Формула 1

Проблемы антикрыла Верстаппена

Почему РБ22 второй раз за неделю «теряет» заднее антикрыло? Возможно, проблема вовсе не в механике его складывания.

Объясняет специалист по аэродинамике Кайл Форстер.

 После аварий Макса Верстаппена в Австрии и Англии почти сразу появилась популярная версия: антикрыло просто не закрывалось полностью после выхода из режима минимального сопротивления. Версия удобная - механизм не доработали, галочку поставили, расследование окончено. Однако аэродинамика редко бывает столь любезна, чтобы оставить инженерам столь очевидное объяснение.

Существует гораздо более интересная гипотеза.

Всё начинается с аэродинамического баланса

Когда автомобиль входит в поворот, передняя и задняя оси должны совместно создавать боковую силу. Если одна из них внезапно теряет прижимную силу, баланс разрушается буквально за доли секунды.

Именно поэтому потеря заднего прижима почти всегда выглядит одинаково: гонщик начинает поворачивать, а затем задняя ось неожиданно решает продолжить движение по прямой. После этого события обычно развиваются весьма энергично, но уже без участия инженеров.

На видео с «Силверстоуна» хорошо видно одну важную деталь: система заднего антикрыла закрывается задолго до момента, когда Ферстаппен начинает активно поворачивать руль. Следовательно, если механизм действительно успел закрыться, искать причину следует уже не в кинематике привода, а в поведении воздушного потока.

Закрытое антикрыло не всегда означает работающее антикрыло

В аэродинамике существует неприятное явление - срыв потока.

Когда воздух перестает "обтекать" профиль крыла и начинает отрываться от поверхности, прижимная сила резко уменьшается. Причем самое неприятное заключается вовсе не в самом срыве.

Самое неприятное называется гистерезисом.

Это означает, что поток способен сорваться при одном положении крыла, но вовсе не обязан мгновенно восстановиться, когда крыло возвращается обратно. Иными словами, геометрия уже правильная, а аэродинамика продолжает жить воспоминаниями о предыдущем режиме.

Именно поэтому самолет не выходит из сваливания в ту же секунду, как только пилот слегка опустил нос. Воздуху тоже требуется время убедиться, что нервотрепка прошла стороной, и его жизнь снова прекрасна.

Такой эффект уже встречался в «Формуле-1»

Похожая история произошла на «Силверстоуне» в 2018 году с машинами команды «Вильямс». Ланс Стролл и Сергей Сироткин вылетали чуть ли не в том же самом повороте.

Тогда неожиданно исчезала эффективность диффузора. При определенной высоте дорожного просвета поток внутри него срывался, и задняя часть машины практически мгновенно лишалась значительной доли прижимной силы.

Что особенно важно - после восстановления нормальной высоты кузова поток не всегда возвращался обратно сразу. Диффузор продолжал работать в "сорванном" режиме еще некоторое время.

Именно это и является классическим проявлением аэродинамического гистерезиса.

С современными активными крыльями всё стало сложнее

На старых системах Снижения лобового сопротивления (СЛС, DRS) открывалась только верхняя створка.

Даже если поток немного нарушался, при закрытии система сравнительно быстро возвращалась к штатному режиму. Конструкторы давно научились проектировать такие крылья.

Но новые активные «обратные» антикрылья «РБ» и «Феррари» работают совершенно иначе.

Они не просто приподнимают закрылок - весь элемент поворачивается практически вверх ногами.

Во время такого вращения поток на одной стороне профиля неизбежно оказывается сорванным. Когда крыло возвращается обратно, воздух должен снова "прилипнуть" к поверхности.

Теоретически всё выглядит красиво. Практически же природа иногда отвечает инженерам примерно следующее:

- Ага, щас.

Почему «Феррари» оказывается в более выгодном положении

Хотя обе команды используют активную аэродинамику, кинематика движения крыла отличается.

У «Феррари» профиль возвращается в рабочее положение постепенно, практически повторяя классическую схему закрытия СЛС. Поток получает больше времени для восстановления.

У «РБ» вращение происходит иначе. Антикрыло проходит через область, где поток сначала гарантированно срывается, а затем должен успеть восстановиться буквально во время самого движения механизма.

Если этого не произошло, антикрыло внешне уже «закрыто» (схлопнулось), а аэродинамически продолжает работать значительно хуже.

Для гонщика это означает одно - задняя ось внезапно перестает создавать ожидаемую прижимную силу.

Почему проблема проявляется не на каждом круге

Именно это делает подобные явления настолько коварными.

Достаточно небольшой неровности асфальта, бокового порыва ветра (неочевидный аспект «Силверстоуна»!!!) или даже незначительного изменения положения автомобиля относительно покрытия, чтобы локальный угол атаки изменился всего на несколько десятых градуса.

Для досужего наблюдателя с банкой газировки наперевес это ничто. Для пограничного режима течения - вполне достаточный повод окончательно сорвать поток и выйти прохладиться.

Причем совпасть должны сразу несколько факторов. Именно поэтому девяносто девять кругов всё работает идеально, а на сотом машина внезапно превращается из гоночного автомобиля в очень дорогой снаряд для исследования сцепных свойств гравия.

Возможен и второй сценарий

Разумеется, нельзя полностью исключать и более прозаическую причину.

Если механизм действительно не доводит крыло до полностью закрытого положения буквально на миллиметры, нарушается работа щели между элементами крыла.

Изменяется распределение давления, ухудшается взаимодействие между профилями, появляются дополнительные зоны отрыва потока, а общий уровень прижимной силы падает гораздо сильнее, чем можно ожидать по столь небольшой ошибке механизма.

Вывод

На сегодняшний день наиболее убедительной выглядит именно аэродинамическая гипотеза.

Проблема может заключаться вовсе не в том, что крыло физически не закрылось.

Гораздо опаснее ситуация, когда оно уже закрылось, но воздух об этом ещё не знает. Такой уж он у нас «инертный», что и позволяет, собственно, генерировать прижимную силу.

Именно такие эффекты находятся на самой границе изученного в современной аэродинамики «Формулы-1». Они возникают крайне редко, плохо воспроизводятся в одинаковых условиях и могут зависеть от сочетания множества почти незаметных факторов. Зато цена одного подобного совпадения вполне способна измеряться несколькими мешками долларов ущерба, недовольным гонщиком, который вылазит из РБ22 и уже одной ногой – в МКЛ, а еще полумиллионом фанатов, которые могут почувствовать себя в полной мере лишенными феерической развязки того, ради чего они собственно и пришли попить газировки на бывший аэродром.