Після того, як інженери зі світу автоспорту відкрили для себе притискну силу, конструктори були готові до наступного кроку - появі автомобілів-крил і автомобілів-пилососів. «Мотор» продовжує історію про великі відкриття в області аеродинаміки - попереду були найдраматичніші технічні інновації, які призводили до перемог і трагедій.
Минулого разу ми зупинилися на тютюнових грошах, які хлинули в Формулу-1 і дозволили командам перебратися з замаслених гаражів в дорогі лабораторії. Отримавши перші великі гроші, команда Lotus провела 400 годин в аеродинамічній трубі Імперського коледжу Лондона, перш ніж переконалася, що її припущення дійсно вірні.
Інженери швидко зрозуміли, що ефективність антикрила і їх розмір не можна збільшувати до безкінечності - адже це веде до надмірного росту опору повітрю, і аеродинамічним якостям холодильника.
Ідеальним рішенням було б отримання додаткової притискної сили без збільшення лобової площі автомобіля, але як цього досягти?
Перед вами цікава спроба знизити лобове опір і збільшити площу плями контакту у шин, використовуючи спереду замість двох звичайних коліс чотири маленьких. Ще одна цікава деталь Tyrrell P34 - прозорі віконця з боків кокпіта.
Інженер Lotus Пітер Райс під час випробувань в аеродинамічній трубі зауважив, що при певній формі днища модель машини буквально припечатало до підлоги.
Для автоспорту це осяяння було схоже яблуку Ньютона.
По суті, бічні понтони Lotus 78, що з'явився в кінці сімдесятих в результаті вдумливих досліджень, стали величезними перевернутими крилами, які створювали негативну підйомну силу.
Внутрішня частина понтона і днища машини Lotus була профільована таким чином, щоб отримати форму перевернутого крила (жовтий колір).
Через різницю в тиску між нижньою і верхньою поверхні прихованого крила, цей аеродинамічний елемент створював серйозну притискну силу. Крім того, додатковий притиск забезпечував і добре відомий в авіації ефект, коли ккд крила збільшується зі зменшенням відстані до землі.
У підсумку, машину буквально присмоктуються до траси, а інженерам не доводилося, як у випадку з традиційними антикрилами, платити за це збільшенням опору повітрю і помітним зниженням максимальної швидкості.
Після першого автомобіля з граунд-ефектом - Lotus 78 - команда Чепмена відполірувати ідею на Lotus 79, який став практично непереможним, і привів Маріо Андретти до чемпіонського титулу 1978 року. Втім, в наступному ж році, перейнявши ідеї Lotus, суперники залишили його позаду. Притискна сила Williams FW07 через три роки була майже в п'ять разів більше його стартової маси.
Brabham кінця сімдесятих був командою мрії: Лауда - гонщик, Еклстоун - менеджер, Маррі - конструктор. У команді стверджували, що вентилятор лише відводить гаряче повітря з моторного відсіку, але де-юре він був забороненим рухомим аеродинамічним елементом. Позбавлений вентилятора Brabham дозволив Лауда зайняти лише четверте місце в чемпіонаті.
Відкривши еру граунд-еефекта, Lotus спробував створити навколо бічних крил-понтонів весь автомобіль - їх площа збільшилася майже на 50 відсотків. Антикрило атрофувалась і стало продовженням лише секцій бічних, а передні крила прибрали зовсім, щоб не обурювати потік. Сила притиску була такою потужною, що довелося повністю затиснути підвіску, і Lotus 80 Prototype на ходу нагадував некерований вібростенд.
Якщо доводилося затискати на смерть підвіску, щоб вона витримувала найпотужніший притиск крил, то чому не зробити шасі комфортним і керованим з власної підвіскою, а кузов підресорені окремо, щоб величезний притиск діяв перш за все на нього, подумали в Lotus і навіть зробили таку машину. Однак зухвала система після судових розглядів була заборонена.
Одними з перших в СРСР підйомну силу на собі відчули пілоти ГАЗ-Торпедо. Як вони з нею боролися ми розповідали в історії гоночних «Перемог».
У метеорології, коли десь в атмосфері виникає область низького тиску, повітря намагається заповнити її і з'являється вітер. Тому і область розрядження під днищем потрібно було обмежити від припливу повітря з боків, який намагався вирівняти тиск - для цього конструктори додали своїм творінням бічні «спідниці». У видозміненому вигляді вони ставляться на багато спортивні машини і зараз.
Спершу спідниці були зроблені з простої щільної щетини, немов щітки двірників, потім - з гуми з стирається накладкою, а більш пізні версії були подпружінени і могли повторювати профіль дороги.
Щоб ізолювати розрядження потік під днищем від надходження повітря збоку, на машинах Формули-1 використовувалися підпружинені «спідниці».
Рівень ефективності і перевантаження в поворотах зросли настільки, що деякі гонщики змушені були кілька разів за сезон міняти гардероб - шия росла, як у бика.
Еволюція аеродинаміки тепер впливала навіть на фізичну підготовку і анатомію пілотів.
І все ж на нерівностях раптова розгерметизація спідниці означала різке падіння притискної сили прямо в повороті, а на прямиках колосальний аеродинамічний притиск міг привести до пошкодження підвіски і шин. В аваріях з Патріком Депайе і Жілем Вільневом це призвело до трагічних наслідків.
Будучи забороненим у Формулі-1, граунд-ефект продовжив своє життя в гоночних прототипу групи C. Такі машини, як ця Lancia LC2, вражали розмірами своїх дифузорів.
На тлі примітивних за нинішніми мірками шин і підвісок, швидкості небезпечно зросли, і граунд-ефект був оголошений поза законом - чемпіонський Williams FW07 став останньою і найдосконалішою машиною цієї короткої, але яскравої ери.
Днище між передньою і задньою віссю тепер за правилами повинно було бути плоским, але ззаду від автомобілів з граунд-ефектом залишився маленький рудимент - кирпатий вгору фрагмент днища під назвою дифузор.
Залишившись без автомобілів-крил, Формула-1 кинулася експериментувати з турбомоторами. Потужності швидко перевалили за тисячу кінських сил, і конструктори шукали будь-яку можливість збільшити притиск в поворотах. Лобове опір вже нікого не цікавило, так що 80-е стали часом найбільших потужностей і величезних антикрил.
Швидкості знову зросли до небезпечних, і повернення в дев'яності до атмосферних моторів знову змусило конструкторів звернути увагу на баланс притискної сили і лобового опору, заглянувши під автомобіль.
Toleman, McLaren і Tyrrell турбоери - часу найрозвиненіших і найпотужніших антикрила. Колосальна потужність турбомоторов дозволила не замислюватися про лобовому опорі. За кермом Toleman з подвійним крилом (на фото вгорі) - новачок на ім'я Айртон Сенна.
Згідно ефекту Вентурі. потік повітря, що протікає через вузьку частину труби, прискорюється, що викликає зниження тиску, а дуже низька днище гоночного автомобіля і могло бути подобою такої труби.
Поступово звужуючись, воно ще сильніше прискорює потік і починає генерувати область низького тиску і притискну силу. Але де тут знаменитий дифузор адже розширення «труби», відповідно до закону Бернуллі, знову сповільнить потік?
Проходить через вузьке горлечко плоского днища повітря прискорюється, що сприяє виникненню під машиною області низького тиску і притискної сили, а розвинені спідниці перешкоджають попаданню туди повітря збоку.
Проблема в тому, що проходячи найвужче місце під днищем, повітря буде створювати донне опір. яке виникає при відриві потоку від краю об'єкта, і закупорює шийку цього «судини».
Дифузор ж розширюється поступово і призводить повітряний потік в спокій (максимально близьким до атмосферного тиску), яким він був до потрапляння під днище. І чим краще цей елемент спроектований, тим ефективніше можна прокачати повітря під машиною, змусивши працювати область низького тиску.
Область розрядження і притискна сила генеруються в найвужчому місці між днищем і асфальтом - перед дифузором. Графік зліва демонструє падіння тиску в цій зоні, а дифузор лише повертає потік повітря назад в нормальний стан - до атмосферного тиску.
Цікаво, що прикордонний шар повітря над поверхнею землі, який під силою в'язкого тертя зазвичай сповільнюється, в даному випадку додатково підсилював ефект, адже дорога проноситься під машиною в прямо протилежну сторону і тягне повітря за собою.
Знання в області аеродинаміки і її ефективність настільки зросли, що гоночні машини дев'яностих стали швидше божевільних монстрів турбо-епохи.
Таким чином, пройшовши шлях від кам'яного віку до розуміння базових основ і перших великих відкриттів в області аеродинаміки, інженери змогли прийти до рішень, що дозволили отримати найвищу притискну силу при найменшому лобовому опорі.
Аеродинамічні комплекси тепер коштували як невеликі заводи і у найбагатших команд працювали цілодобово. Після ери обтічних рекордних машин, крил і граунд-ефекту, середина нульових стала ерою аеродинамічного сказу, коли на використання повітряного потоку працював кожен сантиметр кузова.
І це іноді виглядало чи не краще, ніж найперший гоночний Chaparral з антикрилом. У ті роки преса називала його виродком, але на ділі світу просто пощастило - він ненадовго заглянув в обличчя майбутньому. \ m