Aërodynamica

Detail van de voorvleugel van een Formule 1-auto met aerodynamische oppervlakken bestaande uit meerdere elementen.

Elk oppervlak op een moderne F1 De auto is een weloverwogen aerodynamische keuze, van de eindplaten van de voorvleugel tot de uitlaatopening.

Aerodynamica is de allerbelangrijkste prestatiediscipline in de moderne Formule 1. Het verschil tussen de voor- en achterkant van de startgrid wordt nu gemeten in een handvol downforce-punten, en elk onderdeel van de carrosserie van de auto is ontworpen om de luchtstroom zo effectief mogelijk te laten functioneren. (Van Graham) Hillde eerste voorzichtige vleugels van bij Monaco van 1968 tot de herintroductie van de vloeren met grondeffect in 2022, F1 Aerodynamisch ontwerp is een van de belangrijkste wapenwedlopen in de sport geweest.

Wat betekent aerodynamica in de Formule 1?

In de Formule 1 is aerodynamica de studie en het beheer van hoe lucht rond en onder de auto stroomt, met twee tegenstrijdige doelen: genereren downforce om de banden in het wegdek te drukken, de bochtensnelheid te verhogen en te minimaliseren slepen Zodat de auto kan accelereren en een competitieve topsnelheid kan bereiken. Ingenieurs besteden een heel seizoen aan het nastreven van minuscule verbeteringen in de verhouding tussen die twee, want een auto die meer downforce genereert bij dezelfde luchtweerstand is overal sneller.

De twee krachten die definiëren F1 aërodynamica

downforce

Downforce is een neerwaartse aerodynamische kracht die ontstaat wanneer de auto lucht over gevormde oppervlakken beweegt, met name de voorvleugel, achtervleugel en bodemplaat. F1 Auto's kunnen bij hoge snelheden een neerwaartse druk genereren die meerdere malen hun eigen gewicht bedraagt. Die extra verticale belasting zorgt voor een enorme zijdelingse grip, waardoor een Grand Prix-auto bochtensnelheden kan halen waarbij een gewone auto direct van de baan zou raken.

Slepen

Luchtweerstand is de aerodynamische weerstand die een auto ondervindt wanneer hij zich door de lucht beweegt. Deze neemt toe met het kwadraat van de snelheid, waardoor de prestaties in een rechte lijn onevenredig gevoelig zijn voor de luchtweerstand van een auto. Elk vleugelelement, elke luchtinlaat en elke uitstulping op een F1 De auto is een compromis: hij genereert nuttige neerwaartse druk of koelluchtstroom, maar draagt ​​tegelijkertijd onvermijdelijk bij aan de luchtweerstand.

Een korte geschiedenis van F1 aërodynamica

1968: de eerste vleugels

Aerodynamica als een serieuze discipline F1 De discipline begon in Monaco in mei 1968, toen Graham HillDe Lotus 49B van 's had een bescheiden voorvleugel en een kleine achterspoiler. Verstelbare vleugels verschenen al snel, direct op de wielophanging gemonteerd voor maximaal effect. Een reeks structurele defecten dwong de FIA Om snel te kunnen bewegen, moesten de vleugels vanaf 1969 in de carrosserie worden geïntegreerd en vast blijven zitten.

1977 tot 1982: het tijdperk van het grondeffect

Colin Chapmans Lotus 78 introduceerde in 1977 een nieuw idee: de onderkant van de sidepods vormde omgekeerde aerodynamische profielen om de lucht onder de auto te versnellen, waardoor een lagedrukzone ontstond die het hele chassis als het ware aan de weg zoog. Zijn opvolger, de Lotus 79, domineerde in 1978. Rivaliserende teams volgden met steeds extremere skirts op de bodem, totdat de krachten in bochten de grenzen van wat het menselijk lichaam en de chassistechnologie van de jaren 1970 veilig aankonden, overschreden. De FIA ​​verbood daarop skirts en schreef voor dat auto's vanaf 1983 een vlakke bodem moesten hebben.

1983 tot 2021: aerodynamica met vleugelgeleiding

Bijna vier decennia lang F1 De auto's genereerden het grootste deel van hun downforce door een complexe hiërarchie van bovenbouwdelen, voorvleugels, bargeboards, stuurvinnen en achtervleugels. Deze filosofie resulteerde in prachtig vormgegeven auto's, maar bracht ook het kenmerkende probleem van de sport met zich mee: de turbulentie achter een voorliggende auto vernietigde de aerodynamica van de achteropkomende auto, waardoor dicht volgen extreem moeilijk werd en inhalen onmogelijk.

2022: de terugkeer van het grondeffect

De technische reglementen van 2022 introduceerden het grondeffect opnieuw volgens de FIA-voorwaarden. Vloeren werden hervormd tot Venturi-tunnels, de voorvleugel werd vereenvoudigd en bargeboards werden verboden. Ongeveer 60 procent van een moderne auto heeft grondeffect. F1 De neerwaartse druk van de auto komt nu van de vloer in plaats van de vleugels, en de turbulentie die hij achterlaat is zo ontworpen dat die veel minder hinderlijk is voor de achteropkomende auto. Het stuiteren, een aerodynamisch effect bij hoge snelheid, bleek de belangrijkste technische uitdaging van het eerste seizoen onder de nieuwe regels en dwong alle auto's tot aanpassingen in de rijhoogte.

De belangrijkste aerodynamische componenten van een moderne F1 auto

  • Voorvleugel: bepaalt de balans van de auto en de stromingsstructuur waar alles wat zich stroomafwaarts bevindt van afhankelijk is;
  • Vloer- en Venturi-tunnels: de belangrijkste bron van neerwaartse druk sinds 2022, die grip genereert met minimale luchtweerstand;
  • Diffuser: de helling aan de achterkant van de vloer die de luchtstroom terugbrengt naar de omgevingsdruk en de vloerefficiëntie verhoogt;
  • Achtervleugel: zorgt voor neerwaartse druk en was tot 2025 de thuisbasis van de DRS actuator;
  • Zijpods en luchtinlaten: De koellucht wordt naar de route geleid, terwijl de externe luchtstroom in de richting van de diffuser;
  • Balkvleugel: een lager achtervleugelelement dat de achtervleugel verbindt met diffuser stroomt.

Waarom aerodynamica de winnaar van het kampioenschap bepaalt

Omdat banden, motoren en versnellingsbakverhoudingen strakker gestandaardiseerd zijn dan ooit, hebben teams op het gebied van aerodynamica de meeste vrijheid en dus de grootste potentie om prestatiewinst te behalen. Een tiende van een seconde aan downforce-efficiëntie over een ronde kan het verschil maken tussen winst en verlies. pole en P5. De windtunneltijd per team is beperkt door de aerodynamische testreglementen, en CFD-simulaties zijn budgetgebonden, waardoor ingenieurs meedogenloos prioriteiten moeten stellen. De teams die hun testprogramma vullen met de meest waardevolle experimenten behalen consequent de beste prestaties gedurende een seizoen.

Het laatste nieuws over aerodynamica

Veel gestelde vragen over F1 aërodynamica

Wanneer is aerodynamica in de Formule 1 geïntroduceerd?

De formele aerodynamische ontwikkeling begon in mei 1968 in Monaco, toen Graham HillDe Lotus 49B van 's had een kleine voorvleugel en een achterspoiler. Verstelbare, op de ophanging gemonteerde vleugels volgden later, maar werden in 1969 verboden na diverse structurele defecten.

Wat is het grondeffect in de Formule 1?

Het grondeffect is neerwaartse druk die wordt gegenereerd door de onderkant van de auto de vorm van een omgekeerd vleugelprofiel te geven. Hierdoor wordt de luchtstroom onder het chassis versneld, waardoor een lagedrukzone ontstaat die de auto als het ware aan de weg zuigt. Lotus was de pionier op dit gebied in 1977 en de reglementen van 2022 hebben het opnieuw geïntroduceerd.

Waar komt het grootste deel van de neerwaartse druk op een modern vliegtuig vandaan? F1 Waar komt de auto vandaan?

Vanaf 2022 F1 Bij deze auto's komt ongeveer 60 procent van de neerwaartse druk van de bodem en de Venturi-tunnels, in plaats van van de voor- en achtervleugels. Vóór 2022 waren de vleugels en de bovenste carrosserie de belangrijkste bron.

Wat is vuile lucht in de Formule 1?

Vervuilde lucht is de turbulentie die ontstaat achter een voorliggende auto. Deze turbulentie verstoort de aerodynamische oppervlakken van auto's die er vlak achter rijden, waardoor hun downforce afneemt en het lastiger wordt om dicht achter hen te rijden. De reglementen van 2022 zijn specifiek ontworpen om een ​​schonere turbulentie achter te laten en inhalen te verbeteren.

Wat is dolfijnen spotten?

Porpoising is een verticale oscillatie op hoge snelheid van een auto met grondeffect, veroorzaakt doordat de neerwaartse druk wegvalt als de vloer te dicht bij het wegdek komt, vervolgens loslaat en de auto terugveert. Het fenomeen kenmerkte het seizoen van 2022 en dwong teams om de rijhoogte te verhogen en de vloer te verstevigen om het effect te beheersen.

Hoe wordt de aerodynamische ontwikkeling gereguleerd?

De FIA ​​beperkt zowel de windtunneltijd als de CFD-simulaties via de Aerodynamische Testreglementen. Deze reglementen zijn gekoppeld aan de kampioenschapspositie, waardoor beter geplaatste teams minder testtijd krijgen. Ook de kosten worden beperkt door de Financiële Reglementen.

Laatst bijgewerkt: