Aerodinamika - Kulcs a győzelemhez
2009.11.20. 16:36
Mint ismeretes, a Formula-1-ben minden egyes másodperc számít. Ebben a kiélezett küzdelemben pedig a versenyautó minden egyes elemének teljes összhangban kell lennie. A szakemberek állítása szerint az aerodinamika sokkal fontosabb szerepet tölt be, mint a gumik, vagy akár a motor.
Ahhoz, hogy az autó megfelelő sebesség elérésére legyen képes, tökéletes beállításokra van szükség: a hátsó légterelő szárny esetében legalább 20 különböző beállítást lehetséges végrehajtani, és további 100-at pedig az első szárnyon. Amíg a motorerő a versenyautó teljesítményében játszik döntő szerepet, manapság már az aerodinamikával is legalább olyan mélyrehatóan kell foglalkozni, mint a versenyautó erőforrásával.
Az aerodinamikának elsősorban a megfelelő leszorító erő kialakításában van fontos szerepe, amely nemcsak a rövidebb féktávok, hanem a nagy kanyarsebességek eléréséhez is szükséges. Szakemberek becslése szerint a versenyautó tapadása 80%-ban a leszorító erőtől, és mindössze 20%-ban a gumiktól függ. Ahhoz pedig, hogy még nagyobb leszorító erőt tudjanak elérni a csapatok, folyamatos fejlesztéseket kell elvégezniük. A leszorító erő azonban még nem minden: a Formula-1-ben az egyik legnehezebb dolog, hogy a mérnökök megfelelő kompromisszumot tudjanak hozni a versenyautó beállításai során, amely különösen nagy hangsúlyt kap a minél nagyobb leszorító erő és egyben a legkisebb légellenállás biztosítása alkalmával. A gordiuszi csomót pedig jelen esetben nem olyan egyszerű kettévágni. Nagyon nehéz minden egyes versenypályára megtalálni az ideális beállításokat, főleg úgy, hogy azok a pályák minden szektorában megfelelőek legyenek. Legtöbb esetben egy verseny végkimenetele már az autó beállítása során eldőlhet.
A versenyautók tervezése során az aerodinamikai alaptörvények alkalmazása viszonylag egyszerűen megoldható. Ez a folyamat némiképp hasonló, mint a repülőgépek esetében, de mégis van olyan részterület, ami éppen ellenkezőleg történik. A szárnyak alsó felületének kialakítása a repülőgépekhez képest eltérő, hiszen ezeknek az elemeknek más feladata van a Formula-1-es versenyautók esetében. Nagy szerepük van abban, hogy megfelelő vákuum kialakításával minél nagyobb tapadást és ezáltal minél nagyobb kanyarsebességet tudjanak elérni. Az aerodinamikai fejlesztések alkalmával nem szabad kizárólag a teljesítménybeli előnyöket szem előtt tartani, hiszen a megfelelő biztonsági előírásoknak is eleget kell tenni.
A versenyautó hátsó légterelő szárnya segítségével állítják elő a teljes leszorító erő 1/3-ad részét, de ennek az elemnek a beállítása a légellenállás mértékét is jelentősen befolyásolja. Ennek megfelelően az autónak ezen aerodinamikai eleme a versenyek alkalmával nagy hangsúlyt kap, hiszen minden egyes versenypályára más-más beállításokat kell eszközölni a mérnököknek. A hátsó szárny beállítási módjától függ ugyanis, hogy a versenyautó hátsó régióját mekkora erő „szorítsa le” a pálya aszfaltjához, valamint az, hogy mennyire meredeken állítják be a vízszintes elemeket, az autó végsebességébe is beleszól.
Az olyan pályák esetében, ahol meglehetősen szűk kanyarok vannak, vagy legyen az akár egy városi pálya, a hátsó légterelő szárnyakat meredekebbre állítják. Ezzel szemben viszont az olyan helyszínek esetében – mint például a monzai aszfaltcsík -, ahol hosszú egyenesek és gyors kanyarok alkotják a pálya vonalvezetését, a minél nagyobb végsebesség elérése érdekében a szárny laposabb beállítást kap.
A teljes leszorító erő mintegy 25%-a a Formula-1-es versenyautó első légterelő szárnyán keletkezik. Az elülső szárnyelem megfelelő dőlésszögben történő beállítása nagymértékben befolyásolja, hogy a kanyarokban mennyire válik könnyen kezelhetővé az autó. Természetesen a megfelelő kanyartechnika biztosításához más egyéb összetevők (megfelelő súlyelosztás, a felfüggesztési rendszer beállítása, a lengéscsillapítók beállítása, stb.) is hozzátartoznak. Abban az esetben viszont, ha két versenyautó szorosan egymás mögött halad, akkor az elülső autó mögött keletkező turbulencia jelentős mértékben befolyásolja a hátul haladó autó első szárnyán keletkezett leszorító erő nagyságát. Szakemberek állítása szerint a leszorító erőben keletkezett eltérés nagysága ilyen esetben elérheti akár a 10%-ot is. Ez az egyik legfőbb magyarázat arra, hogy miért is olyan nehéz előzni néhány Formula-1-es versenypályán.
A diffúzor is nagyon fontos szerepet játszik a versenyautó aerodinamikai viselkedésében, hiszen az autó alatt átáramló levegőt helyes irányba terelve megfelelő szívóhatást kell biztosítania, hogy ezzel is elősegítse az autó maximális tapadását. Akár 40%-ot is jelenthet a teljes leszorító erőt nézve, ha ennek az elemnek a kialakítása megfelelő módon történik, illetve ideálisan van beállítva.
A személyautók tervezésével foglalkozó szakemberek is nagy hangsúlyt fektetnek az alvázzal kapcsolatos részletekre. A megfelelően kialakított alvázzal tudják csak elérni azt, hogy csökkentsék a légellenállás nagyságát, és az erős légáramlatok által keltett nem kívánatos emelőhatást. Amíg a Formula-1-es versenyautóknál sokkal inkább törekednek arra, hogy „rányomják” azt a pálya aszfaltjára, a személyautók esetében a felhajtóerővel is számolni kell a nagyobb sebességek alkalmával. „A megfelelően kialakított alváz esetén a légáramlatok hasonló vákuumot alakíthatnak ki a jármű alatt, mint az a Formula-1-es versenyautók esetében is, de ezeknél a négykerekűeknél nagyban hozzájárulhat az autó stabil vezethetőségéhez.” – nyilatkozta az Allianz Technológiai Központjának képviselője, Dr. Christoph Lauterwasser.
A kisebb méretű légterelő lapok alkalmazása – amelyek az első kerekek és a kocsiszekrény oldalsó része között található – is sokat segít az aerodinamikai hatásfok növelésére, amellyel extra lóerőket lehet kicsikarni a versenyautó erőforrásából. Az eddigiekben ismertetett részletek is világossá teszik, hogy az aerodinamika rendkívül lényeges a Formula-1-es versenyautók fejlesztésénél. Csakis azok a csapatok tudnak gyorsan és hatékonyan változtatni, akik saját szélcsatornával rendelkeznek. Hogy ez mennyibe is kerül? Hozzávetőlegesen 45 millió euróról van szó. A mérnökök a számítástechnikai fejlesztés mellett a szélcsatornában azonnal ki is tudják próbálni az új elemeket anélkül, hogy azt pályára vinnék. Ennek a segítségével pedig pontosan szimulálni tudják, hogy a légáramlatok milyen hatással vannak a versenyautó viselkedésére.
A modern szélcsatornák nagyon sokat segítenek az aerodinamikai fejlesztések alkalmával: A Williams csapat szélcsatornája az alakulat főhadiszállásán, Grove-ban található, ahol a légáramlatot keltő turbinát egy 4.000 LE-s motor hajtja, és amellyel akár egy hurrikánnak megfelelő szélerősséget is el lehet érni.
|