Формула-1 и запретные технологии
В конце восьмидесятых общепринятым стандартом болидов Формулы-1 был «низкий нос». Развитие этой концепции продолжалось до тех пор, пока Клод Мижо и Харви Постлтуэйт не представили Tyrrell 019, с приподнятым передним обтекателем и крылом «типа чайка». Правда незадолго перед этой революцией, Эдриан Ньюи разработал Leyton House, с приподнятым под передней подвеской полом и сплиттером. В итоге на протяжении первой половины девяностых в Формуле-1 использовалось три концепции носового обтекателя, пожалуй, даже три с половиной: ведь был еще «игольчатый нос» McLaren MP4-10. Но с введением в сезоне 1995 года «ступенчатого днища», конструкторы перешли на «концепцию поднятого носа».
В 1998 году эксперименты в этой области, такие как Tyrrell 025 или Ferrari F310 прекратились: FIA ввела стандарт на монококи, предписывающий основные размеры и форму. Кстати, из-за этого пропали и «полукруглые» конструкции, как у Jordan и Ferrari. Впоследствии FIA еще не раз меняла регламент для носовой части, и пожалуй, самыми забавными получились «бабуины».
Сейчас «высокие» носовые обтекатели запрещены по соображениям безопасности.
Незаметная, и, казалось бы, не имеющая к аэродинамике никакого отношения деталь, на самом деле оказала на нее огромное, хоть и косвенное влияние. Киль - это точка крепления нижних рычагов передней подвески к монококу. Чем выше получится их поднять, тем больший объем чистого воздуха удастся направить в область днища и диффузора. По ходу развития в Формуле-1 появились двухкилевые схемы, а позже и бескилевые. В сезоне 2022 года рычаги крепят непосредственно к шасси, и, хотя регламент не запрещает киль, его не применяют из-за недостатка места в этой области.
Раз уж речь зашла о подвеске, то невозможно не упомянуть о устройствах регулирования клиренса. Помимо очевидных преимуществ, таких как постоянный дорожный просвет, а значит стабильный прижим, активная подвеска обладала ещё одним свойством – благодаря ей увеличивали скорость болида на прямых! Как это работало: при выходе на прямую, задняя подвеска «приседала», ограничивая приток воздуха к диффузору. В результате срыва потока, сопротивление воздуха падало, а скорость болида росла. В прошлом сезоне эта тема получила продолжение: на кадрах с бортовых камер Mercedes-Benz можно было отчетливо видно, что подвеска W12 на определенной скорости приседает. Сделано это было с той же целью – снижение лобового сопротивления.
В этом году приседающие подвески, если конечно не считать скачущие «кенгуру» от Mercedes-Benz и Ferrari, запрещены.
Впервые появившиеся в 1993 году на McLaren MP4-8, эти устройства предназначались для отведения «грязного» воздуха, возникающего вокруг передних колес, от днища болида. Впервые похожие устройства применялись еще в середине восьмидесятых, но тогда о дефлекторах забыли, так как инженеры нашли способ отводить турбулентный воздух от передних колес с помощью удлиненных «эндплейтов», расположенных под передним антикрылом. И тем не менее выгода от использования этих «экранов» оказалась значительной: сперва McLaren, следом Benetton, а затем все болиды Формулы-1 обзавелись такими устройства.
Развитие дефлекторов с переменным успехом продолжалась до прошлого года. В этом году устройства в этой области запрещены.
Разумеется, днище и понтоны никто не запрещал. Но ограничений в этой области много. Во-первых, по ходу сезона 1994 года плоское днище, использовавшееся с 1983 года, запретили, сперва установив «доску скольжения» контролирующую клиренс, а через год введя «ступеньку», которая сохранилась и до наших дней.
Во-вторых, в 2007 году команды Ferrari и BMW-Sauber разработали и начали использовать «гибкое днище». На определенной скорости сплиттер Ferrari и BMW опускался, частично перекрывая поток воздуха под машиной. Это приводило к снижению сопротивления воздуха, «выключению» диффузора, а значит к увеличению скорости болида.
Обе конструкции проходили проверки FIA, и считались законными, но команда McLaren инициировала разбирательства по этому поводу, и по ходу сезона FIA ужесточила методику. С тех пор гибкое днище под запретом.
В-третьих, упомянем о Ferrari F92A с «двойным полом». Эту концепцию разработали Мижо и Постлтуэйт, и в теории такая конструкция позволила бы увеличить прижимную силу. Но в итоге задумка не сработала. Двойной пол вернулся через 15 лет, на болиде Toro Rosso STR6, и тогда оказалось, что недостатки концепции:
✅ Увеличенный центр тяжести
✅ Высокая масса
✅ Низкая жестокость
✅ Сложность компоновки системы охлаждения
перевешивают преимущества. Никаких отдельных ограничений на такую трактовку правил не было, и считалось что двойные днища канули в Лету. Но весной команда Mercedes-Benz представила концепцию «болида без понтонов», которая теоретически дает те же преимущества что и двойной пол.
С этого сезона концепция днища пересмотрена – в Формулу-1 вернулся запрещенный на протяжении сорока лет граунд-эффект, а значит то, с чем команды работали на протяжении этого времени оказалось бесполезным.
Дебют этого аэродинамического элемента состоялся в 1995 году, на уже упоминавшемся выше McLaren MP4-10. Изначально это крылышко предназначалось для компенсации потери прижимной силы из-за введения «ступенчатого днища». Идею подхватил Гэри Андерсон, но Jordan использовали среднее антикрыло только один раз – в Монако.
И хотя официально это крылышко никто не запрещал, оно исчезло из Формулы-1. Правда ненадолго. Сперва среднее антикрыло вернулось на Jordan 1999 года, в следующем сезоне появилось на Williams. Позже, в виде «рогов», на McLaren 2005 года, а в 2018 году в виде Т-wing на всех болидах Формулы-1. Сейчас размещение элементов этой области запрещено.
Первый – безумная штука, но она работала! В определенных режимах движения, воздух из передней части болида, через специальный воздуховод, направляли на нижнюю плоскость заднего антикрыла. Причем в обычных условиях воздух попадал в кокпит, поэтому для активации «воздуховода» пилот перекрывал специальное отверстие рукой, после чего воздух напрямую попадал к заднему антикрылу.
F-duct работал по принципу срыва потока, приводящего к снижению эффективности работы антикрыла. То есть, как и «гибкое днище» или «приседающая подвеска», увеличивая скорость на прямых! Использовались эти «воздуховоды» недолго, так как способ их активации признали опасным.
В отличии от предыдущего, S-воздуховод, дебютировавший в 2008 году на Ferrari и получивший широкое распространение в 2012, располагается в передней части болида, и предназначен для отведения «грязного» воздуха из-под носа болида в верхнюю часть монокока, где от турбулентного воздуха большого вреда нет. S-duct продолжают использовать и в этом году.
После введения ограничения на размещение выхлопных труб, эффект работы «обдувных» диффузоров сводился к нулю. И тогда в Формуле-1 вспомнили про эффект Коанда. Вкратце, он позволяет газу или жидкости выходящему из сопла, в нашем случае из выхлопной трубы, отклоняться к ближайшей поверхности и прилипать к ней, а значит выхлопные газы опять использовались для «обдува» диффузора. С 2014 года подобные трюки запрещены: расположение выхлопных труб строго регламентируется.
В рамках отдельной статьи невозможно рассказать о всех аэродинамических приспособлениях Формулы-1, поэтому за пределами обзора остались:
✅ канделябры или X-Wings
✅ демпферы масс
✅ гибкие крылья, «акульи плавники», «башни–близнецы» и «крылья Дамбо»
✅ DAS
✅ двойные и выдувные диффузоры
Все вышеперечисленные технические решения также представляют огромный интерес, и мы обязательно рассмотрим их в ближайшее время более подробно.
На протяжении последних тридцати лет, мы с вами наблюдаем бесконечную череду всевозможных ограничений. За это время конструкторы придумали, а чиновники запретили, огромное количество всяческих элементов аэродинамики. Разумеется, контроль «за вооружениями» необходим, ведь без него современные болиды Формулы-1 смогли бы выходить в Космос! Шучу, разумеется, но то, что без этих запретов пилотам потребовались бы противоперегрузочные костюмы и катапульты, можно говорить уверенно. А ведь многие из представленных технологий были еще и по настоящему опасными для гонщиков, тот же F-duct.
Высокий нос
В 1998 году эксперименты в этой области, такие как Tyrrell 025 или Ferrari F310 прекратились: FIA ввела стандарт на монококи, предписывающий основные размеры и форму. Кстати, из-за этого пропали и «полукруглые» конструкции, как у Jordan и Ferrari. Впоследствии FIA еще не раз меняла регламент для носовой части, и пожалуй, самыми забавными получились «бабуины».
Caterham CT05 с забавным носом. Фото: Youtube.com
Сейчас «высокие» носовые обтекатели запрещены по соображениям безопасности.
Киль
Незаметная, и, казалось бы, не имеющая к аэродинамике никакого отношения деталь, на самом деле оказала на нее огромное, хоть и косвенное влияние. Киль - это точка крепления нижних рычагов передней подвески к монококу. Чем выше получится их поднять, тем больший объем чистого воздуха удастся направить в область днища и диффузора. По ходу развития в Формуле-1 появились двухкилевые схемы, а позже и бескилевые. В сезоне 2022 года рычаги крепят непосредственно к шасси, и, хотя регламент не запрещает киль, его не применяют из-за недостатка места в этой области.
У болидов нынешнего поколения киля нет. Фото: Youtube.com
Раз уж речь зашла о подвеске, то невозможно не упомянуть о устройствах регулирования клиренса. Помимо очевидных преимуществ, таких как постоянный дорожный просвет, а значит стабильный прижим, активная подвеска обладала ещё одним свойством – благодаря ей увеличивали скорость болида на прямых! Как это работало: при выходе на прямую, задняя подвеска «приседала», ограничивая приток воздуха к диффузору. В результате срыва потока, сопротивление воздуха падало, а скорость болида росла. В прошлом сезоне эта тема получила продолжение: на кадрах с бортовых камер Mercedes-Benz можно было отчетливо видно, что подвеска W12 на определенной скорости приседает. Сделано это было с той же целью – снижение лобового сопротивления.
В этом году приседающие подвески, если конечно не считать скачущие «кенгуру» от Mercedes-Benz и Ferrari, запрещены.
Передние боковые дефлекторы
Впервые появившиеся в 1993 году на McLaren MP4-8, эти устройства предназначались для отведения «грязного» воздуха, возникающего вокруг передних колес, от днища болида. Впервые похожие устройства применялись еще в середине восьмидесятых, но тогда о дефлекторах забыли, так как инженеры нашли способ отводить турбулентный воздух от передних колес с помощью удлиненных «эндплейтов», расположенных под передним антикрылом. И тем не менее выгода от использования этих «экранов» оказалась значительной: сперва McLaren, следом Benetton, а затем все болиды Формулы-1 обзавелись такими устройства.
Графика, объясняющая принцип работы дефлекторов. Источник: Youtube.com
Развитие дефлекторов с переменным успехом продолжалась до прошлого года. В этом году устройства в этой области запрещены.
Днище и боковые понтоны
Разумеется, днище и понтоны никто не запрещал. Но ограничений в этой области много. Во-первых, по ходу сезона 1994 года плоское днище, использовавшееся с 1983 года, запретили, сперва установив «доску скольжения» контролирующую клиренс, а через год введя «ступеньку», которая сохранилась и до наших дней.
Во-вторых, в 2007 году команды Ferrari и BMW-Sauber разработали и начали использовать «гибкое днище». На определенной скорости сплиттер Ferrari и BMW опускался, частично перекрывая поток воздуха под машиной. Это приводило к снижению сопротивления воздуха, «выключению» диффузора, а значит к увеличению скорости болида.
BMW Sauber F1.08 – пособие по изучению запрещенных элементов в Формуле-1! Фото: Youtube.com
Обе конструкции проходили проверки FIA, и считались законными, но команда McLaren инициировала разбирательства по этому поводу, и по ходу сезона FIA ужесточила методику. С тех пор гибкое днище под запретом.
В-третьих, упомянем о Ferrari F92A с «двойным полом». Эту концепцию разработали Мижо и Постлтуэйт, и в теории такая конструкция позволила бы увеличить прижимную силу. Но в итоге задумка не сработала. Двойной пол вернулся через 15 лет, на болиде Toro Rosso STR6, и тогда оказалось, что недостатки концепции:
✅ Увеличенный центр тяжести
✅ Высокая масса
✅ Низкая жестокость
✅ Сложность компоновки системы охлаждения
перевешивают преимущества. Никаких отдельных ограничений на такую трактовку правил не было, и считалось что двойные днища канули в Лету. Но весной команда Mercedes-Benz представила концепцию «болида без понтонов», которая теоретически дает те же преимущества что и двойной пол.
На Mercedes W13 боковые понтоны практически отсутствуют. Фото: Youtube.com
С этого сезона концепция днища пересмотрена – в Формулу-1 вернулся запрещенный на протяжении сорока лет граунд-эффект, а значит то, с чем команды работали на протяжении этого времени оказалось бесполезным.
Среднее антикрыло
Дебют этого аэродинамического элемента состоялся в 1995 году, на уже упоминавшемся выше McLaren MP4-10. Изначально это крылышко предназначалось для компенсации потери прижимной силы из-за введения «ступенчатого днища». Идею подхватил Гэри Андерсон, но Jordan использовали среднее антикрыло только один раз – в Монако.
McLaren MP4-10 интересен не только средним антикрылом, но и впоследствии запрещенным носом типа «игла». Фото: Youtube.com
И хотя официально это крылышко никто не запрещал, оно исчезло из Формулы-1. Правда ненадолго. Сперва среднее антикрыло вернулось на Jordan 1999 года, в следующем сезоне появилось на Williams. Позже, в виде «рогов», на McLaren 2005 года, а в 2018 году в виде Т-wing на всех болидах Формулы-1. Сейчас размещение элементов этой области запрещено.
F-duct и S-duct
Первый – безумная штука, но она работала! В определенных режимах движения, воздух из передней части болида, через специальный воздуховод, направляли на нижнюю плоскость заднего антикрыла. Причем в обычных условиях воздух попадал в кокпит, поэтому для активации «воздуховода» пилот перекрывал специальное отверстие рукой, после чего воздух напрямую попадал к заднему антикрылу.
Схема F-duct McLaren. Источник: Youtube.com
F-duct работал по принципу срыва потока, приводящего к снижению эффективности работы антикрыла. То есть, как и «гибкое днище» или «приседающая подвеска», увеличивая скорость на прямых! Использовались эти «воздуховоды» недолго, так как способ их активации признали опасным.
В отличии от предыдущего, S-воздуховод, дебютировавший в 2008 году на Ferrari и получивший широкое распространение в 2012, располагается в передней части болида, и предназначен для отведения «грязного» воздуха из-под носа болида в верхнюю часть монокока, где от турбулентного воздуха большого вреда нет. S-duct продолжают использовать и в этом году.
Эффект Коанда
После введения ограничения на размещение выхлопных труб, эффект работы «обдувных» диффузоров сводился к нулю. И тогда в Формуле-1 вспомнили про эффект Коанда. Вкратце, он позволяет газу или жидкости выходящему из сопла, в нашем случае из выхлопной трубы, отклоняться к ближайшей поверхности и прилипать к ней, а значит выхлопные газы опять использовались для «обдува» диффузора. С 2014 года подобные трюки запрещены: расположение выхлопных труб строго регламентируется.
Компьютерная графика, поясняющая эффект Коанда. Источник: Youtube.com
В рамках отдельной статьи невозможно рассказать о всех аэродинамических приспособлениях Формулы-1, поэтому за пределами обзора остались:
✅ канделябры или X-Wings
✅ демпферы масс
✅ гибкие крылья, «акульи плавники», «башни–близнецы» и «крылья Дамбо»
✅ DAS
✅ двойные и выдувные диффузоры
Все вышеперечисленные технические решения также представляют огромный интерес, и мы обязательно рассмотрим их в ближайшее время более подробно.
На протяжении последних тридцати лет, мы с вами наблюдаем бесконечную череду всевозможных ограничений. За это время конструкторы придумали, а чиновники запретили, огромное количество всяческих элементов аэродинамики. Разумеется, контроль «за вооружениями» необходим, ведь без него современные болиды Формулы-1 смогли бы выходить в Космос! Шучу, разумеется, но то, что без этих запретов пилотам потребовались бы противоперегрузочные костюмы и катапульты, можно говорить уверенно. А ведь многие из представленных технологий были еще и по настоящему опасными для гонщиков, тот же F-duct.
- Алексей Медведев
- youtube.com
Рекомендуем для вас
Впервые в России изготовлен супермощный авиадвигатель
Он будет использоваться для отработки новых технологий. Да и отечественным широкофюзеляжным самолетам такие силовые агрегаты необходимы....
Тайна последнего пристанища для сотен автомобилей на краю земли
На Чукотке, вдали от цивилизации, скрывается удивительное автомобильное кладбище, привлекающее своими масштабами и загадками. Здесь оставлены сотни машин – от...
АК-3: военная реплика или учебно-тренировочный самолет
Новый УТС внешне очень похож на Як-3: производитель уверяет, что на платформе этой машины можно собрать любой самолет Второй мировой. А что внутри учебного...
Возвращение легенды: запущен амбициозный проект «Волга 2025»
Не кажется ли вам, что автомобили «Волга» застряли в прошлом, и было бы справедливо дать этому бренду продолжение? Именно так подумала команда YouTube-канала...
Российский авиалайнер МС-21 – итоги модернизации производства за октябрь
Самолет готовятся запустить в серийное производство. Оно стартует уже в 2025 году, если планы ничто не нарушит....
Ту-144ЛЛ – программа исследований на летающей лаборатории выполнена
Ту-144ЛЛ создавался с целью исследования поведения самолета на высоких (сверхзвуковых) скоростях и максимально возможных высотах. В программе принимали участие...
Двигатели для SSJ-100, Ту-214 и Ил-96-300 начнут выпускать и тестировать быстрее
На Пермском заводе ускорят испытания гидромеханических агрегатов. Также будут оптимизированы другие этапы производственного цикла....
Зачем на морских судах окна рубки наклоняют «неправильно»
На морских кораблях иллюминаторы капитанского мостика сделаны с отрицательным уклоном. А на речных судах – все наоборот. В чем тут дело?...
Lada Aura поступили в распоряжение российских чиновников – они не слишком довольны
Первая партия автомобилей уже отправлена к заказчикам. Но чиновникам не нравится отечественный «премиум»....
«Еловый Гусь» – 98 метров размах крыльев, тонны древесины и самый короткий полет в истории авиации
Речь о самом большой в мире самолете, построенном из дерева. Все подробности о проекте читайте в нашем материале....
УАЗ Хантер получил новое «сердце» и стал значительно мощнее
Мощность автомобиля повысилась более чем на 33%. Новые модификации уже появились в продаже....
Будущее поршневых авиадвигателей и особенности работы турбовентиляторных моторов
Есть мнение, что поршневые пропеллерные двигатели давно устарели и нет у них будущего. Это не так – в малой авиации они все равно еще долго будут «править...
Названы сроки выпуска первого белорусского самолета
Реализация проекта уже началась. Также стал известен ожидаемый тираж воздушного судна и объем дополнительного финансирования....
Амуро-Якутская магистраль: вечная мерзлота и американские тепловозы
Амуро-Якутская магистраль – важная составляющая транспортной сети Сибири и Дальнего Востока. Железная дорога имеет большие перспективы развития....
Отпиливаем от движка ГАЗ-53 два цилиндра и запускаем «новый» мотор
ؘНужен двухцилиндровый мотор для мотоцикла? Нет проблем: понадобится отходивший свое (списанный, заброшенный и т. д.) движок от ГАЗ-53. У этого мотора аж...
Представлен новый российский пикап – ждем рамный минивэн на его шасси
Мотор Isuzu и возможность установки на шасси специального оборудования. Пикап обещают сделать доступным....