Прижимная сила — это вертикальная аэродинамическая сила, которая прижимает болид Формулы‑1 к трассе. Её действие можно сравнить с работой перевёрнутого крыла самолёта. Эта сила существенно увеличивает сцепление колёс с трассой, позволяя машине проходить повороты на более высоких скоростях.
Величину прижимной силы можно регулировать, изменяя угол и размер таких элементов, как переднее и заднее антикрыло, а также днище автомобиля. Это ключевой баланс между сцеплением в поворотах и сопротивлением на прямых участках.
Как работает прижимная сила
- Аэродинамические элементы. Переднее и заднее антикрыло, а также днище машины спроектированы так, чтобы управлять движением воздуха над и под болидом.
- Перевёрнутый профиль крыла. Крылья по форме напоминают перевёрнутые авиационные. Когда воздух обтекает их, создаётся вертикальная нагрузка, прижимающая машину к земле.
- Эффект земли (Ground effect). Форма нижней части болида создаёт зону низкого давления, притягивающую машину к поверхности трассы.
- Увеличение нагрузки на шины. Дополнительная вертикальная сила повышает уровень сцепления, позволяя пилотам проходить повороты на большей скорости без потери управляемости.
Почему прижимная сила критически важна в F1
- Скорость в поворотах. Прижимная сила — главный фактор, позволяющий болидам проходить повороты на экстремальных скоростях без срыва в скольжение.
- Оптимизация производительности. Команды постоянно ищут баланс между прижимной силой и сопротивлением. Больше прижимной силы — лучше сцепление и прохождение поворотов, но выше сопротивление, замедляющее машину на прямых.
- Настройки для конкретных трасс. Идеальный баланс меняется от трассы к трассе. На треках с множеством поворотов требуется более высокая прижимная сила, а на трассах с длинными прямыми — меньшая (чтобы снизить сопротивление).
- Ощущения пилота. Пилоты сразу чувствуют разницу: снижение прижимной силы делает машину менее устойчивой, а увеличение — словно «приклеивает» её к трассе.
Что представляет собой прижимная сила?
Прижимная сила — это вертикальная составляющая аэродинамических сил, действующих на машину. Когда болид движется в воздушном потоке, прижимная сила давит на него, направляя к земле.
В аэродинамике машины выделяют три силы:
- прижимная сила (вертикальная);
- сопротивление (продольное);
- боковые силы (поперечные).
Прижимная сила — важнейшая для производительности болида. Чем сильнее машина прижата к земле, тем выше скорость в поворотах и лучше управляемость.
Пример величины прижимной силы:
- при скорости около 150 км/ч машина создаёт прижимную силу, равную её весу (минимальный вес болида — 800 кг);
- на максимальной скорости (в конце прямой) прижимная сила может достигать 3–4‑кратного веса машины.
Какие части болида создают прижимную силу?
Основная часть прижимной силы создаётся днищем машины. Значительный вклад также вносят переднее и заднее антикрылья. Эти элементы легче всего регулировать: можно менять угол переднего крыла или глубину и угол заднего антикрыла, чтобы варьировать уровень прижимной силы.
Однако не только эти очевидные аэродинамические элементы создают прижимную силу — вся поверхность машины участвует в её генерации. Задача аэродинамиков — добиться гармоничной работы всех элементов для максимальной производительности.
Как команды F1 разрабатывают пакет прижимной силы?
- Анализ структуры потока. Команды определяют, какие структуры воздушного потока нужны для улучшения производительности или адаптации к особенностям конкретной трассы.
- Вычислительная гидродинамика (CFD). С помощью CFD моделируются различные геометрии и тестируются варианты.
- Испытания в аэродинамической трубе. Если результаты CFD удовлетворяют команду, компоненты тестируются в аэродинамической трубе. В ней машина неподвижна, а «дорога» движется под моделью, имитируя относительное движение машины, дороги и воздуха.
- Производство и тестирование на трассе. После успешных испытаний в трубе деталь изготавливается и доставляется на трассу.
Из‑за ограничений F1 количество времени на CFD и испытания в аэродинамической трубе зависит от позиции команды в чемпионате (на 1 января и 1 июля).
Какие внешние факторы влияют на прижимную силу?
- Погода (ветер). Аэродинамика очень чувствительна к изменениям направления и скорости ветра:
встречный ветер замедляет подход к повороту, но увеличивает прижимную силу;
попутный ветер ускоряет подход, но снижает прижимную силу. - Высота над уровнем моря. Влияет на плотность воздуха:
например, в Мехико (2285 метров над уровнем моря) плотность воздуха ниже, поэтому прижимная сила меньше;
в таких условиях даже максимальное антикрыло даёт эффект, сравнимый с настройками для Монцы.
Всегда ли больше прижимной силы лучше в F1?
Больше прижимной силы обычно улучшает:
- скорость в поворотах;
- устойчивость (особенно в средних и быстрых поворотах);
- возможность позже тормозить и раньше ускоряться.
Но есть и минусы:
- увеличивается аэродинамическое сопротивление;
- снижается максимальная скорость на прямых (невыгодно на трассах вроде Монцы или Баку).
Вывод: больше прижимной силы не всегда лучше — всё зависит от характеристик трассы и стратегии гонки. Инженеры используют симуляции и данные из аэродинамической трубы, чтобы подобрать оптимальный уровень прижимной силы для каждого Гран‑при.
Увеличивает ли прижимная сила скорость?
- В поворотах прижимная сила увеличивает скорость: улучшает контакт шин с трассой и сцепление, позволяя пилотам позже тормозить, выбирать более узкие траектории и сохранять скорость в поворотах.
- На прямых прижимная сила может снижать максимальную скорость из‑за аэродинамического сопротивления.
Ключевой момент — баланс. Команды настраивают углы крыльев, дизайн днища и дорожный просвет, чтобы максимизировать общую эффективность круга.
Читайте также: