Зачем чемпионскому болиду Формулы 1 дырка под носом? Ответ потребовался в прошлую пятницу. Болид Red Bull в последний день тестов выехал на трассу с новым передним обтекателем - чем вызывал нешуточное оживление среди болельщиков-техноманьяков. Отвечаем на запрос от любопытствующих, объединив на одной странице мнения экспертов двух наших любимых сайтов.
Джейк Боксолл-Легг на сайте Autosport (ссылка на исходный текст)
Ждать от Red Bull апгрейдов для машины 2025 года мы начали, едва увидев автомобиль на первых обнародованных командой изображениях - уж слишком RB21 был похож на предыдущий болид “быков”. Сразу же возникла мысль, что до момента начала тренировок Гран При Австралии машина может претерпеть заметные изменения.
Кристиан Хорнер при этом заявлял, что нет ни одной важной с точки зрения аэродинамики детали, с которой конструкторы не поработали бы в межсезонье. Вряд ли стоит обвинять руководителя команды в лукавстве - ведь действительно, мелкие изменения формы той или иной детали, отступление на пару миллиметров здесь и едва заметное изменение кривизны изгиба там в сумме могут заметно повлиять на распределение потоков и эффективность аэродинамической конфигурации. Одна беда: эти изменения трудно разглядеть, и еще труднее - проанализировать их и сделать выводы о том, как должно измениться поведение машины.
Так что, появление в последний день предсезонных тестов на RB21 нового переднего обтекателя в каком-то смысле заставило вздохнуть с облегчением и болельщиков “быков” (конструкторы точно не сидят сложа руки), и фанатов разбирания болидов по винтикам.
Чем же отличается новый нос от первой версии? Прежде всего, он короче - дотягивается только до основной (второй снизу) плоскости переднего крыла, в то время как в исходной версии “кончик носа” стыковался с основной плоскостью. Также передняя часть обтекателя стала шире - и очертания основной и нижней плоскостей в центральной зоне претерпели кое-какие изменения.
Раз нос стал шире - рабочая площадь плоскостей стала чуть меньше. Что пусть несильно, но снизило уровень генерируемой ими прижимной силы. Но эту потерю частично компенсирует тот факт, что благодаря укорачиванию носа выросла рабочая площадь основной плоскости. Плюс можно обратить внимание, что у “ступеньки” в центральной части нижней плоскости теперь более агрессивные очертания - и эти изменения также могут иметь своей целью повышение эффективности этого сегмента.
Конструкцией носового обтекателя по-прежнему предусмотрено отверстие, через которое воздух направляется в кокпит и помогает создавать там более приемлемый для гонщика климат. Отверстие также является дополнительной страховкой от замедления потока в зоне контакта с носовым обтекателем. Вдобавок можно обратить внимание на небольшие вертикальные пластины на закрылках в нескольких сантиметрах от обтекателя. Их задача - помогать конфигурировать поток так, чтобы взбаламученный передними колесами воздух отводился в сторону от машины. Активнее должны участвовать в этом процессе и торцевые пластины - на новом варианте они развернуты сильнее, чем на исходном.
На основании увиденного мы можем предположить, что цель изменения формы обтекателя - увеличение доли воздуха, который огибает “кончик носа” и дальше движется вдоль стенок обтекателя к передней кромке днища. Может быть, это должно привести к дополнительному повышению эффективности днища - а может, Red Bull таким образом решает другую задачу, пока не очевидную для нас.
Гэри Андерсон на сайте The Race (ссылка на исходный текст)
Я уже мог поднадоесть некоторым читателям своими камланиями на тему полезности зазора между “кончиком носа” болида и нижней плоскостью переднего антикрыла. И на тему того, почему далеко не все команды Формулы 1 используют это решение. Эксперименты Red Bull на тестах доказывают, что мои настойчивые призывы - отнюдь не старческий бред выжившего из ума конструктора. Как минимум команда сочла важным сравнить два варианта, чтобы понять, как каждый из них работает в реальных условиях на трассе.
Реальные условия я упомянул не просто так. Несложно догадаться, что в аэродинамической трубе болиды (точнее, их модели) не клюют носом на торможениях и не испытывают воздействия центробежной силы - соответственно, далеко не всё можно воспроизвести по ходу испытаний. В частности, если говорить о разнице в эффективности вариантов с “дыркой под носом” и без, то она по результатам замеров в трубе наверняка будет едва различимой. Не стоит также забывать, что антикрылья помогают машине в поворотах, а точно скопировать процесс прохождения того или иного поворота - задача явно не для работы в трубе. Да и зачем копировать, если можно воспользоваться реальной трассой?
Давайте для начала посмотрим на интересующий нас элемент на картинках, которые Red Bull показала миру до начала тестовых заездов. Выдвинутая вперед нижняя плоскость находится дальше других от “взбалтывающих” воздух передних колес - и при этом максимально близко к асфальту. Следовательно, этот элемент контактирует с максимально чистым воздухом - и одновременно с максимальной выгодой использует т.н. эффект земли. По моим оценкам, исходный вариант генерирует больше прижимной силы - особенно в медленных и среднескоростных поворотах, где машина не так сильно “приседает” под воздействием набегающего потока воздуха. А в быстрых поворотах, где болид все-таки прижимается к земле? Там - в отсутствие зазора , которому посвящен этот материал - под плоскостью, которая находится слишком близко к земле, образуется “пробка” из не помещающегося в нужную зону воздуха. И элемент, можно сказать, выключается.
Можно услышать мнение, что все не так плохо. Частичное снижение аэродинамическо нагрузки на переднее крыло делает поведение машины менее чувствительным к “клевкам” на торможениях и “приседаниям” на разгонах. И если опираться исключительно на данные из аэродинамической трубы, расклад получится выгодным. В медленных поворотах у нас прибавляется прижтма, а в быстрых и в начале фазы торможения болил становится менее “нежным”. Казалось бы, сплошные плюсы. Однако на практике замедление потока под центральной частью переднего крыла делает более турбулентным поток за крылом. А это значит, что более “грязным” станет воздух, который вступит в контакт со столь важным элементом как днище.
Во втором варианте зазор наверняка снижает уровень прижимной силы, который может сгенерировать соответствующий элемент - особенно на низких и средних скоростях. Испытания в аэродинамической трубе также, скорее всего, покажут, что автомобиль стал более чувствительным к неравномерным изменениям дорожного просвета. Сплошные минусы? Не совсем.
Да, при наличии зазора уровень прижимной силы, генерируемой на низких скоростях, будет ниже. Но этот эффект можно компенсировать с помощью т.н. закрылка Герни. Небольшого фрагмента карбона высотой примерно в 6 мм, который приклеивается к задней кромке верхнего закрылка - и становится его продолжением.На высоких скоростях его наличие будет не слишком заметно - а вот на низких он добавит примерно столько же прижима, сколько будет потеряно из-за “дырки под носом”. При этом не будет “загрязняться” поток, направляющийся к днищу.
Тонкости конфигурации потоков и динамики изменения прижимной силы в этой зоне не всегда очевидны - плюс на ситуацию могут влиять какие-то дополнительные факторы, усложняющие описанную мной картину. Именно поэтому многие команды по-прежнему предпочитают базовый вариант, без “дырки под носом”. Какой выбор сделает сама Red Bull? Это один из вопрос, который заставляет нас с большим нетерпением ждать первого Гран При сезона...
Другие материалы для техноманьяков на нашем канале:
- рейтинг команд по итогам тестов (с многобуквенным анализом)
- базовый анализ конструкции нового болида Ferrari