Два прошедших этапа Формулы-1, Гран-при Австрии и Гран-при Великобритании, прошли для Макса Ферстаппена с авариями: на квалификации в Австрии и в гонке в Великобритании.
По сообщениям «Ред Булл», оба инцидента были связаны с работой заднего антикрыла во время прохождения поворотов. О технических особенностях работы заднего антикрыла «макарена» у «Ред Булл» и причинах аварий Макса Ферстаппена на обоих этапах рассказывает Гэри Андерсон в своей статье для издания «The Race». Её перевод я предлагаю Вашему вниманию.
Теперь, когда FIA изучает конструкцию задних антикрыл, используемых «Ред Булл» и «Феррари», анализируя данные, чтобы понять различия между традиционной концепцией с большим зазором в стиле DRS и переворачивающимися версиями, пришло время отделить факты от вымысла.
Заднее антикрыло «Ред Булл», которое часто переворачивается, не является главной причиной вылетов Макса Ферстаппена с трассы. Проблема заключается в том, в каком диапазоне аэродинамики «Ред Булл» проектирует свой болид.
Это не значит, что способ закрытия заднего антикрыла не усугубляет проблему, хотя и незначительно, а просто то, что он не является её причиной. Проблема кроется в аэродинамическом поведении антикрыла в переходном процессе, то есть в том, что происходит в последние несколько миллисекунд между моментом, когда антикрыло более или менее механически закрыто, и моментом, когда воздушный поток делает то, что от него требуется, а именно, прикрепляется к антикрылу.
Вы открываете заднее антикрыло, чтобы уменьшить сопротивление воздуха. К сожалению, с уменьшением сопротивления исчезает и прижимная сила, но зато увеличивается скорость на прямых участках. Затем вы закрываете его, чтобы максимизировать прижимную силу и добиться наилучшего сцепления с дорогой в поворотах. Это происходит автоматически, когда водитель отпускает педаль газа, нажимает на педаль тормоза или кнопку для закрытия антикрыла.
В прошлом мы наблюдали, как у пилотов возникали проблемы с восстановлением аэродинамического потока, поэтому они нажимали кнопку немного раньше, непосредственно перед торможением, чтобы убедиться, что антикрыло снова работает, прежде чем входить в поворот. Это можно сделать для решения проблемы, но это не устраняет её полностью, и возникает соблазн нажимать кнопку всё позже и позже с каждым кругом.
Хотя точная причина аварии в квалификации в Австрии, и аварии в гонке на Сильверстоуне может немного отличаться, по сути, это одна и та же проблема. Заднее антикрыло закрывается механически, и со стороны кажется, что все прошло как надо. Но это не значит, что воздушный поток восстановился. В этом и заключается критический момент.
Применив к этой процедуре закрытия приблизительные математические расчеты, получаем следующее: согласно правилам, крылья должны переходить из одного механического положения в другое менее чем за 0,4 секунды.
Если предположить, что обычная система — как это раньше делала система DRS, просто открывая щель, что используется в большинстве самолетов — поворачивается на 45 градусов, то это означает, что крыло поворачивается на один градус за 0,0088 секунды.
Если предположить, что системы «Ред Булл» и «Феррари» поворачиваются на 225 градусов от полностью открытого до полностью закрытого положения, то их системы поворачиваются на один градус за 0,0017 секунды.
Я считаю, что именно последние пять градусов закрытия щели имеют решающее значение для повторного присоединения воздушного потока. Это означает, что при использовании обычной системы с большим зазором для прохождения этих пяти градусов потребуется 0,044 секунды, в то время как для систем «Ред Булл» и «Феррари» для того же последнего поворота на пять градусов потребуется 0,0085 секунды. Это значит, что одна система должна двигаться в пять раз быстрее, чем другая, чтобы соответствовать требованиям регламента.
Если посмотреть на это с другой стороны, то при том же гидравлическом давлении, размере привода и т. д. система типа DRS закрывалась бы в пять раз быстрее, чем системы «ред Булл» или «Феррари». Я почти уверен, что фактическая скорость закрытия находится где-то между этими двумя крайностями.
Девятый поворот в Австрии, где Ферстаппен попал в аварию в квалификации, и поворот Стоу на Сильверстоуне, где он вылетел в гравий во время гонки, – это, по сути, очень быстрые повороты с высокоскоростными входами, требующие минимального торможения, скажем, 0,5 секунды.
Это означает, что при обычном большем зазоре между закрылком и крылом у вас есть 0,4 секунды с момента нажатия на педаль тормоза, после чего крыло закрывается, обеспечивая вам все эти 0,4 секунды плюс еще 0,1 секунды устойчивости крыла до поворота руля в повороте. А даже в открытом положении закрылок будет создавать очень небольшую положительную прижимную силу. Этого времени должно быть достаточно для полного восстановления воздушного потока.
Для «Ред Булл» и «Феррари», если торможение происходит в одной и той же точке, а поворот руля – с примерно одинаковой задержкой после торможения, это означает, что поворот руля будет происходить практически сразу после закрытия заднего антикрыла. Следует помнить, что ему необходимо повернуться на 180 градусов, прежде чем оно займет то же положение, что и антикрылья других конструкций, и это должно произойти до начала положительного притяжения воздушного потока. Это не оставляет времени для стабилизации воздушного потока и/или его повторного притяжения.
Когда крыло открыто, цель состоит в минимизации сопротивления. Когда оно закрыто, цель состоит в максимизации прижимной силы. При закрытом крыле аэродинамические поверхности работают с максимальной физической нагрузкой, поскольку это позволяет получить максимальную прижимную силу. Но если нагрузка на эти поверхности слишком велика, повторное присоединение воздушного потока к закрылкам становится более резким и критическим, а также более важным с точки зрения влияния турбулентности.
Да, можно было бы вернуться к системе типа DRS, и, как и у других команд, это дало бы воздушному потоку больше времени для повторного соединения до момента поворота руля. С механической точки зрения, крыло фактически закрывалось бы раньше. Но при этом теряется производительность; речь идёт всего лишь о тысячных долях секунды, но мы всегда чем-то жертвуем.
Главный вопрос в том, что с этим делать. Вернуться к менее эффективному крылу? Увеличить скорость закрытия заднего крыла? Немного увеличить зазор между закрылками и крыльями? Немного уменьшить угол закрылков, чтобы было легче восстановить целостность воздушного потока? Существует множество способов, но нужно найти оптимальный компромисс.
Если бы я ехал в Спа, я бы очень внимательно следил за скоростью закрытия заднего антикрыла и, в какой-то степени, за тем, как именно происходит присоединение воздушного потока. Это очень сложно, потому что это переходное состояние. Именно в последние пять градусов угла наклона антикрыла, когда зазор щели увеличивается с примерно 20 миллиметров до 12 миллиметров, и именно здесь должно начинаться присоединение воздушного потока.
Мы видели, как задние антикрылья закрывались сотни, а может быть, и тысячи раз во время этих гонок, и в целом все они функционировали довольно хорошо, за исключением двух случаев с Ферстаппеном. Поэтому «Ред Булл» нужно пересмотреть свою собственную конструкцию и понять, насколько далеко они заходят в своих экспериментах.
Я бы не удивился, если бы эта же проблема также способствовала отсутствию стабильного баланса, от которого время от времени страдает Ферстаппен. Например, при малом количестве топлива в квалификации первое, что делает гонщик, – это тормозит позже – то есть авария в Австрии, – а в Сильверстоуне, при малом количестве топлива в конце гонки и на третьем месте, он, вероятно, также немного переборщил с ускорением на входе в поворот Стоу.
«Ред Булл», по собственному признанию, имеет проблему. Чтобы понять это, ей необходимо очень внимательно изучить её с помощью вычислительной гидродинамики (CFD), используя множество различных углов наклона крыла, а затем рассмотреть теоретический переходный эффект между ними.
Ключевой момент – насколько близко к пределу возможностей использует заднее крыло «Ред Булл», то есть, не переусердствуете ли вы с эксплуатацией этой поверхности. Для проверки этого возьмите имеющуюся у вас конструкцию заднего крыла, либо в аэродинамической трубе, либо в программе CFD, и постепенно увеличивайте угол наклона закрылка небольшими шагами, скажем, на полградуса за раз, пока не дойдете до точки, где произойдет сваливание.
Если у вас есть, скажем, всего один градус запаса до сваливания, то вы слишком сильно приближаетесь к пределу. В этом случае вы уменьшаете угол закрылка относительно основной плоскости на один-два градуса. Да, вы немного теряете прижимную силу, но получаете более широкий рабочий диапазон, в котором поток снова присоединится, или, по крайней мере, у него будет время присоединиться, прежде чем это потребуется.
Я подозреваю, что всё дело именно в этом. «Ред Булл» слишком сильно нагружает аэродинамические поверхности заднего антикрыла.
«Ред Булл» всегда раздвигал границы возможного до предела, и отчасти именно поэтому команда добилась такого успеха. Но при этом необходимо обеспечить автомобилю и каждому его компоненту возможность полноценной работы.
В настоящий момент этот рабочий период слишком мал. И, возможно, риск чрезмерного расширения этого диапазона является достаточным основанием для того, чтобы FIA его запретила.
Источник – «The Race».
Подписывайтесь на мой блог, а также на мой телеграм-канал, там больше разнообразного контента.
И помните, огни на стартовой решётке только загораются!
Комментарии