Jak postavit monopost F1 - 4: díl: Vylepšování prvotního návrhu

Po návrhu základního konceptu vozu F1 se tým pustí do práce na drobných vylepšeních. To je velmi důležitá činnost, protože právě zde se rozhoduje, jak dobrý vůz bude. Aerodynamické plochy, ať už mluvíme o předním křídle, bočnicích, difuzoru nebo zadním křídle, mohou generovat jak pozitivní tak negativní sílu. Týmy se samozřejmě snaží maximalizovat tu pozitivní a redukovat negativní.

Vezměme si například horní stranu bočnic. Vytvářejí vztlak, jako u letadla. To je opačné než přítlak, který se týmy snaží vytvořit pro maximální výkonnost v zatáčkách. Designeři se pochopitelně snaží minimalizovat tuto sílu - nejenom proto, že vytváří negativní sílu, ale také proto, že vytváří odpor. Pochopitelně ho chcete mít co nejméně.

Tým se snaží identifikovat oblasti, kde negativní síla vzniká - jako třeba horní část bočnic, a snaží se negativní účinek pomocí změny proudění vzduchu minimalizovat. Malé aerodynamické změny, jako například změny plošek na předním křídle, spodní část pod nosem auta nebo čelní plochy bočnic, to vše vytváří rozdíl v dosahovaných časech na kolo.

A pak zde máme pozitivní síly, ať už se jedná přímo o přítlak nebo usměrnění proudu vzduchu podle vašich představ. Týmy se snaží maximalizovat tento efekt a zajistit co možná nejstabilnější proud vzduchu. Designeři se snaží maximalizovat přítlak, i když dojde k výrazné změně proudění vzduchu - když před vámi jede jiné auto anebo jste ve větrném pytli například.

Detail zadní části Ferrari F2012 s výřezy v podlaze (foto: Pirelli)

Takže pokud se snažíte optimalizovat výkonnost jedné určité části, tak nechcete zasáhnout do celku. Nechcete vymýšlet části, které pracují pouze v okně při ohybu 0,1 stupně. Chcete něco, co dokáže pracovat i při změně o několik stupňů oběma směry. Tohle umožňuje turbulentním proudům vzduchu, aby neovlivnily fungování aerodynamiky tak moc.

Při optimalizování detailů se začíná od předního křídla. Je to ta nejdůležitější část, protože jako první "naráží" do vzduchu. Takže právě ono velkou měrou rozhodne, jak bude vzduch obtékat kolem celého vozu. Týmy vymyslí křídlo tak, aby upravování klapek směřovalo hlavní proud vzduchu tam, kam potřebujete. To posléze určuje chování auta tak, jak chcete vy. To znamená, že když je úhel pootočení klapek větší, tak je více přítlaku generováno vpředu, naopak když je jejich sklon menší, tak je větší přítlak na zádi.

Nejprve tedy vyrobíte přední křídlo, poté jej nastavíte do střední polohy a postupujete po voze směrem dozadu, abyste zoptimalizovali další aerodynamické plochy. Takže logicky pokračujete se svoji prací na deflektorech pod nosem vozu, poté se dostanete k úpravě předních ploch bočnic a tak dále. Zkoušíte různá řešení při různých nastaveních předního křídla.

V aerodynamických tunelech týmy pozorují změny ve vytvářených silách při různých řešeních svých aerodynamických prvků. V programu CFD (více o CFD čtěte zde) pak týmy studují, jak se mění proudění vzduchu a snaží se pochopit, proč rozdílné proudy poskytují rozdílné síly.

Přední křídlo Williamsu (foto: Ch. Malbranque)

Poté se týmy snaží zaměřit na usměrnění proudění tak, aby vytvořily lepší síly. Tento proces neustále pokračuje. CFD je v tomto směru velmi užitečné, protože v aerodynamickém tunelu se vlastně díváte na nic. Dostáváte pouze data. CFD naproti tomu poskytuje designerům model toku vzdušných proudů, mohou ho studovat více detailně, pozorovat změny, a tak je pro ně jednodušší připravit díly, které budou produkovat větší přítlak. Takže týmy začínají vpředu a postupují dozadu při snaze optimalizovat vše. A pak zase musí začít vpředu. Jakmile jednou zoptimalizujete proudění, tak se vracíte zpět na začátek a děláte to znovu a znovu.

Rozhodnutí, na co se zaměřitPochopitelně, všechna auta F1 nevypadají stejně. Přinášejí rozdílná řešení stejného problému. A jak úspěšná tato řešení jsou, to se odvíjí od dosahovaných výsledků. Například v roce 2012 bylo zřejmé, že Red Bull se od samého začátku soustředil na zadek vozu, chtěli pro něj dostat co nejvíc přítlaku, který ztratili díky zákazu výfukových difuzorů.

Ostatní týmy na tom také pracovaly, ale šéfdesigner Red Bullu Adrian Newey měl velmi zvláštní nápad, jak to provést. Jeho řešení se celkem lišilo od dalších stájí, jako třeba Ferrari nebo McLaren. Trvalo mu sice docela dlouho, než se dostal do požadovaného stavu, ale právě zaměření se na tuto část přineslo markantní zlepšení ve třetí třetině šampionátu a třetí titul pro Sebastiana Vettela.

Výřezy v horní části bočnic zadního křídla zvyšují jeho efektivitu(foto: Sahara Force India)

Jak se tým rozhoduje?Každá stáj dělí svoje aerodynamické oddělení na několik částí. Skupina 5 až 7 inženýrů je specialisty na přední křídlo, jiná skupina se zaměřuje na difuzor a tak dále. Komunikace mezi těmito týmy je rozhodující. Všichni musí směřovat ke společnému cíli.

Uvažujme klíčový vývoj Red Bullu. Také to znamenalo nové přední křídlo. Jeho vývoj musel trvat hodně dlouho. I další části vozu musely být vyvinuty tak, aby dobře fungovaly s hlavní oblastí zájmu - zadní části vozu. 

Různé části také plní jiné úkoly. Přední přítlačné křídlo je hlavní "producent" přítlaku na voze a také určuje, jak bude vůz obtékán proudem vzduchu. Horké výfukové plyny se hodně mění, jsou třeba jiné, když má jezdec plně sešlápnutý pedál na výjezdu ze zatáčky, a když brzdí. Idea je taková, že se dají využít, aby jezdci poskytovaly co možná největší přilnavost na výjezdu ze zatáček.

Takže jednotlivé části musí fungovat separovaně, ale také jako celek. Na co se tým zaměří, to už záleží na odpovědné osobě. Je to něco jako lego. Každá částečka má jiný tvar, ale celkově musí sedět dohromady. Pokud se vám tohle nepovede, tak nebude vaše auto rychlé.

Bočnicové panely McLarenu omezují vztlak na horní straně bočnic (foto: Ch. Malbranque)

Slyšel jsem jeden příběh o velkém týmu, který měl několik skupin inženýrů, kteří pracovali každý na jiné oblasti. Než skupina, která vytvářela kryt motoru, dokončila svoji práci, tak už jejich díl neseděl na podlahu, protože ta se mezitím změnila. Tyto dvě skupiny totiž spolu nekomunikovaly. Proto je tolik důležité mít někoho, kdo rozumí tomu, co udělat, aby vše pasovalo.

 

Předchozí části seriálu:1. díl - Koncepce návrhu2. díl - Výroba a testování základní struktury (+ video)3. díl - Aerodynamická výkonnost (+ video)