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».

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».



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.



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.



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.



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.

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.



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.



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.



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.