F1 на пальцах: крылья и антикрылья

Если посмотреть на болид Формулы 1, спереди и сзади у него есть большие конструкции, похожие на крылья. Спереди машины находится переднее крыло, а сзади — заднее антикрыло.

Почему одно называется крылом, а другое антикрылом?

Обычное крыло самолета нужно, чтобы создавать подъемную силу и тянуть самолет ВВЕРХ.

Болиду Формулы 1 нужно же обратное — при движении воздуха направлять силу ВНИЗ, прижимая машину к трассе.

Зачем вообще прижимать машину к земле?

Представьте шину, которая просто касается асфальта, и ту же шину, которую вы с силой придавили к нему. Во втором случае она может сильнее цепляться за поверхность. С болидом идея похожая. В повороте машина стремится продолжить движение прямо, а шины должны удержать ее на нужной траектории. Чем больше сцепления они способны создать, тем быстрее болид может пройти поворот, не начав скользить. Поэтому болиду нужна прижимная сила.

Когда болид стоит на месте, аэродинамического прижима практически нет. Но когда он едет, вокруг него движется поток воздуха. Форма крыльев, днища и других аэродинамических элементов заставляет этот воздух создавать силу, прижимающую машину к трассе. Чем выше скорость, тем больше прижимной силы может создавать аэродинамика болида.

Что делает переднее крыло?

Переднее крыло первым встречает поток воздуха.

Оно создает прижим передней части машины, чтобы передние шины лучше держались за трассу. Это особенно важно в поворотах. Если передним колесам не хватает сцепления, машина хуже поворачивает и стремится продолжить движение прямо.

Переднее крыло также управляет потоком воздуха, который дальше идет вокруг машины. Поэтому даже небольшое повреждение переднего крыла может повлиять не только на прижим спереди, но и на работу аэродинамики дальше по болиду.

А заднее антикрыло?

Оно создает прижим в задней части машины и помогает задним шинам сохранять сцепление с трассой. Если сзади прижима недостаточно, задняя часть машины становится менее устойчивой и может начать скользить в повороте.

Но есть проблема. Чем сильнее мы заставляем воздух прижимать машину к земле, тем сильнее сам воздух мешает ей двигаться вперед.

Это называется аэродинамическим сопротивлением

Представьте, что вы высунули ладонь из окна едущей машины. Воздух давит на нее и пытается оттолкнуть назад. Чем выше скорость, тем сильнее это ощущается. С болидом происходит примерно то же самое. Поэтому нельзя просто сделать огромное антикрыло, получить кучу прижима и радоваться.

Больше прижима —> машина лучше держится в поворотах, но сильнее сопротивляется воздуху и теряет скорость на прямых.

Меньше прижима —> меньше сопротивление и выше скорость на прямых, но машине сложнее проходить повороты.

Почему днище тоже важно?

Воздух проходит не только над болидом, но и под ним. Форма днища специально рассчитана так, чтобы поток под машиной помогал создавать прижимную силу. Поэтому болиду не обязательно получать весь прижим за счет огромных крыльев — начительную часть работы делает днище.

Почему крылья на разных трассах выглядят по-разному?

Потому что универсального прижима для всех трасс не существует. Например, в Монако почти нет длинных прямых, зато огромное количество поворотов, где как раз и нужен бОльший прижим, чтобы меньше скользить и эффективнее проходить повороты.

А вот, например, в Монце длинные прямые, где важна максимальная скорость, поэтому слишком большой прижим будет стоить времени из-за сильного сопротивления воздуха.

Поэтому к каждой трассе командам приходится искать баланс настроек индивидуально.

#F1Explained

@Gr63Daily