Техника РБ18, РБ19, РБ20
Гоночная техника
РБ18, РБ19, РБ20
- Подробности
- Категория: Техника
- 20.12.2024 12:46 Просмотров: 80
Разбор эволюции и некоторые размышления.
Один из самых активных пользователей форума «ф1текникал», скрывающийся под псевдонимом Ваня66 (Vanja66, AeroGimli66) решил проследить эволюцию машин в рамках нынешнего регламента.
Передние антикрылья
В 2022 году команда начала разработку позже, чем изначально хотели, ведя борьбу за чемпионство в сзоне-2021. По ходу чемпионата их РБ18 серьезным образом модифицировался и стал поистине доминирующим транспортным средством. Неудивительно, что конструкция их переднего антикрыла была довольно простой в начале, с обычной (в то время) нагрузкой в середине элементов, что вызывало вымывание потока к передней шине и дальше. Этот эффект значительно ниже, чем у автомобилей 2021 года, не говоря уже об автомобилях 2018 года, когда на них было много всяких безумных закрылков. Они также были одной из нескольких команд, которые оставили первый закрылок не прикрепленным к носу, оставив там более широкую центральную прорезь для подачи воздуха, который в конечном итоге окажется под днищем. Это «стоит» немного сопротивления, но, похоже, является преимуществом, поскольку большинство автомобилей используют его с 2022 года.
Для трасс с меньшей прижимной силой их переднее антикрыло в 2022 году использовалось в паре с задним антикрылом с низкой нагрузкой, с вырезами в 4-м закрылке для снижения сопротивления и прижимной силы, чтобы получить оптимальный баланс. Кроме этого, «РБ» удалось использовать свою базовую спецификацию с корректировкой угла закрылка и добавлением еще одного закрылка, когда это было необходимо, чтобы получить правильную прижимную силу и баланс на большинстве трасс. Их внимание в течение многих лет было сосредоточено в основном на развитии боковых понтонов и днища, и это было ясно видно по ограниченному количеству обновлений на передних и задних антикрыльях.
Для трасс с максимальной прижимной силой в «РБ» использовали антикрыло с увеличенной максимальной высотой закрылка. Это было видно на трассах вроде Монако и Венгрии. Такая конструкция увеличивала нагрузку и снос потока таким образом, чтобы наносить наименьший вред днищу.
В 2023 году в «РБ» изменили свою философию и сосредоточились на гораздо более «ровной» конструкции задней кромки 4-го закрылка на РБ19, что привело к снижению эффекта вымывания и более центральной нагрузке на антикрыло. Это также означало наличие изменений в том, как воздушный поток обрабатывался до того, как он достигал днища. Передняя часть крыла рядом с носовым обтекателем значительно менее загружена, чем конструкция РБ18.
Для более нагруженной конструкции увеличили нагрузку на центральную часть рабочей плоскости. Помимо нагрузки на нижнюю часть, это также влияет на величину смыва, что помогает со стабилизацией потока вокруг передней шины.
Для некоторых трасс с высокой нагрузкой также использовали 4-й закрылок иной конфигурации и более загруженную внешнюю секцию.
Последняя спецификация переднего антикрыла РБ19 была представлена в Монце. Также она использовалась в Лас-Вегасе. С любого ракурса кажется, что только 4-й закрылок был серьезно подрезан, а 3-й закрылок не был изменен. Эта спецификация была сопряжена с подрезанным задним антикрылом средне-низкой нагрузки, как видно на фото.
В 2024 году в «РБ» снова внесли некоторые изменения в переднее антикрыло. В первую очередь, крепление носа теперь включало элемент над первым закрылком, чтоб было разворотом философии по сравнению с предыдущими двумя годами. Возможно, это было сделано для того, чтобы уменьшить сопротивление спереди, возможно, даже за счет потери прижимной силы. Это хорошо вписалось бы в конструкцию, где у РБ20 расположение линии давления под днищем было смещено вперед, что означало, что они могут разгрузить переднее антикрыло, не теряя общего аэро баланса. Дополнительное изменение, ставшее одним из главных источников вопросов, - перемещение регулятора положения закрылка внутрь. Это было сделано для того, чтобы уменьшить изгиб закрылка (такая особенность помогает сбрасывать сопротивление на прямых и естественным образом перемещать баланс назад в скоростных поворотах). До сих пор не понятно, почему РБ20 был спроектирован с учетом использования более «жесткого» переднего антикрыла. Возможно, в ФИА сообщили, что в 2024 году будет больше внимания уделяться изгибу элемента, и это заставило команду перестраховываться сверх меры.
За исключением этих двух элементов, базовая конструкция переднего антикрыла осталась во многом схожей с тем, что мы видели на РБ19.
Для менее загруженных трасс, таких как Джидда, Майами и т. д., РБ20 отличался другую, менее выделенную конструкцию четвертого закрылка, не слишком отличающуюся от крыла РБ19 для Монцы.
После появления проблем с балансировкой и управляемостью автомобиля в середине сезона, а также постоянного соперничества с «Маклареном» была проведена значительная переделку переднего антикрыла – с этапа в Венгрии. Они расширили фронтальный «ковш» наружу, предположительно, чтобы существенно увеличить нагрузку. Форма носа стала более острой, приближаясь к виду обтекателя «Феррари» Ф1-75 2022 года. Кроме того, после нескольких тестов, проведенных по ходу предыдущих этапов, внесли окончательное изменение, переместив регулятор закрылков наружу. Это значительно увеличило изгиб закрылков, наблюдаемый на РБ20, и, похоже, позволило сделать больший шаг вперед, начиная с выходных в Остине. На этом сравнении фотографий указанная выше спецификация использовалась на трассах с высокой нагрузкой до Венгрии, а именно в Монако.
Окончательная спецификация переднего антикрыла на РБ20 появилась в Монце и использовалась в Лас-Вегасе. Массивные прорезы на 4-м закрылке призваны дополнить подрезы, которые сделаны на заднем антикрыле – ради баланса.
***
Задние антикрылья
Команда «РБ» остается командой, которая использовала наименьшее количество различных задних антикрыльев за эти 3 года. Причина этого стала очевидна по ходу сезона 2022 года: - У РБ18 была самая эффективная система снижения лобового сопротивления (СЛС, DRS) с очень крутым углом закрылка. Упомянем между делом то, что у РБ18 было крепление заднего антикрыла с одним кронштейном
Настройка РБ18 всегда оставалась довольно сбалансированной. Все это означало, что их первоначальная конструкция заднего антикрыла была точной, и не было необходимости ее менять. В Монце 2022 года они использовали свое антикрыло с низкой нагрузкой, которое было значительно больше, чем у «Феррари», - и это не привело к каким-то проблемам в ходе гонки. На фото вы можете видеть заднюю часть их антикрыла с высокой нагрузкой, которое все еще использовалось в 2024 году (с небольшими изменениями в торцевых пластинах и конструкции края закрылка)
Во время предсезонных испытаний на РБ18 использовали самое большое доступное заднее антикрыло, в то время как в первой гонке на той же трассе они уменьшили его до конструкции на шаг меньше. Это было их средненагруженное антикрыло 2022 года, хотя, судя по его размеру и углу атаки, оно выглядит как спецификация средней-высокой нагрузки. Это была самая используемая спецификация в 2022 году
Самое маленькое заднее антикрыло «РБ» в 2022 году использовали во второй гонке, в Джидде. В отличие от всех других команд, коллектив «РБ», по сути, представил все свои задние антикрылья уже на 2-й неделе сезона, и у них не было необходимости делать больше. Как уже сказано выше, самое маленькое крыло использовалось (без закрылков) в Монце без каких-либо проблем, что демонстрирует, насколько универсальной платформой является шасси РБ18
В 2023 году представили новую средненагруженную спецификацию заднего антикрыла во время тестов в Бахрейне. На фото вы можете видеть визуализационную краску (flow-vis) в только что нанесенном состоянии. т Легко понять, что дало им их превосходные характеристики СЛС: максимальный угол закрылка СЛС и лобовая площадь. Это гарантировало, что они сбрасывают максимальное количество сопротивления при открытии закрылка, даже если это и приводит к небольшим потерям на сопротивление в обычных условиях. На 2-м фото обратите внимание на то, насколько глубока верхняя поверхность, что указывает на высокий изгиб используемого элемента, в то время как он переходит в малый угол атаки для минимальных потерь на сопротивление при открытой СЛС.
Для спецификации антикрыла с низкой нагрузкой в «РБ» внесли небольшие изменения в основной элемент плоскости по сравнению со спецификацией 2022 года, которые вы можете видеть на фото. Обе торцевые пластины и закрылок СЛС остались прежними в 2023 году
Для уикендов в Монце решили сделать вырез на этом закрылке с низкой нагрузкой, чтобы иметь возможность сбросить больше сопротивления и (предположительно) повысить эффективность самого крыла при закрытой СЛС.
В 2024 году в «РБ» сохранили свою среднюю нагрузку 2023 года и обновила конструкцию законцовки закрылка СЛС. Для спецификации с низкой нагрузкой они представили совершенно новую конструкцию, которая была дополнительно направлена на повышение эффективности за счет снижения сопротивления основной плоскости секции. Теперь она отличалась очень плоской внешней секцией, за которой следовала минималистичная форма «ложки».
Как уже упоминалось выше, антикрыло с высокой нагрузкой 2022 года использовалось также в 2023 и 2024 годах. На фото ниже вы можете рассмотреть торцевую пластину и доработки закрылка, которые команда сделала для 2024 года. Основная плоскость и закрылок СЛС остаются неизменными с 2022 года
Как и в прошлом году, для уик-энда в Монце 2024 года в «РБ» сделали большие надрезы на своем низконагруженном антикрыле. К сожалению для команды, этих надрезов оказалось недостаточно в этом сезоне, и коллектив подтвердил, что они привезут специальный вариант антикрыла «Монца» для этапов, собственно, в Монце и Вегасе в следующем году.
***
Поперечины
На этих автомобилях поперечины оказались важным элементом, помогающим с определенными вопросами в аэро балансе и прижимной силе от трассы к трассе. Поскольку задние антикрылья нельзя наклонять, поперечины незаменимы.
В «РБ» в 2022 году задали тенденцию, которую они сами до сих пор используют. На РБ18 первой спецификацией была «двухэтажная» конструкция, которая отличалась от других, представленных на стартовой решетке. Эта конструкция была изготовлена специально для «управления» диффузором с помощью нижнего элемента, в то время как верхний элемент работал сам по себе как небольшое антикрыло в более заряженном воздушном потоке, подпитанным высокой энергией, что обеспечивало ему довольно приличную аэродинамическую эффективность.
Для трасс с высокой нагрузкой РБ18 отличался классической конструкцией «многослойной» поперечины, которая больше всего работала на днище. По общему мнению, это также самая «энергозатратная» конструкция, поэтому 3 года спустя команды используют их только на трассах, где воздушное сопротивление практически не имеет значения.
На высокоскоростных трассах, где низкое сопротивление имеет первостепенное значение, все команды используют простые поперечины, которые также снижают нагрузку на диффузор. Это обеспечивает дальнейшее снижение сопротивления и повышение аэродинамической эффективности.
В 2022 году РБ18 также был оснащен усовершенствованной версией «двухъярусной» поперечины. В этом случае в «РБ» использовали верхний элемент той же конструкции, с которой они начали сезон.
Начиная с 2023 года в «РБ» начали экспериментировать с несколькими концептуальными конструкциями поперечин и использовали их для регулировки прижимной силы и совершенной балансировки на всех трассах. Эта многоярусная конструкция была уменьшенной версией конструкции с высокой нагрузкой из 2022 года.
Уже в Джидде 2023 года значительно снизили сопротивление по сравнению с 2022 годом, представив усовершенствованную конструкцию упрощенной поперечины.
Окончательная итерация еще более мелкой многоярусной конструкции также была представлена в 2023 году и также часто использовалась в 2024 году без изменений.
В отличие от своих конкурентов, в «РБ» продолжили развивать конструкцию многоярусной поперечины с РБ20, в этом случае в поисках средне-высокого прижима.
И еще более урезанную средне-низко нагруженную многоярусную конструкцию в 2024 году, чаще всего используемую с задним антикрылом с низкой нагрузкой. Однако когда им требовалась тонкая настройка, в команде объединяли эту конструкцию поперечины со средне-нагруженным задним антикрылом
На трассах с высокой прижимной силой РБ20 использовал многоярусную конструкцию, как та, что изначально была на РБ18. Зачем менять то, что работает, верно?
В течение нескольких гоночных выходных с ультранизкой загрузкой, таких как Монца и Вегас, РБ20 ездил с подрезанной поперечиной. Это продемонстрировало, насколько дорого им обходятся проблемы с работой днища, что привело к очень компромиссным версиям «аэродинамических пакетов» в Монце, Вегасе, а также на уикенде в Баку.
По итогу можно сказать, что в «РБ» задали моду с двумя поперечинами, верхняя из которых "работает антикрылом", а нижняя сотрудничает с диффузором. И к такой версии вскоре пришли все ведущие команды.
***
Боковые понтоны
Они стали горячей темой нынешнего набора правил. С одной стороны, есть много свободы для их конструкции. С другой стороны, все остальное так регламентировано, что заставляет все команды искать производительность или улучшение производительности везде, где они могут. Таким образом, даже если боковые понтоны в основном являются «необходимым злом» на машине «Формулы-1», они оказались весьма полезным инструментом для достижения хорошего уровня производительности.
Сегодня все скажут, что «РБ» — это команда, которую все скопировали в плане идеи с боковыми понтонами с нисходящим потоком на этом поколении «Формулы-1». Однако родственная команда «Альфа Таури» также использовала их, и, что более важно, «Альпин» также использовала такую конструкцию ранее.
Главная особенность этой конструкции — максимальная площадь верхней поверхности для направления потока до самого днища перед задней подвеской и поперечиной антикрыла. Вторая особенность — огромный подрез для снижения сопротивления и оптимальное избыточное давление, которое создает смыв следа грязного воздуха от переднего колеса.
Ранее автор (Vanja66) провел несколько упрощенных исследований ВГД (вычислительной гидродинамики, CFD), чтобы определить ключевые особенности различных форм боковых понтонов. Конструкция «РБ» явно была генератором наименьшего сопротивления, и небольшого объема лобового давления даже без застоя (что вызывает наибольшее сопротивление). Задняя часть смогла похвастать полным восстановлением давления до уровня атмосферного (желтые области на результатах моделирования)
Также оказалось, что высококачественный и высокостабильный поток в задней части понтонов очень важен. В то время доказательства такого поведения потока не представляли интереса, и автор понял это, только взглянув на эти результаты.
3 4
Первые дни тестирования были не самыми позитивными для «РБ»: по-видимому, автомобиль не был хорошо сбалансирован, а также существовали и другие проблемы. Одной из частей пакета, которая прибыла в последний день тестирования, были новые боковые понтоны с той же общей идеей, что и стартовая спецификация. Однако было также много мелких деталей, которые имели большое значение, и все они присутствовали на автомобиле в течение следующих 2 лет.
Более важным был выступ на верхней поверхности, который обеспечивал максимальное количество воздуха, направляемого вниз по боковой стенке и к задней части, где решающее значение имеет стабильный поток воздуха. Другая деталь — более плавный переход между шасси и боковым понтоном и выраженный подрезанный туннель до самого задней кромки.
Окончательная спецификация бокового понтона 2022 года отличалась еще более тонкой настройкой, с добавлением небольшого «пузырька» на стыке между боковым понтоном и крышкой двигателя — именно в той области, где симуляции автора показали некоторые проблемы с отделением потока. Кроме того, впускное отверстие было немного расширено, а внешний задний выступ теперь стал шире — предположительно, расширен до максимально допустимой ширины.
Там, где остановилась окончательная модификация РБ18, РБ19 продолжил эволюцию — с некоторыми дополнительными изменениями и осторожной рихтовкой там, где это было необходимо. Очевидно, что с развитием днища возникла необходимость внести некоторые изменения в боковые понтоны, чтобы повторно оптимизировать все взаимодействия потоков.
Больший объем воздушного потока был направлен под впуск боковых понтонов, и лишь для того, чтобы он был сжат более крутой нисходящей стенкой. По сравнению с боковыми понтонами РБ18, выпущенными в качестве стартовой спецификации (те, что были только для тестирования и никогда не участвовали в гонках), эти боковые понтоны РБ19, выпущенные в качестве стартовой спецификации, были намного шире, и на то была веская причина — оптимизировать смыв потока грязного воздуха и минимизировать потери на сопротивление.
Большое внимание было уделено области у заднего колеса во время предсезонных тестов, что продемонстрировало важность корреляции поведения потока в этой области между результатами ВГД, аэротрубы с фактическим потоком воздуха вокруг автомобиля на трассе. В «РБ» выполнили наиболее агрессивную «пластику» в этой переходной области по сравнению с тем, что было на РБ18.
Со второй спецификацией боковых понтонов РБ19 начал визуально трансформироваться и отходить от РБ18. Очевидно, идея заключается в том, чтобы увеличить количество воздуха, проходящего под боковыми понтами и через диффузор, и в «РБ» были довольно непосредственны в этом отношении - просто поднимали впуск выше шаг за шагом.
Кроме того, уменьшение лобовой площади впускного отверстия радиатора - бонус к сопротивлению. Беспроигрышная ситуация, но нужно быть осторожным, чтобы не испортить поток к радиатору, иначе вы поджарите машину изнутри – буквально.
Другое, что теперь нужно сделать - как только забрано больше воздуха в подрез, нужно что-то с этим сделать. В «РБ» решили, что они расширят нижнюю внешнюю поверхность закругления понтона, чтобы сохранить оптимальное давление для смыва.
Кроме того, есть очень большая вероятность, что здесь есть локальный эффект горловины Вентури - увеличение скорости на этой кривой поверхности означает более низкое давление, а это означает локальную прижимную силу!
То, что началось в Баку, было завершено в Венгрии с дальнейшим увеличением высоты нижней кромки впускного отверстия. Вы заметите, что это сопровождалось увеличением его ширины. Нужно компенсировать потерю высоты, удлинив входное отверстие, чтобы сохранить ту же площадь лобовой поверхности, верно?
Еще одна вещь, которая здесь происходит в некоторой степени, это добавленный вихрегенератор - широкая и сильно наклоненная кромка входного отверстия начинает вести себя как законцовка крыла, которая образует вихрь, который увеличивает снос потока. Это приводит дополнительный воздушный поток к радиатору, что позволило уменьшить лобовую площадь и сократить сопротивление.
Это была последняя итерация боковых понтонов на РБ19, и ничто не предвещало то, что произошло дальше
В полном развороте концепции в «РБ» решили изменить конструкцию боковых понтонов с нижнего на верхний впуск. Верхняя кромка впускного отверстия теперь выдвинута, а нижняя — подрезана.
Чтобы существенно уменьшить фронтальную площадь впускного отверстия, РБ20 оснащен небольшими «плечевыми» радиаторами за нимбом и бо́льшим воздухозаборником, чем РБ19. Также позаимствовано решение «S-воздуховод» от «Феррари» 2023 года, чтобы забирать часть воздуха вдоль шасси и использовать его для охлаждения
Дальнейшим шагом в этой конструкции было добавление дополнительного впускного отверстия вокруг нимба с каждой стороны. На взгляд автора, это был отрицательный компромисс с сопротивлением, но инженеры «РБ», несомненно, увидели некоторые преимущества в том, чтобы сделать пол более эффективным.
С несколькими изменениями в некоторых конструкциях днища они так и не удалили эти входы, поэтому в итоге все получилось так, как и ожидалось.
На следующем этапе боковые понтоны были еще больше уменьшены, и было внесено несколько небольших, но существенных изменений в область входов. Все это было прекрасно проиллюстрировано на фото Николя Карпентье.
Последняя доработка РБ20 произошла довольно поздно в сезоне, когда еще больше была удлинена задняя часть боковой стенки. «РБ» были не единственной командой, которая дорабатывала эту область в 2024 году: в «Феррари» также передвигали элементы там туда-сюда.
Почему в «РБ» перешли на нижний впуск в 2024 году? Неужели у них закончились области для дальнейшего развития без этого переключения?
Да, думается, так и было. Они дошли до предела с верхним впуском (вытянутой нижней кромкой воздухозаборника), и больше ничего невозможно было сделать. У нас есть АМР24 в качестве примера: они полностью изменили боковые понтоны, но не тронули впускное отверстие.
Согласен ли автор с общим мнением СМИ, что у «РБ» лучшая команда по аэродинамике? Или это миф, распространенный прессой?
Посмотрим, как они выберутся из неразберихи с разработкой РБ21. Если их проблемы сохранятся, будет сложно сказать, что уход Ньюи никак на них не повлиял. Если им удастся решить все и выйти на первое место в начале сезона, то Хорнер окажется совершенно правым, оставив Ваше и молодых талантов, позволив Ньюи найти себе свежее испытание.
***
Днище.
В 2022 году в «Формуле-1» началась новая эра эффекта анти-экрана («граунд-эффекта»), а вместе с ней появились и совершенно новые автомобили. Это поколение отличается массивными днищами с туннелями Вентури, что в сумме может генерировать более 70% от общей прижимной силы.
Как только были опубликованы последние (2022–2025) правила «Формулы-1», все, кто следит за чемпионатом и знает основы аэродинамики гоночных автомобилей, поняли, что днища будут важнее, чем когда-либо, и их конструкция станет определяющим фактором, который отделит чемпионов от неудачников.
Первые предсезонные тесты напомнили нам об аэродинамическом эффекте дельфинирования. Это стало одним из нескольких важных факторов производительности современных автомобилей «Формулы-1». Похоже, команда аэродинамиков под руководством Эдриана Ньюи поняла это все еще до того, как они начали рисовать эскизы автомобиля 2022 года. Наиболее важными из факторов производительности являются:
