Pitotova trubice - levné zařízení, bez kterého monoposty Formule 1 neopustí garáže během závodů ani během testů. K čemu slouží a jak fungují?
Aerodynamika tvoří hlavní rozdíly ve výkonnosti mezi monoposty F1 a je hlavní oblastí jejich vývoje. Pro měření její efektivity a zrychlování monopostů jsou důležité různé měřicí přístroje, které se nacházejí v různých částech vozu.
My se dnes zaměříme na Pitotovy trubice, které jsou klíčové pro posuzování toho, jak aerodynamika funguje. Jejich sady se používají v různých místech (za předními či zadními koly, pod zadním křídlem atd.) při testech, na vozech jsou přítomny i během závodu.
Pitotova trubice na McLarenu Lewise Hamiltona během závodního víkendu v Monze(foto: McLaren Mercedes)
O co se jedná? Pitotova trubice je měřící zařízení, kterým se určuje rychlost proudění tekutin na základě rozdílu mezi statickým a dynamickým tlakem. V F1 se využívá zejména pro měření rychlosti, ale jak si ukážeme dále, má z hlediska aerodynamiky i další význam.
Pitotova trubice je dílem francouzského inženýra italského původu - Henriho Pitota, jenž s ní přišel už na počátku 18. století a v polovině 19. století byla vylepšena francouzským vědcem Henrym Darcym.
Pro zjednodušení budu v článku dále používat pouze pojem Pitotova trubice, byť se v F1 využívají na závodních monopostech častěji spíše trubice Prandtlovy - princip je u obou stejný, liší se pouze výstupem: u Prandtlovy trubice jím je už přímo dynamický tlak (statický je eliminován uvnitř sondy).
Schéma Pitotovy trubice
Pitotova trubice měří tlak vzduchu na dvou místech - jeden z otvorů je namířený proti proudění vzduchu a druhý měří statický tlak. To umožňuje získat hodnoty pro aktuální dynamický tlak vzduchu. Dvěma kanálky uvnitř trubice jsou svedeny k čidlu tlaku vzduchu, jehož výstupem je elektrický signál zaznamenávaný standardní řídicí jednotkou (ECU). Typické čidlo měří tlak vzduchu v rozmezí 14 kPa, což odpovídá rychlosti vozu přes 600 km/hod za standardních atmosférických podmínek.
Důležité je pro přesné měření umístění Pitotovy trubice na voze mimo zvířený vzduch. Pohybující se monopost generuje turbulence, což je při jeho výběru nutno brát v potaz. Obvykle se s Pitotovými trubicemi setkáváme na horní straně nosu před kokpitem, při testech na zvláštním stojánku nad horním ochranným obloukem, aby byla co nejdál od karosérie a rušivých vlivů.
S jejich nasměrováním proti proudění vzduchu nebývá problém, jelikož jsou Pitotovy tribuce obvykle kalibrovány tak, aby zachovaly přesnost +/- 0,5 % při natočení až o 12 °C, což obvykle stačí pro vertikální pohyby monopostu při brzdění/akceleraci, při smyku či při bočních větrech.
Pitotovy trubice na voze Ferrari F2012 během testů v Magny-Cours, dvojice trubicv horní části pro případ, že by jedna z nich selhala (foto: Scudria Ferrari)
Nyní k těm zajímavým aplikacím: naměřené hodnoty je možné porovnávat s očekávaným dynamickým tlakem získaným propočtem z rychlosti otáčení kol, což je možné díky Bernoulliho rovnici (dynamický tlak P = 1/2p * V2), a zjistit tak vliv čelního/zadního větru na přilnavost a výkonnost vozu.
Dynamického tlaku je možné využít také pro určení aerodynamických sil působících na vůz pomocí vzorce: síla = čelní plocha x koeficient vztlaku x dynamický tlak. Pokud známe koeficient vztlaku (což je jedno z nejpřísněji střežených čísel týmy), pak je pomocí dynamického tlaku odečítaného z Pitotovy trubice možné určit, jak velký přítlak působí během jízdy po okruhu na monopost.
Pomocí těchto dat, společně s informacemi z inerciálních snímačů a snímačů ze zavěšení, je pak možné rozklíčovat aerodynamické a setrvačnostní síly působící na monopost. Jedná se však už o trochu složitější aplikaci, protože je třeba provést některé úpravy (korekce vertikálního/podélného zrychlení, korekce síly působících klesnutí či zdvižení).
Dvojice Pitotových trubic na Mercedesu F1 W03 Michaela Schumachera v Monze(foto: Mercedes AMG F1 Team)
Vozy jsou proto při testování vybaveny různými podivnými pomůckami a rameny s čidly, siloměry na zavěšení, laserovými snímači světlé výšky a senzory polohy tlumičů. Pro snadnější vizualizaci dat a odfiltrování nežádoucích částí se pak využívají pokročilé matematické funkce, které jsou dostupné ve vyspělejších balících software pro analýzu dat. Při aerodynamických testech na letištích to je jednodušší, není třeba provádět veškeré tyto korekce, protože se testování odehrává za ustálenějšího stavu.
S využitím Pitotových trubic lze vypočítat řadu dalších zajímavých parametrů, například efektivitu chladiče po změření rychlosti vzduchu na jeho čelní straně a porovnání s rychlostí nenarušeného proudění. Lze také zjistit, nakolik v nich klesá tlak vzduchu směrem k zadní části. Vysoký koeficient poklesu tlaku je obvykle vyžadován pro nejlepší výkonnost chlazení, designéři však musí brát do úvahy i aerodynamický odpor chladiče. To jsou již ale věci, které raději zkoumají ve svých aerodynamických tunelech.
O dalších pomůckách využívaných týmy F1 při testech si můžete přečíst zde.
Pod článkem si můžete prohlédnout snímky z Monzy s monoposty všech týmů s Pitotovými trubicemi na horní straně nosu.
Christian Horner byl v úterý oficiálně odvolán z vedení týmu Red Bull a ve středu se emotivně rozloučil se zaměstnanci v továrně v Milton Keynes. Red Bull zároveň zpřísnil komunikaci s médii a veškerá veřejná prohlášení nyní řídí centrála v Salcburku.
Red Bull provedl zásadní změnu ve svém vedení, když se rozhodl ukončit spolupráci s Christianem Hornerem. Max Verstappen na tuto nečekanou zprávu reagoval s klidem a zaměřil se na pokračování sportovních cílů týmu.
Nečekané odvolání Christiana Hornera z čela Red Bull Racing může zásadně ovlivnit budoucnost Maxe Verstappena. Verstappen nyní stojí před rozhodnutím, zda zůstane u týmu, nebo využije výstupní klauzuli ve své smlouvě.
Martin Brundle potvrdil, že napjatá atmosféra uvnitř Red Bullu je v paddocku snadno rozpoznatelná. Podle něj není těžké vycítit, že v týmu není vše v pořádku.
Alan Permane se po překvapivých změnách v Red Bull Racing Group stává novým šéfem týmu Racing Bulls, čímž se vrací do klíčové manažerské role. Jeho jmenování je důkazem důvěry v jeho bohaté zkušenosti a schopnost vést tým k stabilitě a růstu po náročném období.
Christian Horner byl po dvaceti letech náhle odvolán z pozice šéfa týmu Red Bull. Tým mu poděkoval za dlouholeté vedení, které přineslo osm jezdeckých a šest konstruktérských titulů.
Gabriel Bortoleto přiznal chybu, když při britské Grand Prix zvolil na začátku závodu suché pneumatiky. Risk v proměnlivých podmínkách mu nevyšel a vedl k jeho brzkému odstoupení.
Pierre Gasly zhodnotil chaotický závod na Silverstonu, v němž dokázal získat body pro Alpine. Francouz ocenil týmovou práci a zvládnutí náročných podmínek.
Charles Leclerc a proměnlivé počasí spolu nejdou dohromady. V nejistých podmínkách často chybuje nebo ztrácí tempo, což ho stojí cenné výsledky. Po Velké ceně Velké Británie sklidil kritiku, zejména od mistra světa Jensona Buttona.
Prezident FIA Mohammed Ben Sulayem naznačil, že Formule 1 by mohla od roku 2029 přejít na dostupnější motorovou formuli. Zároveň znovu otevřel téma dvanáctého týmu, který by mohl pocházet z Číny, což by mohlo výrazně ovlivnit technický i geopolitický směr šampionátu.
Racing Bulls zažil na Velké ceně Británie nepovedený den, když oba jezdci Liam Lawson i Isack Hadjar havarovali a nedokončili závod. Zatímco soupeři ze středu pole bodovali, tým odjíždí bez bodů a s nutností rychle se zlepšit.
Fernando Alonso označil závod na Silverstonu za zklamání a netajil svou frustraci z týmové strategie, která podle něj ovlivnila lepší výsledek. Přestože dojel na bodech, Španěl měl pocit, že Aston Martin nevyužil příležitostí, které se během proměnlivého závodu nabízely.
