Движущемуся автомобилю неизбежно приходится "проталкиваться" сквозь воздух и смесь газов, окутывающих нашу планету. Хотя плотность атмосферы невысока, всегда возникает сила, пусть и небольшая, препятствующая движению автомобиля. При средней скорости сопротивлением среды можно пренебречь, но по мере ее увеличения сопротивление стремительно растет. На высоких скоростях сопротивление среды становится одним из основных факторов, которые следует принимать во внимание. Исследования влияния атмосферы на движение тел-основная задача аэродинамики. Поскольку сопротивление воздуха меняется в зависимости от скорости и формы твердого тела, именно эти характеристики имеют принципиальное значение. Форма автомобиля особенно важна на больших скоростях, поскольку усилие, затрачиваемое на движение, увеличивается кратно скорости. Теоретические расчеты были бы слишком сложны, поэтому экспериментально выведен параметр, характеризующий аэродинамические качества формы твердого тела, названный коэффициентом аэродинамического сопротивления Сх. Все крупные автопроизводители используют аэродинамические трубы для оценки аэродинамики своих прототипов и расчета их коэффициента аэродинамического сопротивления, непосредственно влияющего на максимальную скорость и расход топлива. Самые точные измерения проводятся инженерами Формулы 1, где аэродинамика играет ключевую роль.
Аэродинамическая труба-один из самых важных инструментов разработки и доводки автомобилей. Это относится и к конюшням Формулы 1, и к производителям обычных, массовых автомобилей. Большие средства, которые тратятся компаниями на тестирование прототипа, и важность полученных результатов заставляют относится к охране аэродинамических труб с особым вниманием. Территория, где находятся трубы, окруженная забором под напряжением и мощными прожекторами, напоминает тюрьму строгого режима. Основными элементами, помогающими победить воздух, служат, помимо непосредственно кузова, передний (при наличии такового) и задний спойлеры, между которыми необходимо создавать определенное равновесие, чтобы работа переднего спойлера не сказывалась отрицательно на работе заднего. Когда автомобиль находится в движении, воздух проходит над его передней частью и создает завихрения, которые влияют на работу заднего спойлера. У болидов Формулы 1 к переднему и заднему спойлерам добавляются боковые, располагающиеся по бокам болидов перпендикулярно земле между шасси и передним колесом. Эти детали направляют остальной воздух, вступающий в контакт с монококом, к бокам, стараясь минимизировать его сопротивление и повысить прижимную силу. С учетом всего этого несложно понять, почему многие команды Формулы 1 вкладывают значительные средства в строительство и совершенствование своих аэродинамических труб. Те, кто не располагает собственной трубой, вынуждены ее арендовать. Однако принимая во внимание, что аэродинамические исследования проводятся постоянно, самые крупные конюшни предпочитают строить собственные технологические городки для разработки новых моделей. Компьютерные технологии, затронувшие все сферы нашей жизни, не обошли стороной и аэродинамику. Сегодня существуют программы, позволяющие виртуально воссоздать продувку модели в аэродинамической трубе, тем самым облегчив работу инженеров. Сотрудничество фирм, выпускающих программное обеспечение, и команд Формулы 1 оказалось полезным для обеих сторон. У первых появилась возможность испытывать и совершенствовать свои программы, вторые могут пользоваться самым современным программным обеспечением, получая при этом всю необходимую техническую поддержку. Одна из самых популярных программ для 3D-проектирования называется CATIA. Различные версии этой программы помогли развить концепцию вычислительной гидродинамики и получить технологию компьютерной симуляции работы аэродинамической трубы. Сложная программа помогает компьютеру "прогонять" воздух по виртуальной аэродинамической трубе, проверяя обтекаемость и аэродинамику автомобиля. Оператор может вносить в компьютерную модель изменения, тем самым избавляя инженеров от необходимости каждый раз переделывать реальный прототип. Результаты виртуальной продувки идентичны результатам настоящей (измеряются нагрузка, сопротивление и давление). Кроме того, программа выдает ряд дополнительной информации. На экране компьютера видна модель и окрашенные в разные цвета потоки воздуха, что позволяет инженерам и математикам направлять воздух туда, куда они считают нужным. Визуализация потока воздуха очень важна, поскольку в реальной аэродинамической трубе определить направление потока практически невозможно. Более того, реальная аэродинамическая труба, в отличие от виртуальной, не дает представления о давлении на отдельные поверхности, векторах скорости во всех точках автомобиля и распределении давления в потоке воздуха, которые можно увидеть на компьютере.
