Формула 1

Грязный воздух, ты могуч

Один спутный след - две совершенно разные гонки. Кто еще, кроме нас, додумался сравнить «Хунгароринг» и «Тракстон»?

На «Тракстоне» и «Хунгароринге» гонщики жалуются на один и тот же воздух, но взаимодействуют с ним почти противоположным образом.

В BTCC на «Тракстоне» спутный след, прежде всего, помогает догнать соперника, а затем мешает пройти быстрый поворот.

В Формуле-1 на «Хунгароринге» он, прежде всего, мешает проходить связку поворотов, а короткая помощь на прямой лишь частично возвращает потерянное.

При этом различие объясняется не столько скоростью, сколько тем, какую долю сцепления автомобиль получает от аэродинамики.

Скорости отличаются меньше, чем кажется

Поул Джоша Кука на Тракстоне – 1.15,219 при длине круга 2,356 мили. Это дает среднюю скорость около 181,5 км/ч. Поул Ландо Норриса на Хунгароринге – 1.17,207 на круге длиной 4,381 километра, то есть примерно 204,3 км/ч. Разница в средней скорости составляет всего около 12,6%. Соответствующий средний динамический напор у Формулы-1 расчетно выше примерно на 27%, а вовсе не в два или три раза.

Более того, на задней части Тракстона машины BTCC достигают приблизительно 160 миль в час - 257 км/ч. Поэтому в «Черче» автомобиль класса Туризм движется со скоростью того же порядка, что и машина Формулы-1 во многих быстрых венгерских поворотах.

Главная разница заключается не в воздухе. Воздух подчиняется одинаковым законам. Различаются автомобили.

Один след состоит из двух частей

За лидирующей машиной одновременно возникают два эффекта.

Первый - дефицит продольной скорости воздуха. Передняя машина уже потратила часть энергии потока на создание сопротивления и перемещение воздуха в стороны. Следующая машина попадает в область, где воздух движется в том же направлении, что и она, поэтому ее относительная скорость относительно потока уменьшается.

Это выгодно на прямой: снижается сопротивление.

Второй эффект - турбулентность и неоднородность потока. Воздух приходит к передней части преследующей машины с разной скоростью, под разными углами и с вихревыми возмущениями.

Это вредно в повороте: уменьшается и становится непредсказуемой прижимная сила.

Оба эффекта можно приблизительно связать с динамическим напором набегающего потока воздуха, который зависит от квадрата скорости.

Если эффективная скорость воздуха уменьшается на 10%, динамический напор падает на 19%.

На прямой это означает примерно: «сопротивление уменьшилось - хорошо».

В повороте: «нагрузка на аэродинамические поверхности уменьшилась - плохо».

Но турбулентность добавляет еще один уровень сложности: она не просто уменьшает нагрузку, а способна серьезно изменить ее распределение между передней и задней осями.

Почему одинаковая потеря прижима сильнее на машине «Формулы-1»

Предельную боковую силу можно очень грубо представить как

Fymax≈μ(mg+L),

где mg - механическая нагрузка от веса машины, а L - аэродинамическая прижимная сила.

При потере части прижима относительное ухудшение можно оценить как

ΔFy/Fy≈ΔLa/(mg+La)

Представим два условных автомобиля.

У первого аэродинамика создает лишь небольшую часть общей вертикальной нагрузки. Даже потеря 20% прижима уменьшит полную нагрузку на шины сравнительно слабо.

У второго прижимная сила составляет большую долю общей нагрузки. Та же 20-процентная потеря аэродинамики уже заметно уменьшит потенциальную скорость поворота.

Первый случай ближе к Туризму, а второй - к Формуле-1.

Именно поэтому на туристическом автомобиле потеря потока чаще ощущается как дополнительная недостаточная поворачиваемость или необходимость немного отпустить газ. На машине «Формулы-1» она может полностью разрушить расчетный баланс переднего антикрыла, днища и диффузора.

«Тракстон»: спутный след как инвестиция

Большая часть круга «Тракстона» проходит на пятой или шестой передаче. Трасса состоит из длинных дуг, а не из коротких прямых, разделенных медленными поворотами. Официальные материалы Английского Туризма (BTCC) называют ее самой быстрой трассой чемпионата; из-за больших боковых нагрузок и абразивного покрытия там используется особенно выносливая жесткая шина.

Поэтому преследующий гонщик получает помощь от спутного следа не только на классической прямой. Он может находиться в зоне пониженного сопротивления на протяжении значительной части скоростной дуги. Машина чуть легче поддерживает скорость, двигатель тратит меньше мощности на преодоление воздуха, а разрыв постепенно сокращается.

Это особенно ценно перед шиканой: несколько километров в час, полученные на выходе из «Черча» и в «Гудвуде», превращаются в дополнительную кинетическую энергию перед торможением.

Но за эту прибыль приходится платить.

Что теряет легковая машина класса Туризм

Передний рассекатель и днище получают менее качественный поток. Давление перед передней частью уменьшается, аэродинамический баланс смещается назад. Машине требуется больший угол поворота руля.

На переднеприводном автомобиле это особенно неприятно, потому что передняя шина одновременно должна создавать боковую силу, передавать тягу, компенсировать недостаток передней аэродинамической нагрузки.

Если водитель добавляет угол руля, шина начинает сильнее скользить. Ее поверхность нагревается, но реальная поворачиваемость почти не увеличивается.

Поэтому на «Тракстоне» можно быстро приблизиться к сопернику, а затем внезапно обнаружить, что пройти «Черч» так же быстро уже невозможно.

Тактика «Тракстона»

Идеальная схема выглядит примерно так:

1. Использовать спутный след на разгоне и в первой части скоростного участка.
2. Подойти достаточно близко, чтобы получить снижение сопротивления.
3. Перед наиболее чувствительным быстрым поворотом немного сместиться в сторону.
4. Вернуть передней части более чистый поток.
5. Снова попасть в след на выходе и подготовить атаку перед шиканой.

То есть гонщик пытается сохранить «продольную выгоду» спутного следа, но отказаться от его «поперечного штрафа».

В Туризме это возможно благодаря большей вариативности траекторий, более низкой аэродинамической чувствительности и способности машины выдерживать небольшой контакт или движение рядом.

«Хунгароринг»: спутный след как задолженность

У «Хунгароринга» почти нет длинных участков, на которых можно было бы долго пользоваться снижением сопротивления. После первого и второго поворотов начинается цепочка дуг, где выход из одного поворота сразу определяет вход в следующий. Официальное описание «Формулы-1» прямо сравнивает трассу с картодромом и отмечает последовательности поворотов и малое количество прямых.

В результате преследующая машина платит «аэродинамический штраф» почти весь круг, а компенсировать его может главным образом только на стартовой прямой.

Что теряет машина «Формулы-1»

Переднее антикрыло встречает воздух с пониженным полным давлением и измененным направлением скорости. Днище получает менее устойчивый поток на входе. Это особенно важно: днище - не отдельное крыло, которое просто создает немного меньше силы. Его работа зависит от сохранения определенной структуры потока вдоль кромок, под центральной частью и в диффузоре.

Если поток неоднороден, возможны сразу несколько последствий: уменьшается загрузка передней оси, изменяется положение плоскости приложения аэродинамических сил (так называемый «центр давления», который ни разу не центр), становится менее стабильным разрежение под днищем, возрастает чувствительность к крену и дорожному просвету.

Гонщик ощущает это не как постоянную недостаточную поворачиваемость, а как машину, которая в одном повороте еще держится, а в следующем внезапно требует большего угла руля. Это заставляет машину скользить шинами, особенно передними.

Именно такую ситуацию Норрис описал в гонке за Пиастри: потенциально его темп был выше, но непосредственно в следе реализовать его он не мог. После второй остановки Пиастри Норрис получил чистую трассу и на более старых шинах начал ехать существенно быстрее напарника, имевшего свежий комплект, но застрявшего в трафике (и там не только в Сайнсе дело было).

Но ведь «Формула-1» 2026 должна лучше ехать в спутном следе

Перед началом сезона технический руководитель ФИА Николас Томбазис оценивал, что машина 2026 года на расстоянии около 20 метров должна сохранять приблизительно 90% своей прижимной силы. Для машин конца предыдущего цикла он называл величину около 70%.

Регламент ограничил некоторые способы создания внешнего потока вокруг колес и боковых частей днища. Переднее и заднее антикрылья также переходят в режим уменьшенного сопротивления на прямых, а средство атаки теперь теснее связано с распределением электрической энергии. В ФИА ожидали, что новое поколение будет заметно лучше следовать за соперником.

Но «сохраняет 90%» не означает «не чувствует след». Даже 10-процентная потеря аэродинамической нагрузки может быть значительной, если она преимущественно приходится на переднюю ось, меняется от поворота к повороту, сопровождается турбулентными колебаниями, заставляет перегревать шины.

Кроме того, активное уменьшение сопротивления помогает на прямой. Оно не возвращает чистый, однородный поток переднему крылу и днищу в повороте.

Шины: похожий итог, разный путь

Туризм

На «Тракстоне» главной жертвой следа становится наружная передняя шина.

Машина теряет часть передней нагрузки, гонщик увеличивает угол руля, каркас и протектор работают с большим углом увода. На переднеприводной машине к этому добавляется тяга, которая постоянно требуется в лошадиных дозах для преодоления самого мощного воздушного сопротивления в сезоне (самая высокая средняя скорость).

Но жесткий состав и сравнительно небольшая доля аэродинамической нагрузки делают процесс более предсказуемым. Машина обычно не теряет огромную часть сцепления мгновенно - она начинает медленнее поворачивать и сильнее расходовать передние шины.

«Формула-1»

На «Хунгароринге» след может сразу уменьшить прижимную силу, а затем запустить вторичную тепловую деградацию. Сначала автомобиль теряет аэродинамическое сцепление. Затем гонщик компенсирует его механическим скольжением, и шина перегревается. После этого автомобиль теряет уже и механическое сцепление - даже если позднее получает чистый воздух. То есть у «Формулы-1» спутный след может оставить после себя своеобразную «тепловую задолженность».

Охлаждение тоже разное

Спутный след состоит не только из турбулентного, но и из нагретого воздуха.

В Туризме снижение расхода через радиаторы и тормозные каналы может заставить гонщика немного отступить, особенно при движении плотной группой. Однако сравнительно крупные воздухозаборники и менее экстремальная упаковка обычно дают больший эксплуатационный запас.

В «Формуле-1» радиаторы, тормоза, силовая электроника и аккумулятор работают внутри очень плотной компоновки. Температура входящего воздуха влияет не только на двигатель, но и на возможности электрической системы, охлаждение масла и тормозов.

Поэтому гонщик иногда отступает от соперника не потому, что закончились шины, а потому, что определенный температурный параметр приблизился к пределу.

Краткое сравнение

Характеристика	Туризм на «Тракстоне»	Формула-1 на «Хунгароринге»
Главная выгода следа	Снижение сопротивления на длинном скоростном участке	Помощь главным образом на стартовой прямой
Главный ущерб	Недостаточная поворачиваемость в быстрых дугах	Потеря передней загрузки и стабильности днища
Зависимость от аэродинамики	Умеренная	Очень высокая
Влияние на шины	Перегрузка передней оси, особенно у переднего привода	Аэродинамическая потеря переходит в тепловую деградацию
Возможность сменить траекторию	Сравнительно высокая	Ограничена последовательностью поворотов
Стратегическая роль	Спутный след помогает подготовить атаку	Чистый воздух может быть ценнее свежих шин
Главная задача гонщика	Вовремя выйти из следа перед быстрым поворотом	Не перегреть шины, пока ждешь единственную зону атаки

Главная формулировка

На «Тракстоне» спутный след похож на заем: гонщик получает скорость сейчас, но должен вернуть ее в следующем быстром повороте.

На «Хунгароринге» это скорее налог: гонщик платит потерей прижима почти весь сектор, чтобы получить небольшую скидку на одной прямой.

Поэтому на «Тракстоне» можно увидеть машину, которая стремительно приближается к сопернику, немного отстает в «Черче», а затем снова приближается перед шиканой.

На «Хунгароринге» более быстрая машина может провести десятки кругов за более медленной: каждый раз, когда гонщик пытается приблизиться достаточно близко для атаки, он портит прохождение именно тех поворотов, которые должны были обеспечить ему хорошую скорость на прямой.

В Туризме спутный след чаще создает возможность обгона.
В Формуле-1 на «Хунгароринге» он чаще уничтожает условия, необходимые для этого обгона.

• Вперёд >