Причины и следствия нового технического регламента 2019 года

Год назад, в 2017-м, были внесены существенные изменения в технические правила Формулы 1, главным образом нацеленные на улучшение визуального образа и скорости новых машин. Что касается предстоящих правок в регламенте, то они в первую очередь преследуют цель обострения борьбы на трассе при том, что средняя скорость машин может даже снизиться. В отличие от прошлых изменений, грядущие были утверждены лишь после проведения тщательного анализа динамики шасси Формулы 1. В том числе командой под руководством Росса Брауна были использованы средства вычислительной гидродинамики и аэродинамическая труба для выявления критических областей возникновения паразитной турбулентности, мешающей гонщикам плотно следовать на трассе друг за другом. При этом законотворцы вынуждены были обходиться малой кровью, чтобы не менять всё на корню – это планируется сделать уже в 2021 году. Переднее антикрылоФото: crash.net Переднее антикрыло Техническая команда Ф1 во главе с Брауном определила зону переднего антикрыла как критическую в отношении обгонов или, точнее, их недостатка. Любопытно, но семена этой проблемы были брошены в почву Формулы 1 при изменении технического регламента еще в 2009 году, и тогда организаторы также пытались повысить качество гонок. И хотя упрощение общей геометрии шасси и увеличение высоты заднего антикрыла пошли спорту на пользу, более низкое и широкое переднее крыло дало командам возможность играть с завихрениями на торцевых пластинах элемента с целью повысить прижимную силу спереди. В том, чтобы оставить высоту переднего антикрыла неизменной, есть определенный смысл – при таком расположении оно меньше подвержено воздействию турбулентного потока воздуха, исходящего от машины впереди. Но правила, которые будут внедрены в следующем сезоне, призваны насколько возможно сгладить сложную геометрию этих возмущений для снижения хаотических составляющих общего потока. Основные изменения в области переднего антикрыла: увеличение ширины крыла на 200 мм – отныне крылья и машины будут одинаковой ширины; увеличение глубины крыла на 25 мм; увеличение высоты крыла на 25 мм. Решение увеличить ширину антикрыла восходит к 2009 году и принято с целью облегчить работу крыла по отводу набегающего потока воздуха вокруг передних колес. В остальных направлениях площадь крыла также увеличится, что должно компенсировать недостаток прижимной силы, наблюдавшийся в этом году. А выдвижение крыла немного вперед позволит уменьшить угол отвода воздуха по сторонам, а значит, и сопутствующие накладные расходы в виде снижения скорости. Что касается увеличения высоты переднего и заднего антикрыльев, то здесь я усматриваю цель повысить уровень лобового сопротивления, чтобы усилить эффективность слип-стрима при плотном преследовании соперника. Кроме того, снижение пиковой скорости машин на прямых позволит увеличить время непосредственной борьбы на трассе между соперниками – именно этим фактором объясняются порой более интересные гонки в младших формульных сериях. Также увеличенная площадь элемента поспособствует компенсации потерь в прижимной силе. Формула 1Фото: Formula One Помимо основных характеристик переднего антикрыла новыми правилами регламентируются и многие другие его измерения, и если говорить о каждом в отдельности, не хватит и двух статей. На мой взгляд, особенно важными, помимо указанных выше, будут следующие изменения: ограничение максимум до пяти элементов; жесткое регламентирование геометрии крыла на расстоянии 400 мм от центральной оси шасси и далее; четко прописанная конструкция торцевых пластин с учетом основания и прорезей; максимум две направляющие под антикрылом с четким указанием их расположения и габаритов; прописанные нормы по размещению и геометрии вспомогательных элементов, включая скобы, прорези и открылки с допустимыми углами. В первую очередь ограничение количества дополнительных элементов на крыле не позволит командам обращаться с набегающим потоком так агрессивно и безжалостно, как это происходит сегодня. В последние годы мы видели до девяти элементов на крыльях шасси и множественные прорези, призванные направлять воздух под крыло во избежание срыва потока при больших углах атаки. Любопытно отметить, что центральная секция антикрыла осталась практически без ограничений, и в следующем году мы, безусловно, увидим ухищрения команд в этой области шасси для создания пресловутого завихрения Y250. Однако начиная с отметки, расположенной в 400 мм от центральной оси, и далее инженерам не удастся воплотить весь свой творческий потенциал в отношении генерирования турбулентных потоков в районе торцевых пластин. В Формуле 1 давно известно негативное влияние завихрений в области торцевиков на несущие свойства крыла. Этот же эффект действует и в авиации – наверняка вы видели на концах крыльев гражданских самолетов характерные вертикальные пластины для повышения подъемных характеристик. Переднее антикрылоФото: Racer Но в автоспорте с недавних пор заметили, что эти турбулентные вихри могут служить и гораздо более полезной цели, а именно направлению набегающего потока туда, куда вам нужно. Также они повышают так называемый эффект всасывания крыла и позволяют увеличивать угол его атаки без опасений срыва потока. Для того, чтобы ограничить хитроумных инженеров в этой области FIA решила полностью регламентировать геометрию торцевых пластин и четко описать возможное расположение элементов в этой области. Это должно серьезно осложнить командам жизнь в плане намеренного создания паразитных завихрений. С этой же целью было решено отказаться от различных направляющих и открылков в этой области шасси. Более того, изгиб торцевиков будет ограничен 15 градусами, а сами элементы должны будут умещаться с пространство от 910 до 950 мм от центральной оси шасси, тогда как их основания могут простираться в рамках общего ограничения на ширину крыла. Также в FIA решили ограничить количество направляющих под антикрылом до двух, и расположены они должны быть в интервале между 500 и 800 мм от центральной оси, к тому же, геометрия и расстояние между этими направляющими также будут четко регламентированы. Передние тормозные воздуховоды Начиная с 2010 года команды постоянно усложняли геометрию передних тормозных воздуховодов, пользуясь серыми зонами регламента в этой области и осознавая, насколько большое влияние конструкция этих элементов оказывает на формирование воздушного потока, проходящего вдоль шасси. В следующем году внешний вид воздуховодов будет значительно упрощен и не будет так выдаваться вперед. Кроме того, в FIA решили запретить использование выдувных ступиц передних колес, которые работали вкупе с крылом для генерации воздушного потока в обход шин. Это должно привести к меньшему распространению турбулентности позади машины и теоретически позволить соперникам ближе подбираться без влияния на аэродинамику. Боковые дефлекторы Боковые дефлекторы играют весомую роль в деле направления воздушного потока в область над днищем и вокруг понтонов. В 2017 году, когда командам разрешили размещать объемные дефлекторы на своих шасси, как раз и был достигнут существенный прогресс в плане скорости машин. В следующем сезоне предельная высота конструкции дефлекторов уменьшится на 125 мм, то есть примерно на четверть, а их характерные изгибы станут не столь выразительными из-за ограничения на продольную кривизну в 4,5 градуса. Это сделано также с целью снизить турбулентность исходящего от машины потока и сгладить его геометрию. Заднее антикрылоФото: crash.net Заднее антикрыло Изменения в области заднего антикрыла – второй по значимости пункт в модифицированном техническом регламенте будущего года с точки зрения аэродинамики. Основные цифры изменений таковы: высота расположения крыла будет увеличена на 70 мм; крыло станет на 100 мм шире на 20 мм продлится профиль в глубину, хотя следовать этому ограничению не обязательно; на 20 мм увеличится область открытия крыла с DRS (достигнет огромных 85 мм); на 100 увеличится длина крыла от центральной оси задних колес до задних кромок торцевых пластин. Эти ограничения призваны увеличить уровень лобового сопротивления шасси и упростить геометрию исходящего от крыла потока. Поднятие крыла на 70 мм сделано с целью направить воздушный поток в область над машиной соперника позади. Добавляя лобовое сопротивление в этой области и увеличивая при этом пространство между плоскостями при активации DRS, законотворцы, скорее всего, хотят повысить эффективность открытия крыла и увеличить дельту скоростей шасси. При этом если разрыв окажется чересчур большим, нужно будет уменьшать и продолжительность зоны активации DRS. Объяснить увеличение длины антикрыла на 100 мм не так просто, я предположу два варианта: это сделано 1) для увеличения рекламного пространства (в том числе и на торцевых пластинах); 2) для лучшего контроля завихрений, возникающих в области торцевиков. Также со следующего сезона будут запрещены горизонтальные вырезы-жалюзи на торцевых пластинах, что освободит место для логотипов спонсоров и позволит снизить количество создаваемых вихрей. Подозреваю, что в 2019-м команды продолжат активно экспериментировать с вертикальными вырезами в нижней части торцевиков (см. на картинке выше), поскольку указанные выше ограничения распространяются только начиная с характерного изгиба на пластине и выше. Эти прорези призваны контролировать воздушный поток вокруг вращающихся задних колес, предотвращая создание перепада давлений. Вес гонщика/балласт В следующем сезоне минимальная суммарная масса гонщика и добавочного балласта должна составлять 80 кг. Это изменение давно планировалось ввести в действие, но в итоге было решено внедрить его в 2019-м. В прошлые годы высокие и тяжелые гонщики вроде Нико Хюлькенберга испытывали серьезные проблемы в плане соответствия установленному весу шасси с гонщиком, который вновь вырос до 740 кг. К тому же, каждые 10 кг веса отнимают у машины порядка 0,3 секунды на круге, что очень весомо. Таким образом, в сезоне-2019 все команды должны будут размещать в ячейке безопасности дополнительный балласт, вес которого будет составлять разницу между минимальными 80 кг и весом гонщика. Это должно стать облегчением для пилотов, которым уже некуда сбрасывать вес. Самые тяжелые из них весят порядка 70-75 кг, так что даже они смогут чувствовать себя более свободно в отношении питания и программы тренировок. Зеркала заднего вида После эпопеи Ferrari с задними зеркалами в минувшем сезоне законотворцы решили регламентировать и эту область шасси. Это сделано для того, чтобы команды отныне не использовали крепления зеркал с целью улучшить аэродинамику шасси. Таким образом, были оглашены четкие параметры, ограничивающие зеркальную плоскость со всех сторон. Кроме того, количество креплений было лимитировано двумя, чтобы команды перестали использовать их как направляющие. Любопытно, но FIA решила не запрещать инженерам продолжать использовать "выдувную" концепцию корпуса зеркал, что мы видели в минувшем сезоне. Задние фонариФото: crash.net Задние фонари На торцевых пластинах заднего антикрыла будут расположены дополнительные сигнальные огни в добавление к центральному фонарю, чтобы машину было лучше видно в плохих погодных условиях. Вертикальные полоски будут обладать размерами 120 на 30 мм и должны будут располагаться в алюминиевом корпусе для рассеивания теплоты, выделяемой при их работе. Ну и наконец... Небольшие панорамные камеры с углом обзора 360 градусов в верхней части монокока станут обязательными к использованию! Перевел и адаптировал материал: Александр Гинько Источник: https://www.crash.net/f1/feature/911642/1/how-f1s-2019-rule-changes-aim-spice-racing