Закрылки, лопатки и прочее ("Радикал" РС10)

Очередной выпуск "Аэробитов" от Саймона МакБита. На сей раз он исследует влияние закрылка Герни на задней кромке кузова

"Радикала" СР10 (на фото у нас тут СР09) и установку на том же автомобиле лопаток. Итоги испытаний говорят о том, что нельзя "просто взять" и "перенести" какие-то знания с одной машины на другую, даже если они и похожи. Различия в конструкции приводят к тому, что одни и те же элементы влияют на характеристики обтекания потоком довольно существенно по-разному.

Аэродинамическая труба без «беговой дорожки», с неподвижным полом, несет с собой некоторые ограничения, но это все равно отличное место для тестирования аэродинамических конфигураций верхней части кузова.

Прим.перев. Неподвижное основание создает сильное сопротивление воздушному потоку под днищем и неимоверно искажает характеристики обтекания, потому что в реальных условиях движения дорожное полотно, перемещаясь относительно машины с ее скоростью, увлекает за собой поток. А для гоночных машин, у которых колеса не прикрыты кузовом это еще актуальнее – эти самые вращающиеся колеса влияют на поток иначе, чем неподвижные.

Возможность оценить и количественно определить влияние аэродинамических модификаций гоночного автомобиля - это самое большое преимущество испытаний в аэродинамической трубе. И хотя аэродинамическая труба с неподвижным полом недооценивает общую прижимную силу автомобиля с низким дорожным просветом, такое сооружение, тем не менее, является бесценным инструментом для оценки преимуществ и недостатков, возникающих в результате изменений конфигурации кузова. Актуально это для модификаций верхней части кузова, которая находится значительно выше пограничного слоя у неподвижного пола.

В данной заметке рассматривается спортивный автомобиль «Радикал» СР1- ЛМП1.

Читатели журнала «Рейскар Инжиниринг» уже знают о преимуществах, которые можно получить, установив закрылок Герни на заднюю кромку крыла. Как правило, увеличение прижимной силы значительно превышает увеличение сопротивления, неизбежно сопровождающее использование такого устройства, что обеспечивает эффективный общий выигрыш (прим.перев. – увеличение аэродинамической эффективности, соотношения прижима к сопротивлению, L/D ratio). Также хорошо известно, что чем больше закрылок Герни, тем менее эффективным он становится с точки зрения отношения подъемной силы (прижимной силы) к сопротивлению (-L/D), и это, предположительно, связано с обязательной установкой 15-миллиметрового «Герни» на задние антикрылья ЛМП. Это больше, чем можно установить по собственному выбору, и, вероятно, создает значительное увеличение сопротивления, помогая немного замедлить автомобили.

Но что произойдет, если установить «Герни» вдоль задней кромки кузова? Команда «Эко Рейсинг» (Eco Racing) установила на хвостовую часть СР10 15-миллиметровый закрылок, и влияние этого изменения в процентах (прирост и потери) можно увидеть в таблице 1. В таблице также для сравнения показаны результаты довольно значительной регулировки заднего антикрыла: закрылок был перемещен из почти самого нижнего положения в максимально возможное, что привело к общему изменению угла атаки антикрыла на три градуса. Сразу видно, что установка «Герни» на хвостовую часть оказалась более выгодной модификацией, чем увеличение угла атаки заднего антикрыла на три градуса. Оба варианта привели к схожему, довольно существенному увеличению сопротивления, но закрылок на хвостовой части создал большую прижимную силу, что привело к значительному повышению эффективности, как показано показателем -L/D.

Другое заметное различие заключается в том, что установка «Герни» на хвостовую часть не привела к снижению прижимной силы спереди, в то время как увеличение угла атаки заднего антикрыла повлекло за собой именно это. Вероятная причина заключается в том, что закрылок, помимо увеличения давления перед собой над задней частью кузова для создания дополнительной прижимной силы, также снижал так называемое «базовое давление» в спутном следе, что увеличивало сопротивление, но также способствовало прохождению большего количества воздуха под днищем через диффузор. Это, в свою очередь, оказывало положительное воздействие на все днище, аналогично тому, что мы наблюдали на «Ягуаре» ИксДжейАр-16 (Jaguar XJR-16) из серии ИМСА ГТП при регулировке нижней части заднего антикрыла. Однако заднее антикрыло, находясь значительно выше диффузора, по-видимому, не оказывало такого же эффекта - по крайней мере, не в измеримой степени - поэтому мы наблюдали эффект эдакого аэродинамического рычага с точкой приложения на заднем антикрыле, уменьшающего прижимную силу в местах контакта передних шин с дорогой.

Было бы целесообразно провести дальнейшие испытания с меньшими по высоте закрылками Герни, поскольку, похоже, они предлагают более эффективный способ управления прижимной силой сзади, чем небольшие регулировки заднего антикрыла.

ВОЗДУХОВОДЫ ПЕРЕДНИХ ТОРМОЗОВ
Воздух для охлаждения передних тормозов на «Радикале» собирается через аккуратно интегрированные утопленные воздуховоды (NACA duct), встроенные в переднюю часть кузова. Какое влияние окажет полное заклеивание этих воздуховодов на аэродинамику? Помимо перегрева передних тормозов, в таблице 2 показаны изменения аэродинамических параметров.

Закрытие воздухозаборников передних тормозных воздуховодов уменьшает сопротивление и немного смещает баланс прижимной силы вперед на гоночном автомобиле, по сути, за счет увеличения прижимной силы спереди. Эффекты довольно скромные, но если окажется необходимым заклеить воздуховоды для повышения температуры тормозов, то, по крайней мере, теперь эти эффекты будут известны и задокументированы. И наоборот, если охлаждение тормозов не является проблемой и требуется немного больше прижимной силы спереди, заклеивание хотя бы части воздухозаборников тормозных воздуховодов может помочь.

Лопатки (dive planes)

Мы уже дважды сталкивались с лопатками в нашей серии аэродинамических испытаний, но здесь мы снова их исследовали, поскольку результаты на СР10 существенно отличались от двух предыдущих случаев («Ягуар» ИксДжейАр-16 и «Ноубл» ГТ). В тех обоих случаях мы наблюдали увеличение прижимной силы на передней части, как и следовало ожидать, но также и уменьшение прижимной силы на задней части, по-видимому, потому что лопатки негативно влияли на воздушный поток к внешним частям задних антикрыльев этих автомобилей. Аэродинамическая эффективность (L/D) также уменьшилось в обоих предыдущих случаях.

В таблице 3 ниже показаны результаты, полученные в этом случае при установке второй пары лопаток. В этом случае они обеспечили ожидаемое увеличение прижимной силы передней части, а также увеличение эффективности (L/D), что отчасти объясняется минимальной потерей прижимной силы сзади.

Какие существуют различия в способе использования этих аэродинамических профилей по сравнению с двумя другими автомобилями? В случае с «Ноублом» мы наблюдали аэродинамические профили с большой крутизной поверхности, расположенные довольно высоко на передних боковых частях кузова, а визуализация показала, что их спутные следы воздействуют на внешние части заднего антикрыла. На «Ягуаре» использовались более пологие, низко расположенные аэродинамические профили, не сильно отличающиеся от тех, что были на «Радикале». Разница между двумя спортивными автомобилями заключалась в наличии у «Ягуара» двухэлементного заднего антикрыла с «нижним ярусом», на который могли воздействовать спутные следы передних аэродинамических профилей. Автомобиль ЛМП1 может использовать только одну рабочую поверхность антикрыла, и на «Радикале» она располагается высоко, по-видимому, над траекторией спутных следов от лопаток.

Из этого следует, что обобщения в аэродинамических оценках - рискованное занятие.