Что такое прижимная сила в Формуле‑1?

Прижимная сила — это вертикальная аэродинамическая сила, которая прижимает болид Формулы‑1 к трассе. Её действие можно сравнить с работой перевёрнутого крыла самолёта. Эта сила существенно увеличивает сцепление колёс с трассой, позволяя машине проходить повороты на более высоких скоростях.

Величину прижимной силы можно регулировать, изменяя угол и размер таких элементов, как переднее и заднее антикрыло, а также днище автомобиля. Это ключевой баланс между сцеплением в поворотах и сопротивлением на прямых участках.

Как работает прижимная сила

• Аэродинамические элементы. Переднее и заднее антикрыло, а также днище машины спроектированы так, чтобы управлять движением воздуха над и под болидом.

• Перевёрнутый профиль крыла. Крылья по форме напоминают перевёрнутые авиационные. Когда воздух обтекает их, создаётся вертикальная нагрузка, прижимающая машину к земле.

• Эффект земли (Ground effect). Форма нижней части болида создаёт зону низкого давления, притягивающую машину к поверхности трассы.

• Увеличение нагрузки на шины. Дополнительная вертикальная сила повышает уровень сцепления, позволяя пилотам проходить повороты на большей скорости без потери управляемости.

Почему прижимная сила критически важна в F1

• Скорость в поворотах. Прижимная сила — главный фактор, позволяющий болидам проходить повороты на экстремальных скоростях без срыва в скольжение.

• Оптимизация производительности. Команды постоянно ищут баланс между прижимной силой и сопротивлением. Больше прижимной силы — лучше сцепление и прохождение поворотов, но выше сопротивление, замедляющее машину на прямых.

• Настройки для конкретных трасс. Идеальный баланс меняется от трассы к трассе. На треках с множеством поворотов требуется более высокая прижимная сила, а на трассах с длинными прямыми — меньшая (чтобы снизить сопротивление).

• Ощущения пилота. Пилоты сразу чувствуют разницу: снижение прижимной силы делает машину менее устойчивой, а увеличение — словно «приклеивает» её к трассе.

Что представляет собой прижимная сила?

Прижимная сила — это вертикальная составляющая аэродинамических сил, действующих на машину. Когда болид движется в воздушном потоке, прижимная сила давит на него, направляя к земле.

В аэродинамике машины выделяют три силы:

• прижимная сила (вертикальная);

• сопротивление (продольное);

• боковые силы (поперечные).

Прижимная сила — важнейшая для производительности болида. Чем сильнее машина прижата к земле, тем выше скорость в поворотах и лучше управляемость.

Пример величины прижимной силы:

• при скорости около 150 км/ч машина создаёт прижимную силу, равную её весу (минимальный вес болида — 800 кг);

• на максимальной скорости (в конце прямой) прижимная сила может достигать 3–4‑кратного веса машины.

Какие части болида создают прижимную силу?

Основная часть прижимной силы создаётся днищем машины. Значительный вклад также вносят переднее и заднее антикрылья. Эти элементы легче всего регулировать: можно менять угол переднего крыла или глубину и угол заднего антикрыла, чтобы варьировать уровень прижимной силы.

Однако не только эти очевидные аэродинамические элементы создают прижимную силу — вся поверхность машины участвует в её генерации. Задача аэродинамиков — добиться гармоничной работы всех элементов для максимальной производительности.

Как команды F1 разрабатывают пакет прижимной силы?

• Анализ структуры потока. Команды определяют, какие структуры воздушного потока нужны для улучшения производительности или адаптации к особенностям конкретной трассы.

• Вычислительная гидродинамика (CFD). С помощью CFD моделируются различные геометрии и тестируются варианты.

• Испытания в аэродинамической трубе. Если результаты CFD удовлетворяют команду, компоненты тестируются в аэродинамической трубе. В ней машина неподвижна, а «дорога» движется под моделью, имитируя относительное движение машины, дороги и воздуха.

• Производство и тестирование на трассе. После успешных испытаний в трубе деталь изготавливается и доставляется на трассу.

Из‑за ограничений F1 количество времени на CFD и испытания в аэродинамической трубе зависит от позиции команды в чемпионате (на 1 января и 1 июля).

Какие внешние факторы влияют на прижимную силу?

• Погода (ветер). Аэродинамика очень чувствительна к изменениям направления скорости ветра:

• Высота над уровнем моря. Влияет на плотность воздуха:

Всегда ли больше прижимной силы лучше в F1?

Больше прижимной силы обычно улучшает:

• скорость в поворотах;

• устойчивость (особенно в средних и быстрых поворотах);

• возможность позже тормозить и раньше ускоряться.

Но есть и минусы:

• увеличивается аэродинамическое сопротивление;

• снижается максимальная скорость на прямых (невыгодно на трассах вроде Монцы или Баку).

Вывод: больше прижимной силы не всегда лучше — всё зависит от характеристик трассы и стратегии гонки. Инженеры используют симуляции и данные из аэродинамической трубы, чтобы подобрать оптимальный уровень прижимной силы для каждого Гран‑при.

Увеличивает ли прижимная сила скорость?

• В поворотах прижимная сила увеличивает скорость: улучшает контакт шин с трассой и сцепление, позволяя пилотам позже тормозить, выбирать более узкие траектории и сохранять скорость в поворотах.

• На прямых прижимная сила может снижать максимальную скорость из‑за аэродинамического сопротивления.

Ключевой момент — баланс. Команды настраивают углы крыльев, дизайн днища и дорожный просвет, чтобы максимизировать общую эффективность круга.

Источник