1.9М
Слипстрим в «Формуле-1» — это аэродинамическое преимущество, которое получает автомобиль, следующий вплотную за другим автомобилем, за счёт снижения сопротивления воздуха (аэродинамического сопротивления). Использование слипстрима позволяет следующему автомобилю развивать более высокую скорость на прямых участках трассы, что делает его ключевым приёмом для обгона.
Слипстрим основан на поведении воздуха, когда он проходит над болидом Формулы-1, движущимся на высокой скорости. Когда ведущий болид рассекает воздух, он создает зону возмущенного воздушного потока, за которой образуется узкий туннель с низким давлением. Именно эта зона обеспечивает аэродинамическое преимущество болиду, идущему непосредственно за ним.
Когда автомобиль, идущий позади, оказывается в этой зоне низкого давления, он испытывает меньшее аэродинамическое сопротивление, поскольку плотность воздуха там ниже. В результате коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля снижается, что позволяет ему быстрее разгоняться и достигать более высоких скоростей по сравнению с движением в чистом воздухе. Это особенно выгодно на длинных прямых участках или во время квалификационного заезда, когда важна каждая доля секунды.
Аэродинамическое взаимодействие зависит от разницы давлений. Воздух естественным образом перемещается из областей с высоким давлением в области с низким давлением. Чем ближе водитель подъезжает к впереди идущему автомобилю, тем сильнее становится этот эффект и тем меньше сопротивление.
Однако необходимо тщательно контролировать расстояние до впереди идущего автомобиля. Если оно слишком маленькое, то следующий за ним автомобиль начинает терять прижимную силу передней части, что негативно сказывается на прохождении поворотов и устойчивости автомобиля.
Слипстрим наиболее эффективен при соблюдении следующих условий:
Это делает слипстрим как тактическим, так и техническим приёмом, требующим от гонщиков и инженеров планирования своего позиционирования как во время гонок, так и во время квалификации.
Слипстрим и «грязный воздух» возникают из-за нарушения воздушного потока позади болида Формулы-1, но оказывают противоположное влияние на производительность. В то время как слипстрим может увеличить скорость на прямой, «грязный воздух» значительно ухудшает управляемость и способность проходить повороты.
Слипстрим — это узкий столб воздуха с низким давлением и сопротивлением, который образуется непосредственно за впереди идущим автомобилем. Эта зона снижает аэродинамическое сопротивление, позволяя следующему автомобилю увеличить скорость и, возможно, совершить обгон. Однако это преимущество недолговечно и действует только на прямых участках.
Грязный воздух, напротив, представляет собой более обширную зону турбулентности, возникающую вокруг зоны скольжения и за её пределами. Когда воздух обтекает крылья, рычаги подвески и шины, он становится хаотичным и непредсказуемым. Эта турбулентность нарушает поток чистого воздуха над аэродинамическими поверхностями автомобиля, которые рассчитаны на работу в спокойных условиях. Когда эти поверхности сталкиваются с грязным воздухом, они создают меньшую прижимную силу, что приводит к потере сцепления с дорогой и равновесия в поворотах.
К негативным последствиям загрязнения воздуха относятся:
Эдриан Ньюи, говоря о проблемах управления воздушным потоком, сказал: «Одна из серьёзных аэродинамических проблем, с которой сталкиваются все автомобили с открытыми и закрытыми колёсами, — это так называемый «сквиш», когда воздух попадает на колесо и движется по кругу, пока не достигнет плоскости земли, а затем ему некуда деваться, и он вырывается наружу сбоку».
Далее он объяснил, как загрязнённый воздух скапливается в передней и задней частях автомобиля, и добавил: «Это приводит к образованию большого количества грязи в передней части из-за потока воздуха от переднего крыла и в задней части из-за диффузора, где загрязнённый воздух выходит из-под диффузора. Я подумал, что если бы мы могли расположить выхлопную трубу прямо перед этим местом и направить её немного вниз, то мы могли бы использовать выхлопную трубу, чтобы устранить эти потери».
В 2011 году Ньюи на Red Bull RB7 использовал агрессивный диффузор с обдувом выхлопными газами для борьбы с этими аэродинамическими потерями. Это пример того, как команды высшего уровня обходят ограничения, связанные с загрязнением воздуха.
Слипстрим — это не просто аэродинамическое явление, это важнейший стратегический инструмент как в квалификационных заездах, так и в гонках. Гонщики и команды регулярно используют его преимущества, чтобы получить конкурентное преимущество в ключевые моменты.
Будь то финальный круг в третьем сегменте квалификации или скоростной подход к зоне торможения во время Гран-при, слипстрим играет тактическую роль в современной Формуле-1…
Основное преимущество воздушного потока в гоночных сценариях — увеличение скорости на длинных прямых участках. Следуя за впереди идущим автомобилем на близком расстоянии, водитель позади идущего автомобиля ощущает значительное снижение аэродинамического сопротивления. Благодаря меньшему сопротивлению автомобиль может быстрее разгоняться и достигать более высоких скоростей перед торможением.
Это преимущество становится критически важным при входе в зону торможения. Пилот, находящийся в зоне спутной струи, может немного притормозить позже, чем едущий впереди автомобиль, что дает возможность занять внутреннюю траекторию или выбрать более узкую траекторию выхода из поворота. Этот прием наиболее эффективен на трассах с длинными прямыми участками, за которыми следуют зоны интенсивного торможения, например в Баку, Монце или Спа-Франкоршаме.
Ключевые эффекты включают:
Во время квалификации, особенно в третьем сегменте, разница между гонщиками часто измеряется тысячными долями секунды. На трассах с длинными прямыми участками, таких как Монца или Мехико, буксировка напарником или соперником может привести к ощутимому выигрышу во времени на одном круге. Команды часто выстраивают заезды таким образом, чтобы один гонщик получал выгоду от буксировки, а другой жертвовал своим кругом.
Прирост времени за счёт эффективного слипстрима зависит от трассы, но может составлять от 0,2 до 0,6 секунды в зависимости от длины прямой и эффективности аэродинамического обвеса. В квалификации это может стать разницей между стартом с первого ряда и стартом с третьего или четвёртого ряда.
Однако использование слипстрима в квалификационных заездах сопряжено с риском. Если гонщик, идущий за лидером, подъезжает слишком близко к середине поворота, он может столкнуться с эффектом «грязного воздуха», что приведет к недостаточной поворачиваемости и потере времени на извилистых участках. Очень важно правильно рассчитать время для буксировки: если отступить слишком далеко, эффект исчезнет, а если слишком близко — круг будет испорчен.
Слипстрим в Формуле-1 — это следствие высокоскоростной гидродинамики. Когда автомобиль движется в воздухе, он нарушает окружающий поток, образуя за собой сложные вихревые следы.
Следующее за лидером транспортное средство использует этот нарушенный воздушный поток, чтобы получить преимущество, но этот процесс включает в себя не только снижение сопротивления. Чтобы понять эффект слипстрима, нужно детально изучить, как воздух ведёт себя вокруг гоночных автомобилей с высокой прижимной силой и как он взаимодействует с критически важными системами, такими как охлаждение и шины.
В основе слипстрима лежит взаимодействие между сопротивлением, подъёмной силой (или в данном контексте прижимной силой) и турбулентным потоком воздуха. Когда болид Формулы-1 движется на высокой скорости, он сжимает воздух перед собой и выталкивает его наружу вокруг своего корпуса. В результате за болидом образуется зона низкого давления, которую часто называют слипстримом или аэродинамическим потоком.
В этом следе наблюдаются сложные градиенты скорости. Воздух сразу за автомобилем движется медленнее и становится более турбулентным по сравнению с чистым, невозмущённым воздухом позади. Автомобиль, следующий за ним, при правильном расположении в этом следе испытывает меньшее сопротивление воздуха. Это снижает паразитное сопротивление кузова и позволяет легче набирать более высокую скорость.
Воздействие на крылья значительно. Переднее крыло, создающее прижимную силу за счёт плавного обтекания, теряет эффективность в турбулентном воздухе. Однако на прямых участках эта потеря незначительна по сравнению с преимуществом в сопротивлении. Заднее крыло впереди идущего автомобиля также становится менее эффективным в противостоянии приближающемуся сзади автомобилю, поскольку поле давления за ним слабее и аэродинамическое сопротивление невелико.
Хотя аэродинамические преимущества эффекта скольжения помогают при разгоне и наборе максимальной скорости, они ухудшают тепловые характеристики автомобиля. Радиаторы и тормозные каналы предназначены для направления высокоскоростного потока чистого воздуха через систему охлаждения автомобиля. В режиме скольжения автомобиль, идущий позади, подвергается воздействию воздуха с более низким давлением, что приводит к уменьшению массового расхода воздуха в этих системах.
Из-за уменьшения потока воздуха повышается внутренняя температура, особенно в тормозных системах и компонентах двигателя. На трассах с несколькими длинными прямыми участками и повторяющимися зонами спутной струи гонщикам часто приходится ненадолго выходить из зоны спутной струи, чтобы восстановить приток чистого воздуха и стабилизировать температуру. Команды внимательно следят за этим с помощью телеметрии, чтобы избежать снижения мощности двигателя или эффективности тормозов во время заездов.
Также страдает износ шин. В условиях турбулентности прижимная сила нестабильна и непостоянна, особенно при прохождении поворотов на участке со слипстримом. Это может привести к неравномерной нагрузке на поверхность шины и, как следствие, к повышенному тепловому износу. На протяжении всей дистанции гонки постоянный слипстрим без стратегических периодов чистого воздуха может ускорить износ шин и снизить скорость на длинных дистанциях.
Хотя слипстрим может обеспечить значительное преимущество в скорости на прямых участках, его использование в Формуле-1 строго ограничено аэродинамическими требованиями и компромиссами, связанными с слишком близким следованием за другим автомобилем.
Чем опасно слишком близкое следование за другим автомобилем в Формуле-1?
Турбулентный воздушный поток, создаваемый ведущим автомобилем, создает нестабильную аэродинамическую среду для следующего за ним автомобиля. Когда водитель входит в зону спутной струи, он также подвергается воздействию «грязного воздуха», который влияет на способность переднего антикрыла создавать прижимную силу. В результате снижается сцепление с дорогой передней частью автомобиля, что может быстро привести к недостаточной поворачиваемости на средних и высоких скоростях.
Ещё одним последствием является нестабильность в зонах торможения. Из-за меньшей аэродинамической нагрузки на переднюю ось следующий за вами автомобиль становится более подверженным блокировке при резком торможении, особенно в конце длинных прямых участков. Этот риск возрастает, когда охлаждение тормозов ухудшается из-за ограниченного потока воздуха, поступающего в тормозные каналы, что приводит к перегреву и нестабильной работе.
Эти аэродинамические и механические диспропорции часто вынуждают водителей сдавать назад на поворотах после прямой. Из-за снижения прижимной силы траектория поворота может расширяться, а тормозной путь — увеличиваться, что затрудняет обгон. В некоторых случаях это приводит к «эффекту йо-йо», когда автомобиль позади быстро догоняет впереди идущего на прямой, но снова отстаёт на поворотах.
Инциденты на гонках происходили из-за того, что гонщики слишком сильно входили в поворот, не учитывая эти ограничения. От контакта из-за недостаточной поворачиваемости до отказа тормозов в конце прямой — запас прочности значительно сокращается, когда ограничивается приток воздуха к ключевым аэродинамическим и охлаждающим компонентам.
Эффективность слипстрима во многом зависит от настроек автомобиля, характеристик трассы и условий гонки в реальном времени. Аэродинамические пакеты с высокой прижимной силой снижают эффективность слипстрима, поскольку автомобиль оптимизирован для создания сцепления на поворотах, а не на прямых участках. В таких настройках потеря чистого воздуха влияет на управляемость сильнее, чем на скорость на прямой.
Планировка трассы не менее важна. Трассы с длинными прямыми участками, за которыми следуют зоны интенсивного торможения, усиливают эффект слипстрима. На более узких трассах, таких как Монако, где прямые участки короче, а повороты встречаются чаще, возможности для эффективного использования этого эффекта ограничены. Это делает аэродинамический компромисс менее привлекательным.
Современные гибридные силовые агрегаты также усложняют картину. Системы рекуперации энергии и время включения турбонаддува могут влиять на то, сколько полезной мощности доступно при выходе из поворота на прямую. У гонщика может быть аэродинамическое преимущество за счёт набегающего потока, но он всё равно не сможет совершить обгон, если распределение энергии не оптимизировано для этого этапа круга.
Защитная тактика также играет свою роль. Пилоты, выходящие на прямую, могут компенсировать преимущества за счет наката, слегка меняя траекторию движения или стратегически распределяя энергию, чтобы нейтрализовать скорость сближения. В сочетании с тактикой позднего торможения это может полностью свести на нет попытку обгона, особенно на автомобилях, которые теряют устойчивость при движении в потоке.
Таким образом, слипстрим остаётся мощным, но условным инструментом. Его успех зависит от времени, схемы движения, стратегии распределения энергии и глубокого понимания аэродинамических ограничений, которые он накладывает на следующий за ним автомобиль.
Источник: f1chronicle.com
👍 Лайк и подписка — простой способ сказать «спасибо» и получать больше интересного о Формуле‑1!
