7 мин.

Двойная DRS: эволюция Ньюи

62

Давайте сначала кратко вспомним, чем характерен процесс открытия DRS-закрылка в том понимании, в котором DRS и была внедрена: при открывании подвижной плоскости заднего антикрыла лобовое сопротивление болида уменьшается ровно на сечение этого закрылка.

Однако, при этом, прижим машины сзади уменьшается, задние колеса частично теряют сцепление с трассой, а наклоненный болид генерирует почти столько же лобового сопротивления, что и за поворот до этого события. Да, машина временно ускоряется, так как воздух все же не упирается в стенку, а лишь огибает автомобиль под большим градусом (по отношению к трассе). При деактивации закрылка все происходит строго наоборот – машина лавинообразно получает много прижима сзади, а передняя ось разгружается рывком, именно тогда, когда пилоту нужно завернуть несущуюся массу в поворот именно передними колесами.

Таким образом, ход инженерной мысли был направлен на то, чтобы избежать этой килевой качки и поберечь колеса, вынужденные работать в различных, плохо подбираемых условиях. Первыми это смогли сделать ребята из «Мерседеса».

«Мерседес» – «ведро» с хитрым девайсом

Весной мы уже описывали DDRS (то есть двойную систему снижения лобового сопротивления) немецкой команды. С ней Нико Росберг сумел победить в Китае, и оба пилота конюшни активно использовали систему по ходу всех квалификаций этого года. И побеждали бы они и дальше, если бы не одна особенность конструкторской мысли «немцев» образца этого года – пренебрежение аэродинамикой в угоду механическим новшествам.

Действительно, при таком уникально хорошем и сложном для копирования девайсе коллектив только в сентябре, на молодежных тестах, испытал столь же эффективную и изощренную выхлопную систему а-ля «Макларен», которую большинство команд имело уже в апреле. С этого момента и шины стали работать как у всех, и скорость появилась, но поезд, как говорится, медленно убрел вдаль.

Возможно, новобранцу Льюису Хэмилтону удастся что-то изменить в быстроте принятия решений между четырьмя высокооплачиваемыми «гениями» конструкторской мысли, но пока, при Михаэле Шумахере, квартет Джеффа Уиллиса, Альдо Косты, Майка Эллиота и Росса Брауна напоминает по успешности тандем лебедя, рака, щуки и собственно самого воза.

«Лотус»

Убедившись в тщетности усилий запретить DDRS, команда из Энстоуна рьяно взялась за проработку собственного проекта двойного действия и испытала новинку уже в пятницу на Гран-при Венгрии. Однако сроки боевого «крещения» сначала отложились до окончания летних каникул, затем – до следующего этапа, а в ходе заездов в Японии инженерный штаб и вовсе посетовал, что система нестабильна.

Давайте рассмотрим DDRS «Лотуса» подробнее и поговорим о тех сложностях, которые пока не позволяют ее использовать в гонках.

Уникальность воздуховода английской конюшни в том, что предполагаемый эффект можно получать по ходу всего круга: при активации DRS-закрылка управляющий поток (зеленый) от заднего крыла переключает ток воздуха (оранжевый) на выпуск воздуха в пространство между нижней дугой безопасности и планками антикрыла (красный). Скорость при этом действительно растет быстрее, чем при стандартном раскладе. При деактивации закрылка красный «поток» прекращается, а воздух, получаемый от воздухозаборника, устремляется в диффузор, через отверстие для ручного стартера (синий). И это хорошее место, чтобы сделать диффузор эффективней, а значит, по ходу многочисленных поворотов машина будет обладать лучшим прижимом, точнее передавая крутящий момент асфальту.

Все бы ничего, но по ходу многочисленных испытаний инженеры нашли негативные моменты в своей разработке: во-первых, при активированной DRS машина очень сильно «клюет» носом – ведь переднее антикрыло не разгружается, как у «Мерседеса», и автомобиль не поднимается равномерно спереди и сзади, а значит, килевые «качели» раскачиваются весьма солидно. При этом задние колеса из-за низкого сцепления с трассой пузырятся, а передние – наоборот, испытывают повышенную нагрузку. Активнее работает и переднее антикрыло – оно генерирует ненужный прижим спереди. То есть элегантная разработка конструкторов «Мерседеса» в варианте «Лотуса» напоминает топор.

Еще более странный эффект дает поток воздуха, направленный в диффузор на протяжении 95-100% времени, когда «обгонный» закрылок закрыт. Известно, что чем больше топлива на борту, тем быстрее стираются шины. Это так, но в случае применения новинки в боевых условиях перед гоночной бригадой возникает определенная дилемма по настройке шасси – минимизация воздействия DDRS или большая жесткость подвески хороши для первой фазы заезда, но по мере того как баки начинают пустеть, эта жесткость играет с машиной плохие шутки – машина теряет в управляемости. А это значит, что пилотам приходится подлавливать «Лотус» на входе и на выходе из поворотов, совершая паразитные движения рулем, что плохо влияет на ресурс шин.

«Ред Булл» – эволюция Ньюи

То, как элегантно решил задачу DDRS конструкторский штаб «быков», невольно вызывает уважение. При детальном рассмотрении в разработке нет абсолютно ничего нового – так же, как и в разработке «Мерседеса», воздух попадает в систему через отверстия в торцевых пластинах заднего антиккрыла; так же, как и в «F-воздуховод» «Макларена» (двухлетней давности) воздух выпускается через множество отверстий под нижней, неподвижной частью антикрыла; наконец, в отверстие для стартера направляется еще один поток воздуха, в стиле разработки «Лотуса». Но каковы исполнение и эффект!

Впрочем, давайте разберем разработку «энергетиков» подробнее. Новинка базируется на двух воздуховодах. Вероятно (и это доподлинно неизвестно) эти воздуховоды разделены друг от друга – отверстие в левой торцевой пластине заднего антикрыла дает начало одному потоку воздуха, щель в правой пластине – другому. Конструкция стартует одновременно с активацией DRS и работает только одновременно с ней.

Первый воздуховод очень короткий – воздух проникает в нижнюю планку антикрыла и, действуя управляющей струей воздушного клапана, активирует открытие отверстий в этой секции. Воздух начинает беспрепятственно проникать от внешней стороны антикрыла и выводится через отверстия с тылового торца. Это приводит к снижению лобового сопротивления и нижней, неподвижной планки. Цель «А» достигнута – антикрыло с одной стороны генерирует достаточно прижимной силы (как и при активации простой DRS), но при этом неподвижный относительно машины «атмосферный» воздух встречает куда меньшее сопротивление.

Второй воздуховод проходит через всю торцевую пластину и выводит поток воздуха в область стартера. Диффузор работает немного эффективней и поднятие задней части происходит на меньшую величину. В этом состоит цель «Б», как впрочем, вообще цель создания DDRS конструкции «Мерседеса» – предотвращать килевые наклоны вперед-назад.

А раз машина при активации закрылка не наклоняется вперед, то лобовое сопротивление не возрастает, или увеличивается незначительно. Задача решена.

Но и это не все. После введения усиленных нагрузочных тестов на гибкость переднего антикрыла конструкторы переработали крепление этого элемента к носовому обтекателю, получив все тот же «недокументированный» эффект прогиба.

Формально, жесткость антикрыла выросла до необходимого значения, ведь тестовый груз по-прежнему прикладывается на жесткую центральную планку (самая нижняя планка на снимке) практически за торцевую пластину с надписью Total, и антикрыло прогибается только до установленных регламентом значений.

Но это касается только неподвижной машины.

Как известно, антикрыло во время движения испытывает воздействие двух основных сил. Под антикрылом работает сила по закону Бернулли (то есть воздух, двигаясь под этим элементом, разрежается, и на кромке за счет разницы давления «под и над» плоскостью прижимает антикрыло вниз. С другой стороны, поток воздуха над планкой встречает на своем пути наклоненную преграду и также частично воздействует на антикрыло, стремясь удалить преграду, а значит, также способствует прогибанию антикрыла (если бы оно было гибким).

При абсолютно жесткой конструкции (что будет оспорено чуть ниже) по ходу равномерного движения машины нижняя сила прижимает машину вниз, а верхнетекущая – частично тормозит ее, считая антикрыло – преградой.

Мы выяснили, что в статичном положении конструкция прогибается по оси верх-низ на положенные миллиметры. Однако при движении основная нагрузка приходится не по несущей жесткой планке, куда кладут «гирьку» чиновники ФИА, а значительно дальше – например, на кромках пластин, расположенных у колес. Если приложить гирьку там, при стоящей машине, то антикрыло (о чудо!) прогнется значительно сильнее. В этом антикрылу помогут места крепления всей конструкции к стойкам. Эти места позволяют изгибать антикрыло не вниз, а назад и вниз. Причем вариант стоящей машины – финальный в изгибе, и тут, собственно, все равно, сколько груза прикладывать – вращение возможно только в противоположном направлении.

При движении элементы антикрыла, максимально удаленные от креплений, начинают изгибать всю конструкцию, при этом угол атаки антикрыльев уменьшается, падает прижимная сила и лобовое сопротивление…

Ну а нам остается только добавить, что такие изгибы возможны только при достижении болидом определенных высоких скоростей (например, близких к максимальным, или при активации DRS), когда заложенная конструкторами жесткость становится меньшей, чем совместные усилия двух описанных выше сил.

Вот и получается, что «быки» умудрились создать спереди абсолютно пассивные элементы DDRS, причем совершенно легальные и весьма эффективные.

10 главных технических запретов в «Формуле-1» за последние 20 лет

Битва грелками

Почему «поехал» «Мерседес»?