Efekt przypowierzchniowy wróci do F1 po blisko 40 latach?

Jak do tej pory oficjalnie włodarze F1, FIA i zespoły nie doszły do ostatecznego porozumienia odnośnie nowych przepisów na 2021 rok. Pomysł na uproszczenie budowy obecnych jednostek hybrydowych najprawdopodobniej upadł na dobre, ale wciąż czeka ich uzgodnienie regulacji między innymi odnośnie aerodynamiki.

Według Giorgio Pioli, eksperta technicznego Autosport.com i Motorsport.com, zmieni się filozofia projektowania bolidów. Powodem ma być zmiana koncepcji wytwarzania docisku. Tym razem większą rolę ma odgrywać podwozie aniżeli nadwozie. Wszystko po to, aby pozbyć się skomplikowanych elementów aerodynamicznych na zewnątrz, które są obecne w postaci owiewek i deflektorów w niemalże każdej partii samochodu.

Mimo zmian wprowadzonych na sezon 2019, nie doszło do znacznego ograniczenia liczby deflektorów, ponieważ zespoły znalazły luki w przepisach. Co prawda przednie i tylne skrzydło wydają się być prostsze w budowie niż w poprzednich latach, ale to wciąż za mało, aby w znaczący sposób ograniczyć efekt turbulencji przez stratę połowy docisku aerodynamicznego za poprzedzającym bolidem.

W 2021 roku przednie skrzydło ma być jeszcze prostsze i mniej wrażliwe. W dodatku zlikwidowany zostanie wystający „dziób”. Przedni nos może nam przypominać konstrukcję sprzed lat, konkretnie z końca lat 80. i początku 90. Największa zmiana nastąpi jednak w obszarze podwozia, bowiem podłoga zyska nową funkcję. Jak? Otóż nie będzie ona płaska z zamontowanym stopniem w okolicach płyty ściernej (skidblock) jak do tej pory, ponieważ pod bolidem konieczna będzie instalacja tuneli Venturiego, mających zasilić głęboki bliźniaczy dyfuzor. Ta partia bolidu wytworzy najwięcej docisku dzięki efektowi przypowierzchniowemu, polegającemu na „przyssaniu” konstrukcji do toru.

W sprawie potencjalnych zmian i zwrotu w kontekście nowych przepisów na sezon 2021 głos zabrał Nikolas Tombazis. – Chcemy sprawić, by samochody mogły ścigać się i podążać za sobą, a także prowadzić bardziej ekscytujące bitwy. Chcemy mieć opony, które umożliwią kierowcom walkę ze sobą bez nadmiernego zwiększania poziomu degradacji u atakującego.

Według Greka, pracującego niegdyś dla McLarena i Ferrari, uproszczenie konstrukcji nowych bolidów względem tych obecnych jest kluczem do sukcesu. – [Nowe samochody] będą prostsze niż obecne, ponieważ wiele małych elementów zostało usuniętych: zwłaszcza przed bocznymi sekcjami, a przednie skrzydła są prostsze. Pod samochodem znajduje się dyfuzor – typ kanału Venturiego. Pod bocznymi sekcjami są obecne tunele od przodu do tyłu.

Połączenie efektu przypowierzchniowego – zapoczątkowanego przez Lotusa w późnych latach 70-tych, a zabronionego w 1983 r. – wraz z prostszą aerodynamiką w obszarze nadwozia, zamontowaniem deflektorów nad przednimi kołami i wieloma innymi ważnymi detalami (o których niżej) faktycznie może wpłynąć na poprawę widowiska. W końcu bolidy będą mogły podróżować za sobą w mniejszych odstępach bez obaw o docisk i degradację opon. Czy rewolucja regulaminowa wpłynie na układ sił? Będzie o to trudno ze względu na fakt, że najlepsze zespoły już mają projekty na 2021 rok w zaawansowanym stadium.

Obecna generacja bolidów F1 traci około 45% docisku, kiedy kierowcy trzymają się w odstępie na dwie długości samochodu. Najnowsze dane symulacyjne dla konceptu na 2021 rok wykazały, że deficyt docisku będzie zaledwie na poziomie od 5 do 10%.

– Dwa silne wiry [wychodzące z tylnego skrzydła] ssą dużo turbulentnego śladu zostawianego przez poprzedzający bolid i w rezultacie to, co idzie dalej jest znacznie czystszą strugą powietrza niż obecnie. Mamy więc ogromną redukcję strat docisku dla następnego samochodu – dodał Nikolas Tombazis, dyrektor techniczny FIA ds. bolidów jednomiejscowych.

Włodarze F1 mają nadzieję na osiągnięcie porozumienie z zespołami w sprawie nowych regulacji do 15 września, aby mogły one zostać ratyfikowane przez Światową Radę Sportów Motorowych FIA przed końcem października.

Jak wykorzystywane będą zalety efektu przypowierzchniowego w projektowaniu bolidu?

1. Pomysł polega na bardzo nisko usytuowanym nosie, coś na wzór tego z czym mieliśmy do czynienia w latach 90-tych (zwłaszcza pierwszej połowie).
2. Główna część nosa jest lekko wygięta ku górze, aby poprawić przepływ powietrza pod samochodem i tym samym wspomóc funkcjonowanie tuneli (pod podłogą) efektu przypowierzchniowego. Odnotowana zostanie poprawa pochylenia bolidu zarówno podczas hamowania jak i przyspieszania (tzw. pitach sensivity).
3. Boczne płaty przedniego skrzydła mają być zaokrąglone, aby zminimalizować ryzyko przebicia opon w przypadku kontaktu między samochodami, co jest bardziej prawdopodobne ze względu na szerokie przednie skrzydło.
4. Niski nos bez łopatek pokazuje uproszczoną aerodynamikę względem tego, co mamy obecnie.
5. Obręcze kół mogą zostać wyposażone w osłony, aby lepiej zarządzać przepływem powietrza i sprawić, że będzie mniej uciążliwy.
6. Przewody hamulcowe będą miały znacznie mniejszy wpływ aerodynamiczny. Ich zadaniem będzie jedynie sprawowanie funkcji przesyłania odpowiednich danych dla systemu brake-by-wire.
7. Nad przednimi kołami wystawać będą dwa deflektory, które pomagają kierować strugę powietrza z przedniego koła pod podłogę. Jednocześnie przepływ do góry i na zewnątrz będzie ograniczony, co ograniczy turbulencje dla samochodów z tyłu.
8. Duży kanał Venturiego będzie umieszczony tam gdzie regulamin pozwoli. Najprawdopodobniej będzie to w okolicach krawędzi natarcia podłogi (gdzie obecnie są deflektory przy sekcjach bocznych).
9. System Halo będzie miał lepszą integrację z główną konstrukcją samochodu
10. Powierzchnia schodkowa przy obudowie chłodnic nie będzie całkowicie płaska, ponieważ istnieje możliwość upakowania kanałów Venturiego w tym obszarze.
11. Wyższy dyfuzor (bardziej agresywny) będzie o wiele mocniejszy od obecnego, co oznacza, że ​​większość docisku zostanie utworzona spod samochodu. Zespoły nie będą szukały go w zbyt wielu innych obszarach nadwozia (ograniczy to regulamin) w związku z czym dodatkowe elementy nie będą generowały turbulencji oznaczającej obecnie spadek docisku u rywala z tyłu na poziomie 45%. Będzie istniało wiele opcji jego oderwania.
12. Tylne skrzydło będzie obniżone, a profile będą nachylone w stronę pozostałej części nadwozia, co zmniejszy efekt brudnego powietrza i pomoże skierować strumień powietrza w górę dzięki podwójnemu wirowi.

Jak widać obecny zamysł nieco różni się od tego, jaki analizowaliśmy 10 miesięcy temu, gdy Ross Brawn pokazał pierwsze koncepty. Do materiału możecie zajrzeć tutaj.