V technickém článku se s pomocí technického ředitele Williamsu Pata Symondse podíváme na to, co dělá aerodynamiku závodních monopostů Formule 1 tak složitou i krásnou zároveň. Jak inženýři využívají víry, matice kol a jak eliminují úplavy? Co pomáhá zvyšovat celkovou efektivitu?
Co přesně je vír?Aerodynamici se budou o přesnou definici přít, ale jednoduše jde o souvislý rotační tok tekutiny kolem jádra s nízkým tlakem. Vír vidíme pokaždé, když voda vytéká ze umyvadla, zatímco satelitní fotografie tropických bouří dokládají sílu víru.
Proč jsou tak důležité?Protože vír představuje proud vzduchu o vysoké energii, může být využit pro řízení menších toků vzduchu. Jednou ze silných stránek řízení toku víru je skutečně to, že můžete využít kombinaci vírů pro vytvoření čistého proudění odlišným směrem.
Například si představte, že byste dokázali vytvořit vír, který by se točil proti směru hodinových ručiček, a o něco níže by se druhý točil ve směru hodinových ručiček. Tam, kde by se dva otáčející se toky setkaly, tam by mezi oběma víry putovaly stejným směrem, podobně jako dvě ozubená kolečka, a proto by okolní vzduch tlačili tímto směrem.
Co děláte pro to, aby se vír otáčel určitým směrem?Vzduch je líný a vždy si vybere tu nejsnazší cestu ke stabilnímu stavu. Představte si letadlo letící vzduchem. Je podporováno tím, že má pod křídlem vyšší tlak než nad ním. Na špičce křídle se chce vzduch o vyšším tlaku zakroutit, aby se připojil ke svém kamarádům s nižším tlakem.
Video: Vzdušné víry vznikající na špičkách křídel dopravních letadel(zdroj: youtube.com)
Pokud se bavíme o pravém křídle, pak při pohledu zezadu vzduch putuje proti směru hodinových ručiček zespoda nahoru přes špičku křídla. Ale letadlo se samozřejmě pohybuje směrem dopředu, proto je tento jednoduchý tok proti směru hodinových ručiček kvůli relativnímu pohybu křídla vůči okolnímu vzduchu zdeformován do tvaru vývrtky.
Proto se nám (při pohledu zezadu) vytváří vír otáčející se proti směru hodinových ručiček. A naopak na levé straně křídla tok rotuje ve směru hodinových ručiček, když se díváme zezadu.
Můžeš vysvětlit rozdíl mezi úplavem a vírem?Vír (anglicky vortex) jsme si definovali výše jako souvislý rotační tok. Pole proudění víru se v čase relativně moc nemění, dokud se nakonec nerozplyne. Když vezmete v potaz kondenzační čáry vznikající na špičkách křídel u letadel ve vzduchu, tak jsou docela předvídatelné.
A úplav (anglicky wake) je na druhou stranu mnohem chaotičtější pohyb vzduchu. Způsobuje ho vzduch řítící se do nízkotlakého prázdna vznikajícího za pohybující se překážkou. Zatímco vír se dá využít pro vylepšení aerodynamiky, tak úplav má téměř vždy destruktivní účinek.
Co vede k tvorbě úplavů a vírů?Úplav je vytvářen pevnou překážkou pohybující se ve vzduchu, a čím je větší, tím je větší úplav. Vír je na druhé straně vytvářen rysem objektu, který se pohybuje vzduchem a má na něm odlišné tlaky.
Souvisí veškerá ta složitost předních křídel s úplavy a víry?Opravdu ano. Samozřejmě, že prvky předního křídla fungují konvenčním způsobem jako křídlo, ale mnoho plošek a zahnutých profilů, stejně jako spodní strana bočnic, jsou navrženy pro tvorbu vírů, aby upravili tok vzduchu z křídla směrem dozadu.
Pravidla vyžadují, abychom u předních křídel navrhovali 500mm širokou prostřední část, která je aerodynamicky neutrální. Tam, kde se napojuje na prvky vytvářející přítlak, vzniká velmi silný vír. Je známý jako vír Y250, protože se nachází ve vzdálenosti 250 mm od středové osy ve směru Y. Jde zřejmě o tu nejdůležitější tokovou strukturu celého vozu, protože se využívá k tomu, aby za předními koly zamezila destruktivnímu vlivu úplavu na aerodynamiku pod podlahou.
Věřte nebo ne, moderní přední křídlo se skládá téměř z 300 oddělených komponentů, které jsou spojeny dohromady. Navíc je k výrobě křídla zapotřebí téměř 200 forem. Jakmile jsou všechny části vyrobeny, potřebujete k jeho správnému sestavení stolici skládající se z 350 dílů. Teď chápete, proč výroba křídla trvá přes 4 týdny a proč je to tak frustrující, když tak často vidíte jejich poškozování.
Proč je úplav pro aerodynamiku tak destruktivní?Aerodynamici chtějí, aby proudění směřující ke všem povrchům bylo čisté, s minimální intenzitou turbulence. S takovým stavem se náběžná hrana předního křídla opravdu setkává v aerodynamickém tunelu nebo na dráze, když se nenachází těsně za druhým autem.
Všechny povrchy za předním křídlem čelí určité úrovni turbulence, což snižuje předvídatelnost aerodynamické výkonnosti. Je to také důvodem, proč to je pro vozy F1 tak těžké jezdit těsně za sebou. Úplav prvního vozu má totiž velký dopad na tok vzduchu, který naráží na auto jedoucí za ním.
Jak do toho zapadá foukaná matice?Cílem pole proudění předního křídla je vytlačit jeho úplav do stran, aby měl menší vliv na karosérii a zadní křídlo. Foukané matice umožňují průchod energického vzduchu přední poloosou a pomáhají s tímto vymývacím efektem.
Pokud jsou přední kola tak důležitá, jak je v aerodynamickém tunelu simulujete?Ve skutečnosti jsou z pohledu aerodynamiky důležitá přední i zadní kola. I jednoduché věci, jako je opotřebení pneumatik, má významný dopad na schopnost vozu vyvíjet přítlak. V aerodynamickém tunelu testujeme s modelem na pohyblivém pásu, který roztáčí kola a reprezentuje ten správný tok vzduchu pod vozem.
Pneumatiky na modelu představují velmi precizní reprezentaci skutečné pneumatik. Konstrukce je navržena tak, aby napodobovala zdeformovaný tvar skutečné pneumatiky, když je vystavena zátěži. Tímto způsobem můžeme vyvíjet aerodynamiku s využitím všeobecně správného tvaru pneumatiky - i když kdokoliv někdy sledoval zpomalené video vozu F1, tak ví, že se tento tvar neustále mění.
Yuki Tsunoda zatím nedokázal naplnit očekávání po přesunu do Red Bullu, což vyvolává pochybnosti o jeho budoucnosti ve Formuli 1. Jeho výkonnost zaostává a tlak na japonského jezdce stále roste.
Zak Brown znovu rozdmýchal spekulace o budoucnosti Maxe Verstappena a jeho možném odchodu z Red Bullu. Šéf McLarenu naznačil, že přestup k Mercedesu není mimo hru, čímž opět rozvířil dění v paddocku.
Oliver Bearman otevřeně promluvil o finančních obětech, které jeho rodina podstoupila, aby mu umožnila nastartovat závodní kariéru. Zároveň sdílel, jaký zlomový moment mu přinesl klíčovou příležitost a jak se musel psychicky připravit na náročnou debutovou sezónu ve Formuli 1 s týmem Haas.
Adrian Newey od svého příchodu do Aston Martinu před sezonou 2025 nezná odpočinek a pracuje naplno. Jeho cílem je co nejrychleji posunout tým mezi špičku formule 1.
Ferrari údajně připravuje vylepšení posilovače řízení u svého vozu SF-25 na nadcházející Velkou cenu Maďarska. Tato změna by mohla zlepšit ovladatelnost a výkon týmu na technickém okruhu.
Valtteri Bottas prozradil, že během povinné vojenské služby ve Finsku absolvoval výcvik ostřelovače, který mu pomohl lépe zvládat tlak i soustředění. Klid a přesnost z armády dnes využívá i v kokpitu formule.
Situace uvnitř Red Bullu se dál komplikuje. Ralf Schumacher je přesvědčen, že pokud se tým rychle nestabilizuje, Max Verstappen z něj odejde.
Yuki Tsunoda si při návštěvě italského jezera Como vybral slabší chvilku. Jeho mobilní telefon zmizel neznámo kam. Mladý japonský jezdec však situaci bere s nadhledem a místo paniky se obrátil na své fanoušky s prosbou o pomoc při hledání.
Známý komentátor F1 Martin Brundle rozebral rozhodnutí Christiana Hornera a poukázal na moment, který považuje za zásadní pochybení v řízení týmu Red Bull.
Jules Bianchi, kterému bylo tehdy jen 25 let, podlehl osudovým zraněním z nehody v Suzuce. Jeho smrt otřásla světem Formule 1 a přiměla k zásadním změnám v bezpečnosti.
Charles Leclerc si při desátém výročí úmrtí Julese Bianchiho připomněl jeho vliv na svou kariéru i osobní život. Byl pro něj nejen kmotrem a přítelem, ale také inspirací, která ho provází dodnes.
Sebastian Vettel je mimo Formuli 1 už tři sezóny a kolem jeho návratu dlouho panovaly spekulace. Nyní učinil konečné rozhodnutí ohledně možného comebacku.
