Мы с радостью объявляем о том, что нам удалось договориться с гоночным инженером, автором Racecar Engineering и ведущим блога DrRacing's Blog Андреа Квинтарелли (Andrea Quintarelli). Теперь мы сможем размещать переводы его заметок для блога в нашей группе. Надеемся, что данные заметки, насыщенные уникальной информацией, мотивируют тех же участников Формулы-Студент. А всем остальным - увлекательного чтения! Оно того стоит!

drracing.wordpress.com/2023/02/13/the-re...to-class-one-part-1/

Привет всем, и с большим опозданием всех - с наступившим Новым годом.
Обновляемость этого блога всегда зависит от внешних обстоятельств: иногда в хорошую сторону, иногда – наоборот. Результат не меняется: мне всегда хочется писать все чаще и чаще.

Поскольку год только начался (ну, на самом деле, у нас уже были «24 часа Дейтоны» и дебют нового класса GTP), и у меня пока не так много новостей, чтобы поделиться; я подумал, что сегодня попробую что-то другое.

На самом деле, сегодня и в ближайшем будущем речь пойдет о серии, которая всегда очаровывала меня, с самого ее начала и до того, что для меня стало ее финишем, в конце 2020 года. Частично это увлечение пришло в детстве, с игрой с радиоуправляемыми машинками производства Tamiya в середине 90-х.

Название этой серии всегда указывало на то, что это класс туристических автомобилей. Так или иначе, очень скоро она стала чем-то совершенно другим и чрезвычайно захватывающим с инженерной точки зрения.

Немного истории

Я не умею рассказывать истории, но постараюсь избегать нелепостей.

Deutsche Tourenwagen Masters (ранее Deutsche Tourenwagen Meisterschaft), сокращенно DTM, исторически был одним из самых конкурентоспособных чемпионатов по туристическим гонкам в мире, и в каждую из его эпох в нем всегда использовались одни из самых производительных автомобилей, конструкция которых вдохновлялась серийным производством.

Как следует из названия, это немецкий чемпионат, история которого восходит к середине восьмидесятых годов. Изначально автомобили, принимающие участие в гонках, представляли собой серийные, настроенные под данный класс. Однако очень скоро, после включения в чемпионат заводских команд, правила стали отходить от этого принципа, что сделало DTM одним из самых технологичных классов уже в начале девяностых, когда ожесточенные бои между Mercedes, Opel и Alfa Romeo представляли собой уникальное шоу.

Открытая нараспашку книга правил была самой привлекательной и, в то же время, самой опасной чертой класса: рост затрат привел к прекращению чемпионата в 1996 году после официального расширения до Международной серии туристических автомобилей в 1995 году.

Серия снова ожила в 2000 году и с тех пор постоянна была на плаву, хотя с годами претерпевала значительные изменения в правилах. Несмотря на название, автомобили порой фактически основывались (по крайней мере, с точки зрения визуализации) на двухдверных купе, как и в последние годы. В любом случае, высокая производительность автомобилей DTM всегда была ключевым моментом, несмотря на постоянные усилия регулирующих органов по снижению затрат и замедлению автомобилей (в попытке сделать гонки более зрелищными).

В этом отношении одним из ключевых изменений с точки зрения правил стало введение устройств и стратегий, облегчающих маневры обгона, таких как DRS (система снижения сопротивления), которая уменьшает угол атаки заднего антикрыла, и система Push-to-Pass (P2P), которая обеспечивает двигателю дополнительную мощность в течение ограниченного времени.

Более того, с 2014 года DTM и японская Super GT договорились о регламенте по одним и тем же базовым правилам, а последний шаг был завершен в 2019 году, когда немецкая серия также отказалась от великолепно звучащих 4,0-литровых атмосферных двигателей V8 в пользу 2,0-литровых агрегатов с турбонаддувом, аналогичным тем, которые уже используются в Японии. Этот новый международный класс, получивший название Class One, предлагал интересную перспективу иметь гоночные автомобили, основанные на одном и том же своде правил, для участия в национальных чемпионатах по всему миру, а в некоторых случаях - соревноваться друг с другом в международных соревнованиях.

В DTM постоянно участвовало как минимум три производителя с момента возвращения BMW в серию в 2012 году. Так или иначе, в конце 2018 года Mercedes покинул чемпионат. В 2019 году Aston Martin присоединился к Audi и BMW, но ушел уже в конце того же сезона. Среди прочего, это привело к уходу Audi в конце 2020 года. Как следствие, DTM полностью отказалась от правил Class One в пользу набора правил на основе GT3, что было реализовано в 2021 году.

С тех пор серия по-прежнему называется DTM (недавно владелец даже продал ее ADAC, если я правильно понял), но для меня DTM завершился в 2020 году.

Хорошо, я закончил с обзором истории. Теперь перейдем к более интересным вещам.
Эта и последующие записи о Классе 1 будут посвящены последней версии технического регламента (2019-2020 гг.) и будут основаны на некоторых довольно подробных данных, которые я мог собрать там и сям. Это позволило мне построить неплохую модель автомобиля и запустить несколько симуляций с помощью моего инструмента симуляции времени круга.

Эта первая статья послужит введением в то, на чем была основана последняя итерация класса с технической точки зрения. Следующая будет поинтереснее, с цифрами и фактами. Поэтому я очень надеюсь, что мои 5 постоянных читателей не заскучают и прочитают этот, а также следующие посты.

Последняя итерация Первого класса

Как я упоминал выше, последняя итерация правил первого класса была принята в 2019 году с введением новых двигателей с турбонаддувом и некоторыми дополнительными изменениями, направленными на снижение прижимной силы и производительности автомобилей. В том же году DTM и SuperGT провели несколько общих гонок, в которых автомобили обеих серий соревновались друг с другом как в Германии, так и в Японии.

База для автомобилей осталась прежней. Техника DTM должна были оставаться автомобилями с передним расположением двигателя и задним приводом, внешне напоминающими дорожные автомобили производителей.

В 2020 году некоторые дополнительные корректировки, в основном в спортивном плане (например, включение DRS и Push-to-Pass во время квалификации, ранее разрешенных только во время гонок), привели к снижению времени прохождения квалификационного круга по сравнению с 2019 годом, но технические правила остались прежними.

В своей последней форме правила вводили множество ограничений в различных областях с тремя основными целями: замедлить движение автомобилей, снизить затраты и улучшить зрелищность для публики.

Что касается производительности, единственным фактором, идущим в противоположном направлении, был двигатель, мощность которого значительно увеличилась, достигнув пиковых значений, превышающих 600 л.с.

Общий подход был направлен на создание автомобилей с большей мощностью, но меньшей прижимной силой и, следовательно, более сложными в управлении при торможении и поворотах. Это, вместе с доступностью DRS и P2P, привело к, вероятно, самым захватывающим гонкам, которые серия видела за долгое время, где и чистый темп, и стратегия могли иметь решающее значение для окончательных результатов. В этом отношении важную роль также сыграли шины, высокая деградация которых вынуждала команды и водителей к осторожному управлению своей гонкой: правила предписывали как минимум один пит-стоп.

Несмотря на усилия регулирующих органов по контролю за технологическим развитием, автомобили DTM сохраняли чрезвычайно высокие характеристики, а жесткие правила подталкивали команды к поиску творческих решений в различных областях. Поскольку результаты команд были довольно плотными, каждая мелочь могла иметь значение.

В целом, как технический энтузиаст, я всегда остаюсь озадачен, когда регулирующие органы запрещают командам использовать функции, которые на самом деле не так сильно увеличивают затраты, но имеют большой смысл для инженера (вы скоро поймете, что я имею в виду). Должен признать, что в данном конкретном случае это, вероятно, сделало инженерную сторону дела еще более интересной, до определенного момента.

Столпы правил Первого класса должны были, с технической точки зрения, определять конструкцию, характеристики и размеры многих критических областей автомобиля. Производителям приходилось использовать много общих компонентов для своих машин, наиболее заметным из которых был монокок - безусловно, самую большую отдельную часть гоночного автомобиля, имеющую решающее значение не только для безопасности, но и потому, что к нему прикреплены все остальные основные подсистемы.

Помимо этого короба, другими важными примерами были компоненты подвески, при этом расположение точек крепления подвески должно было попадать в определенные рамки, описанные в правилах как объемы заданных размеров.

Также были предусмотрены основные размеры автомобилей; примерами являются относительно короткая колесная база (2750 мм), максимальная ширина (1950 мм) и, конечно же, минимальный вес, указанный как у автомобиля с водителем на борту без топлива (1070 кг).

Будучи такой важной областью с точки зрения производительности, аэродинамика не делала исключения, и конструкция нижней части кузова и днища должна была оставаться одинаковой для всех автомобилей, точно также, как заднее антикрыло, задний диффузор и передний сплиттер-рассекатель. Даже если общая форма кузова должна была иметь элементы стиля дорожных автомобилей каждой марки, некоторые области верхней части автомобиля также должны были соответствовать заданным рамкам или размерам.

Область трансмиссии также подчинялась жестким правилам. Сам двигатель, в соответствии с тем, что SuperGT использовал уже несколько лет, должен был представлять собой 2-литровый рядный 4-цилиндровый агрегат, а поток массы топлива в камеры сгорания (прямой впрыск) не мог превышать 90 кг/час.

Коробка передач была еще одной стандартизированной деталью, которая также включала фиксированные передаточные числа, за исключением понижающих передач, которые можно было выбрать среди 11 разрешенных вариантов, чтобы адаптировать к различным требованиям схем и к различным характеристикам двигателя.

Откуда взялась производительность?

Все эти ограничения, безусловно, сказались на характеристиках автомобилей. Аэродинамика и мощность двигателя, безусловно, были ответственны за самые большие эффекты, один в положительном, другой - в отрицательном смыслах.

Интересно, что сравнение времени прохождения квалификационного круга, достигнутого в 2018 и 2020 годах, ясно показывает, что в последнем сезоне машины DTM были быстрее, чем с предыдущими наборами правил. Наличие большей мощности двигателя, а также возможность использовать DRS также во время квалификационных сессий, безусловно, были ключевыми факторами.

В любом случае, насколько правила действительно навредили или помогли каждой области с точки зрения производительности, и как машины DTM наращивали производительность за круг?

В прошлом найти какие-либо данные об автомобилях DTM было почти невозможно никому, кроме официальных команд. Часто сами команды не имели доступа ко всей информации, касающейся их собственных автомобилей (!). Секретность была очень высоким приоритетом для производителей.

В любом случае, теперь, когда правила Первого класса были отменены, некоторые специалисты стали немного более открытыми и предоставили кое-какую информацию. Было непросто получить ее в достаточном количестве, чтобы построить модель автомобиля, и данные поступали из самых разных источников. Некоторые критические области, такие как шины, остались неизвестными, и мне пришлось использовать данные, относящиеся к другим сериям, использующим шины аналогичных размеров, чтобы приблизиться к чему-то, надеюсь, реалистичному.

Я думаю, оно того стоило, так как симуляция времени круга помогла мне понять не только то, как эти машины работают и управляются, но и почему это было, безусловно, столь захватывающе.

Аэродинамика

Как я уже упоминал, некоторые из самых сильных ограничений с точки зрения аэродинамики, по сравнению с предыдущими годами, были связаны с передним сплиттером и задним антикрылом.

Сравнивая автомобили 2019 года с автомобилями 2018 года, можно четко заметить, что передний сплиттер должен был иметь меньшие размеры, а заднее антикрыло должно было быть шире и состоять из единого профиля. Это должно было привести к падению прижимной силы и затруднить производителям достижение желаемого аэродинамического баланса, что еще больше ограничивало общие характеристики автомобилей. Кроме того, большое одноэлементное заднее антикрыло сделало снижение аэродинамического сопротивления за счет активации системы DRS более ощутимым, тем самым обеспечив более сильный эффект при маневрах обгона и улучшив зрелищность для публики.

Некие очень хорошие специалисты по аэродинамике объяснили мне, что самой большой проблемой было обеспечить надлежащее охлаждение для новых силовых агрегатов с турбонаддувом, которые были более требовательными, чем старые безнаддувные двигатели, и их нужно было устанавливать в очень похожем пакете. В этом отношении я действительно смог почувствовать, как ребята из отдела аэродинамики, с которыми я разговаривал, были сильно разочарованы автомобилями, разработка которых в аэродинамической трубе была сосредоточена не на производительности. Помимо охлаждения, усилия в основном тратились на смещение аэродинамического баланса автомобилей вперед, чтобы компенсировать негативные эффекты меньшего переднего диффузора и большого заднего антикрыла, как уже упоминалось. Интересно, что команды испытали меньшее снижение прижимной силы, чем ожидалось.

Аэродинамика также является одной из областей, в которой производители использовали разные подходы, что особенно интересно, учитывая, сколько общих деталей, связанных с аэродинамикой, предписано правилами. Audi выбрала концепцию с большим продольным углом, в то время как BMW, казалось, использовала меньший угол наклона. Очевидно, в BMW поняли, что подход Audi может быть более эффективным, но они уже разработали автомобиль на основе концепции более низкого «рейка» и не могли извлечь тот же потенциал, просто увеличив его.

Автомобили Первого класса имели довольно высокую прижимную силу, вероятно, выше, чем у любого современного гоночного автомобиля GT, несмотря на попытки ограничить их в этом отношении. Кажется, это говорит о том, что в предыдущие сезоны с меньшими ограничениями в аэродинамике машины DTM действительно могли иметь впечатляющие показатели прижимной силы.

Как и почти все гоночные автомобили с высокой прижимной силой, они были очень чувствительны к высоте дорожного просвета и углу продольного наклона, и, как будет обсуждаться позже, чтобы гарантировать, что автомобиль работает как можно больше в желаемом окне, инженеры пошли на очень интересные решения.

В чем автомобили DTM не блистали, так это в аэродинамической эффективности из-за довольно высокого лобового сопротивления, в основном обусловленного размерами транспортных средств и, опять же, ограничениями в правилах.

Как уже говорилось, ключевым элементом аэродинамического пакета была система DRS. Имея возможность значительно снизить лобовое сопротивление, это устройство не только облегчило маневры при обгоне, но и заметно улучшило время прохождения круга, позволив значительно увеличить скорость на прямой. В регламенте говорилось, что DRS можно было активировать не более трех раз за круг, при этом командам разрешалось свободно решать, где она будет более эффективной, за исключением участков, где поперечное ускорение или тормозное усилие были выше заданного порога.

Учитывая, насколько сильным было смещение аэродинамического баланса, при активации DRS это казалось разумным решением.

Чтобы количественно оценить эффекты DRS, мои источники подтвердили, что ее активация стоила около 9 км/ч с точки зрения максимальной скорости на такой трассе, как «Хоккенхайм».

Силовая установка

Последние нормы предписывали архитектуру двигателя, его мощность и расход топлива в 90 кг/час, а также максимальную скорость вращения коленвала, которая не могла превышать 9500 об/мин.

Разумно предположить, что, по замыслу регулирующих органов, этот набор или правила должны были обеспечить надлежащую разработку двигателя, сохраняя при этом максимальную мощность на уровне и под контролем.

Наличие фиксированных передаточных чисел и 11 наборов понижающих передач, должно было не только обеспечивать оптимизацию, зависящую от трассы, но и покрывать любую возможную разницу в скорости вращения двигателя между производителями.

Максимальная мощность, вероятно, превышала 600 л.с. Похоже, у Audi и в этой области было преимущество по сравнению со своими конкурентами. Несколько источников подтвердили, что Audi может использовать более агрессивные настройки прижимной силы даже на более быстрых трассах, не сильно страдая с точки зрения максимальной скорости.

Точные причины этого мне, конечно, неизвестны, но вполне возможно, что Audi нашла способ соблюдать расход топлива, фактически заправляя двигатель большим количеством бензина. В частности, похоже, инженерам из Ингольштадта удалось запасти топливо во время фаз выключения или частичного открытия дроссельной заслонки в деформируемых зонах топливопровода, а затем использовать его поверх того, которое обычно закачивается в контур, в следующих фазах полного открытия дроссельной заслонки; это могло быть возможным из-за того, что расходомер топлива фактически располагался перед форсунками.

Помимо максимальной мощности, вполне вероятно, что кривая мощности у разных производителей была разной, включая разные точки переключения. Вдобавок ко всему этому, Push-to-Pass увеличивает допустимый расход топлива на ограниченное время во время круга, повышая мощность двигателя.

Подвески

Несмотря на то, что всем приходилось использовать много общих компонентов и использовать «объемы» для расположения точек крепления, производители по-прежнему могли предлагать командам множество решений с точки зрения геометрии подвески, и это действительно было важным элементом настройки на трассе. Геометрию подвески меняли очень часто, даже в течение одного и того же уик-энда, чтобы приспособиться к разным трассам и условиям.

Из-за конструктивных ограничений настройки, предлагающие интересные результаты в отношении одних параметров, могут выпадать из желаемого окна в отношении других, что требует дальнейшей работы, чтобы понять, какое решение все еще может обеспечить общее преимущество в производительности. Все это должно было быть сделано с очень ограниченным предсезонным тестированием.

Еще одним ограничением, введенным правилами первого класса 2019 года, был запрет на использование третьих пружин и амортизаторов. Да, вы правильно поняли, и это было то, о чем я упоминал ранее, поскольку одна из этих областей, где правила, по-видимому, зашли слишком далеко. Честно говоря, я не очень уверен, что команды сэкономили таким образом много денег.

Это, по-видимому, дало командам дополнительную мотивацию для дальнейшего продвижения в поисках творческих решений.

Интересно, что автомобили DTM, по-видимому, имели довольно низкую жесткость по крену. Это, в сочетании с правилами, предписывающими также стандартизированные, довольно жесткие отбойники (ограничители сжатия подвески), подталкивало инженеров к тому, чтобы избегать использования этих устройств для контроля высоты дорожного просвета, потому что это означало бы, что они будут работать также и в крене; это может привести к нежелательным последствиям с точки зрения предсказуемости и достоверности из-за резких изменений жесткости по крену.

Чтобы управлять аэродинамической платформой без третьих элементов и без слишком большого ущерба другим областям, некоторые автомобили Первого класса использовали очень агрессивные анти-эффекты в своих настройках подвески, в частности, анти-клевок (передняя подвеска) и анти-подъем (задняя подвеска), чтобы избежать слишком резкого изменения аэродинамического баланса, особенно во время торможения. При этом производители, по-видимому, пошли на менее экстремальное использование анти-эффектов, особенно спереди.

Несколько лет назад мы подробно говорили (прим.перев. – в блоге автора) об анти-эффектах, по крайней мере, для боковых сил. То, что мы здесь обсуждаем, концептуально одно и то же. Анти-эффекты связаны с так называемыми поддомкрачивающими силами, которые возникают в подвеске, когда под действием силы в пятне контакта шины (например, тормозной силы) мы испытываем также вертикальное движение колеса по отношению к кузову; другими словами, такая сила создает момент вокруг мгновенного центра вращения узла подвески с величиной больше нуля.

Рассматривая переднюю ось и предполагая, что мгновенный центр расположен над землей и позади центра колеса, сила, которой обмениваются шина и дорога во время маневра торможения, будет стремиться разжать подвеску, перемещая колесо вниз по отношению к шасси. Этот эффект будет противодействовать сжатию пружин из-за передачи нагрузки вперед, уменьшая ход колес и ограничивая движение автомобиля «носом вниз».

Используя довольно экстремальные решения в этой области, команды DTM могли ограничить степень сжатия передних пружин во время торможения, а также степень растяжения задней подвески, тем самым сохраняя аэродинамическую платформу более ровной (прогиб шин по-прежнему играет роль при этом), в то же время имея возможность работать с очень низким дорожным просветом, прежде всего спереди. Это было важно не только для того, чтобы всегда поддерживать высокую прижимную силу, но и для ограничения изменений аэродинамического баланса при торможении и входе в поворот.

Это все на сегодня. Я надеюсь, что скоро смогу опубликовать еще пару статей на эту тему. В одной из них я пройдусь по данным об этих автомобилях и, по сути, покажу, как я могу построить из них модель автомобиля. А потом я немного поиграю с этой моделью, скорее всего, в следующей статье.

Следите за обновлениями!

Настоящий ДТМ. Взгляд на Первый класс. Часть 2.

Мы напоминаем о том, что нам удалось договориться с гоночным инженером, автором Racecar Engineering и ведущим блога DrRacing's Blog Андреа Квинтарелли (Andrea Quintarelli). Теперь мы сможем размещать переводы его заметок для блога в нашей группе. Надеемся, что данные заметки, насыщенные уникальной информацией, мотивируют участников Формулы-Студент и гаражных умельцев, которые строят свои собственные гоночные машины. А всем остальным - увлекательного чтения! Оно того стоит!

Благодарим Деда Мозая за перевод заметки!

drracing.wordpress.com/2023/06/05/the-re...to-class-one-part-2/

Привет всем! Эта запись является второй частью серии из трех статей об автомобилях DTM Class One. В прошлый раз я рассказал о некоторых основных моментах правил Class One последнего поколения и попытался выделить основные отличия по сравнению с предыдущими итерациями, выпущенными до 2019 года, сосредоточившись на некоторых областях, направленных на контроль производительности и стоимости (vk.com/@racetechru-nastoyaschii-dtm-vzgl...pervyi-klass-chast-1). Я попытался сосредоточиться на элементах, которые определяли, почему свод правил Class One по-прежнему является классом невероятно быстрых автомобилей так сильно стимулирующий инженеров, несмотря на все наложенные ограничения. Сегодня я углублюсь в каждую область конструкции автомобилей DTM, рассказав, как далеко зашли команды в попытках оптимизировать все детали, попутно сталкиваясь с проблемами поставленными правилами. Этот анализ ляжет в основу репрезентативной симуляционной модели автомобиля DTM 2020 года, которая будет использоваться для моделирования (следующая и последняя запись по этой теме).

Правила, аэродинамика и шины

Как и в любом современном гоночном автомобиле с высокой прижимной силой, аэродинамика была очень важной областью для автомобилей первого класса с точки зрения производительности, и они были чрезвычайно чувствительны к тому, как динамически изменяется высота дорожного просвета. Неудивительно, что команды очень внимательно следили за контролем дорожного просвета на трассе.

Для сравнения: автомобиль DTM 2020 года с отключенной системой DRS, вероятно, имел более высокий уровень прижимной силы, чем нынешние гиперкары Ле-Мана, в среднем, по аэрокарте охватывающей тот же диапазон высоты дорожного просвета. Автомобили DTM были разработаны для функционирования в более широком диапазоне дорожного просвета, но прежде всего в задней части, где вертикальная жесткость подвески была значительно ниже, чем можно ожидать от прототипа Ле-Мана (Гиперкара). В любом случае, как уже обсуждалось в прошлой статье, автомобили DTM первого класса имели более низкую аэродинамическую эффективность, чем Гиперкары Ле-Мана, в основном из-за их аэродинамического сопротивления связанного с ограничениями на развитие аэродинамики и формы силуэта. Чтобы поместить это в контекст, информация, которую я собрал, предполагает, что их лобовое сопротивление, вероятно, было более чем на 30% выше, чем у нынешних гиперкаров Ле-Мана.

Данные которые я получил, предполагают довольно линейную зависимость между прижимной силой и продольным углом наклона. Другими словами, при заданной высоте передней части автомобиля прижимная сила довольно линейно увеличивается с подъемом задней части автомобиля, не показывая при этом соответствующего максимума в окне, которое автомобили испытывали на трассе. Кажется, это говорит о том, что интуиция команд Audi по поводу настройки высокого «рейка» была верной.

Аэродинамический баланс также постоянно смещается в зависимости от угла наклона, но менее линейно. Тем не менее, это подтверждает, что в том диапазоне высот, в котором автомобиль работал в средне- и высокоскоростных поворотах (где прижимная сила играет большую роль в производительности), а также в фазах торможения, автомобиль может быть эффективно сбалансирован с помощью высоты подъема кормы. И, наконец, как это обычно бывает, сопротивление, наоборот, гораздо слабее зависело от подъема как передней, так и задней части машины.

Прижимная сила по отношению к высоте переднего и заднего дорожного просвета.
Прижимная сила по отношению к высоте переднего и заднего дорожного просвета.
Зависимость аэродинамического баланса от высоты переднего и заднего дорожного просвета.
Зависимость аэродинамического баланса от высоты переднего и заднего дорожного просвета.
Правила разрешали лишь незначительные изменения на автомобилях после квалификации, в то время как большая часть настроек должна была оставаться неизменной для гонки. Среди разрешенных корректировок между двумя сессиями команды могли поработать над заглушкой тормозов. Это интересный параметр настройки, поскольку он влияет как на охлаждение тормозов, так и на аэродинамику автомобиля. Инженеры регулировали его не только для того, чтобы обеспечить правильную работу тормозов во время гонки, но и чтобы повлиять на поведение своих автомобилей. Это многое говорит не только о том, насколько разумной была аэродинамика этих автомобилей, но и о мастерстве и чувствительности гонщиков. Угол наклона заднего крыла также можно было изменить после квалификации, но его настройки часто оставались нетронутыми, поскольку в основном были связаны с общим сопротивлением и уровнем прижимной силы, требуемым на каждой трассе. Заглушка давала инженерам инструмент тонкой настройки, который можно было использовать для более точной регулировки поведения автомобилей.

Между квалификацией и гонкой командам также разрешалось работать с шинами: например, регулировать давление. В целом износ шин был очень важным фактором в соответствии с новыми правилами, в том числе из-за того, что более высокая мощность турбированных двигателей нагружала задние шины больше, чем с атмосферными двигателями предыдущего поколения.

Сохранение основных параметров шин, таких как температура и давление, в правильных окнах было крайне важно для обеспечения более высоких характеристик, а также для сохранения баланса автомобиля как можно более стабильным во время гонки перед обязательным пит-стопом.

Широко распространенный подход в попытке ограничить деградацию шин и ее влияние на баланс автомобиля заключался в том, чтобы намеренно предусмотреть в автомобиле такую значительную недостаточную поворачиваемость, с которой водители могли справиться в квалификации. Обоснование этого заключается в том, что баланс автомобиля в любом случае будет смещаться в сторону избыточной поворачиваемости во время гонки, из-за, как правило, более быстрого износа задних шин и, как описано, из-за того, что между квалификацией и гонкой не разрешалось никаких серьезных изменений настроек. Более недостаточная поворачиваемость естественным образом сбалансировала бы эту тенденцию, избегая нестабильности автомобиля в конце гоночного отрезка на изношенных шинах.

Найти подробную информацию о шинах DTM 2020 года было чрезвычайно сложно. Данные о шинах, являются насколько желанными настолько же и труднодоступными во многих классах автоспорта. Что ясно, так это то, что продукция, разработанная Hankook для DTM, имела довольно высокую вертикальную жесткость и терпимый уровень сцепления в квалификации, но довольно низкую долговечность. Квалификационные характеристики в поворотах были довольно хорошими, но во время гонок гонщикам приходилось осторожно обращаться с шинами.

Как правило, команды использовали довольно сильный угол развала со статическими настройками до 4 градусов спереди и более 2,5 сзади. Это, по-видимому, предполагает, что либо шины DTM Hankook давали лучшее сцепление с большим углом, либо команды были нацелены в этом направлении другими факторами: причиной, например, могла быть потеря развала, вызванная податливостью подвески: под действием внешних сил в пятне контакта узел подвески подвергается отклонениям, что может привести к динамическому уменьшению развала по сравнению только с кинематическими эффектами (такими как крен).

Во всяком случае, с точки зрения кинематических эффектов довольно высокие углы крена, являющиеся следствием относительно низкой жесткости автомобилей при крене, могли бы стать причиной необходимости высоких статических углов развала. Вероятно, в первую очередь это относится к задней оси, в то время как на передней оси положительный вклад в динамический развал, по крайней мере, в крутых поворотах, обеспечивался за счет относительно больших углов кастера. Сообщалось, что команды использовали до 15 градусов кастера, и это несомненно помогало бороться с недостаточной поворачиваемостью в медленных поворотах, поскольку кастер обычно ассоциируется с довольно заметным увеличением развала в отношении угла поворота руля, а также уменьшением передачи нагрузки на переднюю ось.

Еще одним интересным (хотя и нередким для современных гоночных автомобилей) решением, принятым на автомобилях Класса 1, было крепление толкателей к стойкам, а не к нижнему рычагу подвески. На передней оси расположение точки крепления толкателей к стойке можно было менять в продольном направлении, что давало дополнительную возможность настройки для борьбы с недостаточной поворачиваемостью в медленных поворотах, регулируя степень увеличения нагрузки на внутреннее колесо в зависимости от максимального угла поворота руля.

Активный подход

В целом, из-за чрезвычайно высокого уровня серии и очень небольшого разрыва во времени круга, команды и производители пытались оптимизировать каждую деталь своих автомобилей для каждой трассы, внося относительно важные изменения в настройки также в течение одного и того же уик-энда. Некоторым областям, в частности, уделялось особое внимание из-за их большого влияния на производительность.

Важнейшим параметром настройки гоночного автомобиля является продольное положение центра масс автомобиля, и автомобили DTM не стали исключением. Из-за переднего расположения двигателя автомобили первого класса имели довольно равномерное распределение массы, при этом вес, приходящийся на переднюю ось составлял около 50%, с возможностью немного изменить это благодаря балласту.

Команды очень активно работали над распределением веса, перемещая балласт в разные заранее определенные места; балласт крепился либо к верхней стороне днища, либо к переднему рассекателю-сплиттеру, либо к заднему диффузору и даже использовался для контроля веса в поворотах. Машины были немного легче максимальной массы, и команды могли играть с балластом от 10 до 20 кг (в зависимости от веса водителя), чтобы отрегулировать распределение веса в соответствии со своими потребностями.

Помимо балласта, команды пошли настолько далеко, что взвешивали каждый компонент и запасную часть автомобиля, которые были у них в гараже и намеренно устанавливали более легкие или более тяжелые для дальнейшей корректировки распределения массы, если это необходимо. Кузовные детали и в целом детали, изготовленные из композитных материалов, часто являются хорошим примером компонентов, вес которых может немного разниться. Помимо соображений связанных с чисто техническими характеристиками, многие команды старались просто сместить распределение массы как можно больше к передней части, чтобы снизить нагрузку на задние шины и попытаться уменьшить их деградацию.

Из-за решающей роли аэродинамики в производительности и очень высокой чувствительности прижимной силы и аэродинамического баланса к высоте дорожного просвета, команды уделяли большое внимание удержанию автомобиля в правильном окне с точки зрения положения платформы и расстояния от земли. В передней части это в основном сводилось к расположению как можно ближе к поверхности трассы, регулировке статической и динамической высоты заднего дорожного просвета в зависимости от угла установки заднего антикрыла, чтобы изменить положение центра давления по желанию или предотвратить его слишком сильное смещение в определенных условиях.

Как обсуждалось в прошлый раз, не имея ни третьих пружин, ни пригодных для использования ограничителей отбоя, команды подошли очень агрессивно к конструкции подвески с точки зрения предотвращения нырка и приседания, чтобы контролировать аэродинамическую платформу в основном во время фаз торможения. На разных трассах, а иногда и во время одного и того же гоночного уик-энда, автомобили имели разную геометрию (за счет изменения точек крепления подвески). Очень часто команды настолько далеко заходили в этом подходе, что даже при сильном замедлении автомобили не сжимали передние пружины. Другими словами, и «анти-дайв» и «анти-лифт» часто устанавливались на значения, значительно превышающие 100%.

Настройки предотвращения ныряния и приседания необходимо рассматривать в сочетании с вертикальными скоростями сжатия передней и задней подвески, поскольку все эти параметры способствовали оптимизации аэродинамики и управления платформой. Скорость сжатия могла немного меняться в зависимости от характеристик трассы (например, для соответствия более или менее ухабистым поверхностям), но в целом автомобили первого класса эксплуатировались с относительно высокой вертикальной жесткостью спереди и довольно низкой сзади.

Источник из Racecar Engineering сообщил, что передние пружины были в районе 200-250 Н/мм, в то время как задние оставались ниже 100 Н/мм. В команде Audi, в частности, с их подходом с большим продольным углом, использовали эти параметры для дальнейшего сдерживания хода передних колес при торможении, в то же время извлекая выгоду из большего хода задних колес: это, например, позволяло автомобилю значительно приседать в конце прямых под аэродинамической нагрузкой, снижая лобовое сопротивление. Кроме того, более низкая жесткость задних пружин помогала более бережно относиться к задним шинам, чтобы держать их деградацию под контролем.

Интересно, что геометрические эффекты предотвращения крена (положение центров крена), казалось, играли менее важную роль, и, очевидно, часто были предметом компромиссов, так как основное внимание уделялось контролю высоты подвески. Что касается жесткости стабилизатора поперечной устойчивости, то у некоторых команд была довольно низкая жесткость передних и значительно более высокая задних стабилизаторов. Типичная угловая жесткость передней подвески составляла около 50 Н/мм на «угол» (одно колесо), а задней - примерно в два раза больше. Это противоположно тому, что команды сделали в отношении вертикальной жесткости, и вероятно, должно было компенсировать и это, доведя общую угловую жесткость и распределение боковой нагрузки до желаемых значений. В целом, угловая жесткость подвески автомобилей Класса 1 не была особенно высокой.

Еще одной интересной областью, которую команды использовали для дальнейшей настройки баланса автомобилей, был дифференциал. Правила предписывали углы наклона «волн» кулачковых дисков и общее количество фрикционных элементов, которые должны были использоваться в этом компоненте. В любом случае, команды могли устанавливать порядок расположения фрикционных накладок, а также изменять преднатяг. В Racecar Engineering предполагают, что команды обычно работали над этим в основном для улучшения торможения и стабильности входа в поворот, используя довольно высокий уровень преднатяга и эффект блокировки.

Силовой агрегат, Push-to-Pass и DRS

Учитывая граничные условия, предусмотренные правилами для двигателей с турбонаддувом последнего поколения, чего добились производители с помощью этих агрегатов?

В целом, как и для дорожных автомобилей, одним из главных преимуществ силовых агрегатов с турбонаддувом является возможность иметь довольно ровную кривую крутящего момента в течение большей части рабочего окна двигателя. Источники подтвердили, что для двигателей DTM это имело место быть в нижнем диапазоне 2000-2500 об/мин, в то время как максимальная мощность достигалась довольно рано после этого, а кривая мощности оставалась довольно плоской вплоть до момента переключения передач. Это обеспечивало очень высокую отзывчивость мотора. Некоторые двигатели как сообщалось, имели более высокие обороты чем другие, но, как уже говорилось в прошлом месяце, в Audi похоже нашла преимущество перед конкурентами и в этом.

Информация, которую я смог получить, говорит о максимальной мощности в районе 610-615 л.с. Команды оптимизировали точку переключения в зависимости от включенной передачи, чтобы еще больше улучшить ускорение на прямой. Из-за благоприятных характеристик кривых крутящего момента и мощности, команды настраивали понижающую передачу (единственный настраиваемый параметр коробки передач) для каждой трассы, исходя из ожидаемой максимальной скорости с открытой DRS. В этом отношении целью было достижение максимальной скорости на более высоких оборотах, чем находилась сама точка переключения, которая была уже после точки, где двигатель выдавал максимальную мощность. Это означает, что на максимальной скорости с активированной DRS мощность вероятно, уже немного снижалась; это в любом случае позволяло иметь небольшое преимущество в фазе разгона.

В целом, довольно ровная кривая мощности после пика обеспечивает большую гибкость в плане полезного окна.

Кривая мощности, используемая для имитационной модели, основывалась на информации, которую я получил.
Кривая мощности, используемая для имитационной модели, основывалась на информации, которую я получил.
Несмотря на все ограничения, которые были описаны, последний набор правил DTM поддерживал DRS (система уменьшения сопротивления) и P2P (Push-to-pass); они в основном предназначались для облегчения маневров обгона во время гонок, но также делали машины быстрее на круге и стали повышать производительность в квалификации в 2020 году, когда командам было разрешено использовать их также во время этих сессий.

DRS работала аналогично системе, которую Формула-1 использует уже много лет. Ее функционирование было довольно простым: система уменьшала угол наклона большого одноэлементного заднего крыла, тем самым уменьшая сопротивление и увеличивая максимальную скорость. Максимально допустимое уменьшение угла было предусмотрено правилами (18 градусов), но, оставаясь ниже этого верхнего предела, команды могли свободно регулировать угол наклона заднего крыла.

P2P, с другой стороны, позволял двигателю работать в течение ограниченного времени (5 секунд) с более высоким расходом топлива (100 кг/ч вместо обычных 90 кг/ч), тем самым повышая его мощность примерно на 30 л.с., о чем производители сообщали в прессе.

DRS можно было активировать три раза за круг, а P2P только один раз. Во время гонки у команд было максимальное количество активаций для P2P.
Эти два элемента дали командам своеобразные легко достижимые плоды, которые можно было использовать в квалификации, чтобы улучшить конечные характеристики автомобилей на быстром круге. Другими словами, эти устройства можно рассматривать как «простой» способ улучшить время круга, не вкладывая огромные ресурсы в разработку.

В любом случае, для DRS и P2P каждому производителю необходимо было проанализировать характеристики каждой трассы и определить, где их использование даст наибольшее преимущество, при этом соблюдая ограничения установленные правилами, которые не позволяли, например, активировать DRS в определенных ситуациях, как описано в прошлой статье.

Хотя трудно точно определить прирост производительности, обеспечиваемый P2P, поскольку его активация была ограничена по времени, эффекты DRS можно было бы выделить более простым способом. Мои источники указали, что на «Хоккенхайме» использование DRS равносильно увеличению максимальной скорости примерно на 9 км/ч; согласно авторским результатам это должно означать снижение аэродинамического сопротивления на 15–20% по сравнению с конфигурацией большого угла атаки при не активированной DRS.

В любом случае, помимо положительного влияния на максимальную скорость, активация DRS также означала значительное падение прижимной силы сзади и как следствие, ощутимое смещение аэродинамического баланса вперед. Это то, что можно было ясно увидеть при анализе зарегистрированных данных в виде сильного уменьшения хода задней подвески сразу после включения DRS. Среди последствий такого ощутимого смещения центра давления вперед, конечно же, сильное снижение устойчивости автомобиля, а также увеличение проскальзывания задних шин, что может привести к более быстрому повышению температуры, чем в нормальных условиях.

Модель автомобиля

Как я уже упоминал, хотя найти информацию, описанную выше, было непросто, из-за высокой секретности окружающей автомобили Класса 1 (как это происходит в каждом чемпионате, в котором участвуют в основном заводские команды), это позволило построить довольно подробную модель автомобиля, которая может быть использована для проведения различных видов моделирования и анализа.

Это должно дать лучшее представление не только о производительности этих автомобилей, и о том как она была достигнута, но и о времени круга и чувствительности управляемости к некоторым ключевым параметрам конструкции и настройки.

Обо всем этом будет тема следующей записи про автомобили DTM Class One.