Přítlak (aerodynamika)

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 13. dubna 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Přítlak  - aerodynamická síla přitlačující vůz k povrchu vozovky [1] . Tato síla zlepšuje přilnavost pneumatik vozu k vozovce a tím zlepšuje jeho manévrovatelnost, brzdění a zrychlení.

Role v designu závodních vozů

U závodních vozů s otevřenými koly (včetně Formule 1 ) byl přítlak jednou ze čtyř nejdůležitějších konstrukčních charakteristik (spolu s výkonem motoru, hmotností a pneumatikami) přinejmenším od 70. let [2] , nejdůležitější na počátku XXI. století [3] . Méně výkonný 8válcový motor Cosworth DFV z konce 60. až do začátku 80. let byl známý tím, že mimořádně úspěšně konkuroval mnohem výkonnějším 12válcovým motorům typu boxer jednoduše proto, že tvar V , úzký dole, tvar motoru DFV poskytoval více volnosti v designu spodku vozu a poskytl vyšší přítlak s využitím přízemního efektu [4] [5] . Poznání, že přítlak jako aerodynamická charakteristika je důležitější než odpor , přišlo postupně na začátku 60. let. I když už v roce 1956 švýcarský inženýr Michael Mayinstaloval první zadní křídlo na Porsche 550 , ještě na počátku 60. let někteří aerodynamikové zdůrazňovali, že nejdůležitější věcí pro závodní auto je odpor [3] .

Za 15 let od poloviny 60. let se konstruktérům podařilo ztrojnásobit přítlak, což si vynutilo změny pravidel Formule 1, aby byla zajištěna bezpečnost [6] [3] . Období od roku 1978 do roku 1982 je charakterizováno jako „revoluce pozemního efektu“ [5] . Týmy, které se rozhodly pro motory boxer široké téměř metr, byly nuceny přistoupit k zoufalým opatřením. Tehdy tým Brabham postavil slavný BT46B , ve kterém obří ventilátor, údajně určený k chlazení motoru, ve skutečnosti nasával vzduch zespodu, čímž zvyšoval přítlak (po jednom – vítězném – závodě tento „vysavač“ nebyl žádný déle používané kvůli nebezpečnému ventilátoru rozptylujícímu úlomky z povrchu dráhy). Tým Ferrari , který se také rozhodl pro motory typu boxer, nevěřil v realitu přízemního efektu, soustředil se na vylepšení motoru a podvozku – a beznadějně prohrával až do roku 1981, kdy se kurz změnil s příchodem nového hlavního inženýra [ 5] .

Potřeba udržovat konstantní světlou výšku pro využití přízemního efektu byla hlavním důvodem pro přechod z hliníku na tužší trupy z uhlíkových vláken (1980, tým McLaren ) [5] .

Ve formulích pro mládež je použití zařízení ke zvýšení přítlaku omezeno nebo dokonce zakázáno [3] .

Stejně jako u letadla ztrácejí křídla vozu s vysokým přítlakem účinnost, když narazí na stopu jiného vozu, takže si piloti stěžují na ztrátu přítlaku a obtížné předjíždění, což snižuje podívanou na závod. Vysoký přítlak také zkrátil brzdnou dráhu na desítky metrů, což znesnadnilo předjíždění při brzdění ( eng.  out-braking ). Aby byla zachována podívaná a bezpečnost při zdokonalování technologií, je Mezinárodní automobilová federace nucena upravit pravidla, aby snížila přilnavost vozů na trati. Kromě úpravy pneumatik (která se někdy praktikuje) spočívá cesta k dosažení tohoto cíle prostřednictvím omezení přítlaku (například v roce 1998 byla maximální šířka vozů Formule 1 snížena o 20 cm, čímž se zmenšila plocha aerodynamické prvky). Pracovní skupina pro předjíždění, OWG, speciálně  vytvořená v roce 2007, vyvinula do roku 2009 nová pravidla, která opět snížila přítlak a umožnila vozům přiblížit se s menším rizikem; v roce 2011 bylo pro usnadnění předjíždění na rovinkách povoleno nastavitelné zadní křídlo , které pomocí pohyblivých prvků umožnilo snížit odpor (a přítlak) v době předjíždění [3] .

Přítlačná zařízení

Zadní křídlo

Princip činnosti křídla je podobný jako u převráceného křídla letadla : při obtékání proudění vzduchu křídlo vytváří sílu, nikoli však zvedání , ale tlak. V raných návrzích byla křídla umístěna na stojanech nad středem vozu, moderní vozy Formule 1 mají dvě křídla: přední a zadní . Několik sériových vozů se zadním křídlem používá uspořádání na zadním kufru .

Po Mayově neúspěšném experimentu (jeho vůz nesměl závodit) další pokus podnikl o deset let později Jim Hall. Jeho Chaparral 2E CanAms křídlem namontovaným na vysokých podpěrách, byl okamžitě zkopírován jinými týmy. Vysoká poloha křídla vedla k řadě nehod a výzev k zákazu jeho použití, nicméně po konzultaci s konstruktéry byla křídla zachována, s výraznými omezeními. Během 70. let se zadní křídla rozšířila i do dalších kategorií vozů [3] .

Zpočátku byla křídla Formule 1 pohyblivá, s proměnným úhlem náběhu , ale pravidla takovou konfiguraci rychle zakázala: všechna „aerodynamická“ zařízení musí zůstat ve vztahu k tělu nehybná [3] .

S příchodem přeplňování turbodmychadlem se výkon motorů dramaticky zvýšil a dodatečný odpor vnášený zadními křídly se stal nedůležitým. V této éře (80. léta 20. století) byla křídla obrostlá dalšími „křídly“ pro zvýšení přítlaku [3] .

Sukně

Termín „sukně“ má v ruštině dva významy: někdy se mu říká přední spoiler (viz níže) a tento termín také označuje pružné převisy na bocích trupu, určené k oddělení proudění vzduchu pod dnem. Flexibilní posuvné sukně, které představil tým Lotus v roce 1978, byly úspěšné (v kombinaci s profilováním dna k vytvoření Venturiho efektu , viz níže), ale již v roce 1981 byly zakázány [7] , protože se někdy odtrhávaly a tvořily nebezpečí na trati. .

Ventilátor

J. Hall používal sukně již dříve, v roce 1970, v kombinaci s ventilátory k vytvoření vakua pod spodní částí svého Chapparal 2J. Tato zařízení spadala pod zákaz pohyblivých aerodynamických částí, což vedlo Brabhama k pozdějšímu tvrzení, že jejich ventilátor jednoduše chladí motor [3] .

Difuzor

Průlom v oblasti zvyšování přítlaku provedl tým Lotus, když vytvořil spodek vozu na modelu Venturiho trysky. První model, Lotus 78 , nebyl příliš úspěšný, ale již v roce 1978 zaznamenala další verze, Lotus 79 , mimořádný úspěch. Design byl rychle zkopírován a vylepšen na klasických vozech, jako je Williams FW07 a další formule Ralt RT2/3/4. Sériově vyráběné sportovní vozy využívaly k vytvoření přítlaku široké spodky, měřené v tunách. Pravidla však byla opět změněna a začala vyžadovat ploché dno mezi nápravami [3] .

S koncem „turbo éry“ v roce 1989 se opět projevil odpor vnášený zadními křídly, konstruktéři se opět obrátili ke spodku vozu a zjistili, že mírným nakloněním karoserie dopředu lze dosáhnout podtlaku i s plochým dnem, ale k tomu musí vzduch volně vystupovat zpod těla v jeho zadní části. Tvar karoserie, zajišťující rozšíření mezery mezi karoserií a povlakem na zadní části vozu, se stal známým jako difuzor [3] .

Spoiler

Poznámky

  1. Glosář // Martin Roach. Auta. Nejdražší a nejvýkonnější superauta všech dob. AST, 2017, s. 253.
  2. Wright.PG, Formule 1 Technology, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 2001  .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Macbeath, 2017 .
  4. Hughes, Mark (2004) The Unofficial Complete Encyclopedia of Formula 1, str. 55, Lorenz Books, ISBN 0-7548-1509-9 s  . 55.
  5. 1 2 3 4 Jenkins, Mark, Steven Floyd. Trajektorie ve vývoji technologie: Víceúrovňová studie konkurence v závodech Formule 1 Archivováno 6. března 2019 na Wayback Machine // Organizační studie 22.6 (2001): 945-969  . (Angličtina)
  6. P.G. Wright. Vliv aerodynamiky na design závodních vozů Formule 1 // International Journal of Vehicle Design 3(4):383 - 397. Listopad 1982. doi : 10.1504/IJVD.1982.061285
  7. Zhang, 2006 , str. 40.

Literatura