Формула 1

«Хаас»: прибавить эффективности, сохранив характер

Весной мы хвалили «Хаас» за машину, которая позволяла гонщикам пользоваться тем, что у неё было. ВФ-26 не обещал чудес в отдельно взятом повороте, зато, по словам Аяо Комацу, сохранял понятный баланс в широком диапазоне скоростей. Сразу после весенних вынужденных каникул коллектив провалился в хвост пелотона. Последовало обновление машины, которое не особо сказалось на результатах. И вот в Монцу привезли второй существенный «пакет».

К Монце команда подготовила новое днище, понтоны, заднюю часть кузова и обтекатели у задних колёс. Масштаб переделки не отменяет весенней оценки: предсказуемая машина и машина с большим запасом прижимной силы (или повышенной эффективностью L/D) - разные инженерные достижения. Теперь «Хаасу» предстоит совместить их.

После первых трёх этапов небольшая команда занимала четвёртое место в Кубке конструкторов. Надёжность обеспечила пробег, пробег - понимание настроек, а спокойный характер шасси освободил время для освоения силовой установки. Комацу подчёркивал, что ограничения машины оставались сходными в медленных и быстрых поворотах: передняя или задняя ось не теряла сцепление внезапно. Для первого сезона нового регламента это означало ещё и экономию испытательных ресурсов. Когда гонщик повторяет круги без постоянной борьбы с балансом, инженерам легче отделить изменение отдачи силовой установки от изменения сцепления шин.

Однако стабильность не устанавливает верхнюю границу скорости. Машина может последовательно недоворачивать и при этом оставаться удобной; может хорошо сообщать гонщику о приближении предела, но достигать этого предела раньше соперников. Поэтому итальянский «пакет» разумнее рассматривать как попытку поднять аэродинамическую отдачу (повышение эффективности, соотношения прижимной силы к сопротивлению, lift to drag ratio, L/D) ВФ-26. Сохранение прежнего характера станет одним из критериев его качества.

В документе ФИА команда выделяет три связанные группы изменений. У днища переработаны основная область расширения потока, боковая геометрия и диффузор. Вместе с ними разработаны новые понтоны и сужение кузова перед задними колёсами, изменены кожух двигателя и геометрия в области дуги безопасности. Обтекатели задней подвески и дефлекторы тормозных барабанов переориентированы под изменившееся течение. Заявленная цель - увеличение аэродинамической нагрузки и эффективности при сохранении необходимого охлаждения.

Главное здесь - область расширения под днищем. В общем случае расширяющийся канал позволяет потоку замедляться, а статическому давлению - восстанавливаться. Правильно организованный выход помогает поддерживать расход воздуха через днище и пониженное давление под машиной. Но восстановление давления требует осторожности: воздух движется в сторону растущего давления, а заторможенный трением пограничный слой у поверхности особенно плохо переносит такой режим. При слишком неблагоприятном распределении давления течение может оторваться (срыв потока, потеря прижимной силы). Увеличенная геометрическая площадь расширения тогда не превращается в ожидаемую аэродинамическую работу.

Поэтому задача конструктора несколько шире, чем просто «сильнее раскрыть диффузор». Нужно согласовать поступление воздуха (вовремя «подкормить» увеличенное сечение под днищем), распределение скоростей, боковое взаимодействие с наружным потоком и условия выхода. Причём машина тормозит, кренится, проходит неровности и поворачивается относительно набегающего воздуха. Меняются дорожные просветы и доступные сечения; удачная на одном положении кузова геометрия может оказаться излишне требовательной к качеству потока на другом.

Само собой, мы не можем знать, какой именно режим ограничивал прежний ВФ-26. Зато понятно, почему одновременно меняются несколько участков днища: локальная прибавка полезна, пока остальная система способна её обслужить.

Понтоны участвуют в этой работе через наружное течение. Подрез под их передней частью, наклон верхней поверхности и сужение кузова к коробке передач задают проходы и повороты воздуха, направляющегося к задней оси. Этот воздух взаимодействует с течением у края днища и с областью выхода из диффузора. Связь двусторонняя: поле давления вокруг кузова влияет на работу днища, а изменённое днище перестраивает окружающее поле давления. Представлять всё это одной струёй, которая сначала прошла под машиной, а затем поднялась к понтону, было бы неправильно. Да, да, все несколько сложнее, чем нам хотелось бы.

Здесь же стоит осторожно обращаться с нашим любимым выражением «более энергичный поток». Кузов не добавляет воздуху энергии: он перераспределяет течение и помогает подвести к нужной области воздух с меньшими потерями полного давления, отделяя его от заторможенных следов («подзаряжая поток»). Такой поток лучше переносит последующее повышение давления. Но более глубокий подрез или сильнее наклонённая поверхность сами по себе ничего не гарантируют - важен результат в той области, ради которой их изменили. И при том условии течения (скорость машины, угол относительно потока), который конструкторы посчитали наиболее выгодным.

У заднего колеса конструктор встречается с особенно вредным окружением для «поддержания выгодной платформы». Вращающаяся шина формирует крайне неоднородный спутный след, а у пятна контакта воздух вытесняется в стороны. Течение рядом с диффузором зависит от того, как эти возмущения взаимодействуют с направленным назад потоком. Обтекатели рычагов и дефлекторы вокруг тормозного барабана работают внутри этой системы (как бы ни старались организаторы пресечь несанкционированные «подвижные» элементы аэродинамики). Если направление местного потока изменилось, прежний обтекатель получает другой угол атаки, иначе отклоняет воздух и оставляет другой след. Поэтому его переориентация вслед за кузовом - содержательная часть «пакета». И изменения в этой области сделаны именно ради аэродинамики, а никак не кинематике, которая уже давным-давно в «Формуле-1» служит, скорее, не взаимодействую с пятном контакта, а работе с воздухом (шутка, конечно, но тут лишь доля шутки, как вы понимаете).

Сужение верхней части кузова тоже нельзя автоматически записывать в чистый выигрыш сопротивления. Наружная форма связана с воздухозаборниками, внутренними каналами и отводом тепла. Более тесная оболочка может оказаться выгодной снаружи, но потребовать другого распределения охлаждающего воздуха. Тем более в Монце, где температура ожидается не самой осенней.

По итогу, итальянская переделка «Хааса» продолжала линию канадского обновления понтонов и днища, за которым последовала работа над передней частью в Спа. Здесь важно не превратить последовательность «пакетов» в готовый диванно-инженерный диагноз. Повторное изменение одной области может исправлять недобор расчётной нагрузки, расширять рабочий диапазон или развивать уже найденное решение. Утверждение, что они там «снова исправляют ту же ошибку», было бы сильнее имеющихся доказательств на данный момент.

Для оценки результата особенно полезно вернуться к весенним словам Комацу. С ростом скорости аэродинамические силы увеличиваются примерно пропорционально её квадрату, но коэффициенты нагрузки меняются вместе с положением машины. Если передняя и задняя оси получают неодинаковую прибавку, меняется баланс. Если нагрузка становится чувствительнее к дорожному просвету, гонщик может получить более цепкую машину в установившемся повороте и менее уверенную - при торможении или проезде бордюра. Придётся искать настройки, удерживающие кузов в подходящем положении; а чрезмерная жёсткость, в свою очередь, способна ухудшить контакт шин на неровностях. Дополнительная прижимная сила увеличивает возможности шин, но доступное сцепление растёт не строго пропорционально вертикальной нагрузке.

Весной достоинством «Хааса» была возможность быстро добраться до предела ВФ-26 и уверенно на нём работать. Теперь инженеры пытаются отодвинуть этот предел. Если дополнительная нагрузка сохранится при изменении скорости, просвета и положения кузова, то гонщик сможет ею пользоваться на всём круге. Правда, для оценки прижимной силы трасса выбрана, мягко говоря, не самая подходящая. Пусть, пройдет еще две-три гонки. Тогда будет понятно, станет ли этот итальянский «пакет» разумным развитием той удачной машины, которую мы хвалили в начале сезона.