэродинамической трубe!
Формула 1 и руководящий орган, FIA, завершили беспрецедентный объем исследований и разработок, используя CFD (Computational Fluid Dynamics), чтобы воплотить их идеи в болиде 2021 года реальностью. Следующим шагом было подтверждение данных полученных с помощью испытаний в аэродинамической трубе.
Таким образом, в прошлом месяце, перед Гран При Германии, модель версии 2021 года была помещена в аэродинамическую трубу Sauber в строгих условиях секретности для всестороннего тестирования. Это произошло после первого теста в январе, где использовалась модель c 60% элементами 2018 года, и второго теста в марте, когда версия автомобиля 2021 была протестирована с 13-дюймовыми колесами. Хотя общие результаты будут доведены до сведения всех команд, независимая консультативная группа Sauber предоставила аэродинамическую трубу, гарантирует, что их команда F1 (Alfa Romeo Racing) не получила никаких преимуществ.
Ожидается, что такие элементы, как области боковых стоек и заднее крыло, останутся такими же в последней версии, но ожидают, что переднее крыло будет развиваться по мере его развития.
Первый взгляд: машина 2021 года в аэродинамической трубе
В приведенном выше видео вы получите редкий проблеск в аэродинамическую трубу, когда модель 2021 с масштабом 50% впервые работает с 18-дюймовыми шинами. Специальные грабли движутся вверх и вниз за автомобилем, чтобы измерить воздушный поток за автомобилем, позволяя F1 и FIA контролировать след, когда они пытаются улучшить способность автомобиля следовать за другим.
«Тестирование аэродинамической трубы, которое мы проводим, немного отличается от того, что могут делать команды», - говорит технический директор F1 Пэт Симондс. «Команды сосредотачиваются исключительно на силах, воздействующих на автомобиль, через различные подходы, когда они перемещают автомобиль. Хотя нас, естественно, интересует, что это за силы и, в частности, как эти силы меняются при движении автомобиля, мы еще больше заинтересованы в том, что происходит с турбулентным воздухом позади автомобиля.
«По этой причине, хотя мы делаем большую часть нашей разработки в CFD, и что CFD использует некоторые довольно продвинутые методы, которые обычно не используются командами, мы хотим подкрепить виртуальное моделирование физическим моделированием. Мы также решили использовать модель 50%, а не модель 60%, и мы решили пробежать эту модель довольно далеко вперед в аэродинамической трубе, так что это дало нам возможность лучше осмотреть след машины ».
Преимущество использования аэродинамической трубы Sauber, которую можно арендовать на коммерческой основе, заключается в том, что в швейцарской компании имеется очень хорошая автоматическая система "граблей". Николас Томбазис, глава FIA по техническим вопросам одноместных автомобилей, говорит, что "грабли" состоят из «трубок Пито с чувствительностью к рысканию, поэтому они могут измерять направление, давление и скорость потока и т. Д., В основном составляющие скорости и давление".
Он добавляет: «И таким образом мы можем убедиться, что то, что предсказывает CFD, является правильным, поскольку основная часть работы, 99% работы, для этих конфигураций была выполнена в CFD.
«Фундаментальный смысл всего этого заключается в том, что мы пытаемся сократить потери, которые понесет следующий автомобиль. Упрощение аэродинамики ведущего автомобиля также помогает улучшить характеристики , потому что, с одной стороны, передний автомобиль не имеет так много методов, чтобы контролировать его след. С другой стороны, следующий автомобиль, не имеющий всех этих маленьких, очень чувствительных устройств, менее подвержен поломкам ».
Традиционно автомобили 100% масштаба не используются в аэродинамической трубе, поскольку их использование было запрещено несколько лет назад из-за огромных затрат на производство модели. Большинство команд перешли на использование 60% моделей, но F1 и FIA решили придерживаться 50% шкалы.
«Он занимает меньше места в туннеле и поэтому позволяет нам с точки зрения длины автомобиля смотреть дальше», - говорит Симондс. «Если вы представите, что у вас есть полноразмерный автомобиль, вы можете взглянуть на десятую часть автомобиля, когда он отстает, поэтому 50% - это хороший компромисс, поскольку мы все еще можем получить хороший уровень детализации модели, но мы все еще есть расстояние позади. Это настоящие команды, как правило, больше, чем 60% в эти дни. В моделировании есть свои преимущества, но современные технологии производства, особенно аддитивное производство и тому подобное, позволяют в наши дни создавать очень точные 50% моделей ».
Вы можете быть удивлены, почему команды исследователей и разработчиков не поставили вторую машину позади передней машины, чтобы протестировать слип стрим. Симондс говорит, что это «не обязательно».
Он добавляет: «Мы сделали это в 2008 году, с исследованиями обгонов, которые мы делали тогда в 2009 году, и для этого нам пришлось перейти к модели в масштабе четверти, которая действительно становится слишком маленькой. Это то, что отрицает, что мы делаем это. Даже в таком большом туннеле, как у Sauber, вы могли по-настоящему пробежать только одну конфигурацию, и машины были бы очень близко. То, что мы пытаемся сделать, это использовать CFD в качестве нашего реального инструмента моделирования, и это только корреляция ».
Каковы были результаты?
Одна из главных целей правил 2021 года - увидеть больше обгонов. Для этого существует попытка найти способ, позволяющий автомобилям более тесно следовать друг за другом, поэтому было проведено так много исследований по сокращению следа.
Так что же показали месяцы испытаний CFD, а теперь серия пробежек в аэродинамической трубе? «По сути, CFD был правильным», - говорит Томбазис. «Не было никаких больших сюрпризов. Таким образом, происходит пробуждение при пробуждении на 5-10% по сравнению с текущими уровнями в 50%, хотя это зависит от конкретной конфигурации, которую вы тестируете, и так далее ».
Symonds столь же воодушевлена, что доходит до того, что говорит, что результаты «на самом деле превышают то, что, как я думал, мы могли бы достичь, когда начали проект». Он добавляет: «С конфигурациями, которые мы получили в настоящее время, результаты являются исключительными».
В 2009 году были запланированы исследовательские программы, в которых основные изменения произошли в 2009 году, когда Браун и Дженсон Баттон выиграли свои сказочные чемпионаты мира, а также в 2017 году, когда аэродинамические нормы были пересмотрены. Но ничто не было настолько сложным и тщательным, как то, что происходит в настоящее время.
«Конечно, этот уровень интенсивности намного ниже того, что команды могут сделать, с точки зрения чистой рабочей силы, которую вы можете бросить на вещи, но у нас есть хорошая, хотя и небольшая, опытная команда аэродинамиков, и мы имеем доступ к гораздо большей вычислительной мощности, чем у любой из команд, поскольку мы ничем не ограничены », - говорит Симондс.
Благодаря нашим соединениям Amazon Web Services (AWS) мы используем их суперкомпьютеры, и они работают с гораздо большим количеством вычислительных ядер. В CFD мы должны разделить среду на множество маленьких ячеек, и мы решаем уравнения для каждой из этих ячеек. В типичной командной среде они используют 192 ядра для решения 95 миллионов ячеек.
«В нашей нынешней конфигурации мы используем 1152 ядра и решаем до 550 миллионов ячеек. А в следующем году у нас есть потенциал для перехода на 2300 ядер. У нас более чем на порядок больше вычислительной мощности компьютеров, чем команды могут использовать, и это позволяет нам использовать симуляцию с двумя автомобилями ».
Какую роль сыграли команды?
Формула 1 и FIA работают рука об руку над исследованиями и разработками, чтобы завершить разработку правил 2021 года к октябрьскому сроку, но это не значит, что они исключают команды. На самом деле, все наоборот. Команды были приглашены для помощи в сборе данных и процессе разработки, при этом FIA позволяет им проводить тестирование вне количества часов, отведенных для их текущих проектов. Те, у кого есть ресурсы и возможности для этого, сделали это. Те, кто до сих пор не получил информацию.
«Команды были очень хорошими, команды, у которых были ресурсы для этого, работали над несколькими проектами для нас, и все они полностью осведомлены о том, что происходит», - говорит Симондс. «У нас есть встречи каждые несколько месяцев, мы отправляем им нашу геометрию, затем они проводят ее в своих собственных средах CFD и сообщают нам результаты. Они были настолько вовлечены, насколько хотят. Некоторые не могут вложить ресурсы. Результаты всех команд публикуются до тех пор, пока мы не доберемся до точки отсечения, где с этого момента они должны действовать в соответствии с заявленными правилами ».