Теория движения

К разговору о понтонах

Такие разные формы.

Интересно, на что надеются те, кто ратуют за увеличение ширины машин до 2 метров? При нынешних реалиях и без дополнительных ограничений в регламенте такие аппараты выглядели бы весьма комично: огромный плоский щит днища и небольшой узкий обмылочек кузова поверх него. Чтобы очертания снова приобрели эстетически приемлемый вид, нужно четко прописывать минимальные поперечные размеры кузова: при нынешнем прогрессе в изготовлении радиаторов им требуется все меньше места, все меньше набегающего потока, чтобы обеспечивать теплообмен. Еще чуть-чуть и можно возвращаться к сигарообразным формам.

Благодаря успехам в теплотехнике перед конструкторами-аэродинамиками открываются новые возможности.

Несколько лет назад, когда в Ф1 в ходу были обдувные диффузоры, внешний вид понтонов гоночных машин был совершенно иным. Ставший вдруг знаменитым в широких кругах болельщиков эффект Коанда, когда поток увлекается вдоль изгиба обтекаемой поверхности, работал на то, чтобы управлять струей горячих выхлопных газов. Те, в свою очередь, создают весьма эффективную шторку – на некоторых режимах работы выхлопные газы ведут себя как твердое тело, формой которого можно управлять воздействием внешнего потока, о чем свидетельствуют некоторые лабораторные испытания.

Такая шторка надежно защищала боковой край диффузора от проникновения туда «грязного» воздуха от вращающихся с большой скоростью колес, генерирующих не только значительную долю воздушного сопротивления, но и весьма вредные разнонаправленные вихри, которые при обычных конструкциях проникают под диффузор и отрывают от его поверхности ламинарный поток, резко снижая эффективность узла.

Расположение выхлопной трубы в выдувном диффузоре

Принципиальное различие между выдувными диффузорами и обдувными заключается в том, что в первом случае выхлопная труба выведена непосредственно в канал диффузора. И там поток действительно выдувается выхлопными газами, которые как бы прокачивают узел. Но такая система была слишком чувствительна к изменению оборотов двигателя и была в ходу где-то 30 лет назад.

Расположение выхлопной трубы при обдувном диффузоре

Обдувной вариант, как следует из названия, обдувает диффузор сверху, создавая ту самую шторку из горячих выхлопных газов, управляемую спускающимся по понтону потоком. Все легко, просто и понятно, если называть вещи своими именами.

Вернемся к понтонам. Присмотритесь внимательно к их форме. Что она напоминает? Половинку капли. А это, как известно, то самое сечение, которое генерирует подъемную силу. Чем больше воздуха вы увлекаете вниз по понтону, тем сильнее подъемная сила. Во времена обдувных диффузоров этим негативным эффектом можно было пренебречь – выгода от тепловых шторок была выше, и, в целом, аэродинамическая эффективность такой системы была на высоте, так как значительная часть прижимной силы все равно генерируется под днищем во многом благодаря диффузору.

После запрета обдувных диффузоров делать такие покатые понтоны себе дороже. Да, можно попробовать «вылепить» некое подобие антикрыла, чтобы между днищем и понтоном воздух ускорялся бы, создавая прижимную силу в противовес подъемной над понтоном. Однако в общей концепции это было бы неразумно, так как в таком месте траты энергии потока были бы не так эффективны, как при работе с диффузором.

Между днищем и понтоном воздух никогда не будет работать так же эффективно, как между днищем и асфальтом, так как постоянно набегающая лента дороги все время увлекает поток за собой, помогая дополнительно прокачивать эту область без особых потерь энергии потока.

Кроме того, куда эффективнее слегка управлять набегающим потоком (как говорят, просто «просить» его чуть-чуть повернуть), сохраняя при этом мощную энергию, чтобы донести ее до задней кромки диффузора. Там за счет закрылков поток резко меняет свое направление вверх и в стороны, тем самым являясь своеобразным продолжением диффузора, эффективно расширяя его сечение. Ясно, что в область, образованную таким «диффузором», устремится еще больше воздуха из-под днища.

Итак. У нас есть успехи теплотехников с их небольшими радиаторами (или мы сами ухитрились разместить большие узлы наивыгоднейшим образом) и задача уйти от покатых понтонов. Вместе с тем, нам нужно освободить достаточно пространства для набегающего к верхней части диффузора потока.

Выход: как можно скорее перейти от горизонтальной поверхности понтона к вертикальной. На машинах Эдриана Ньюи это решение особенно заметно. Весьма быстро передняя горизонтальная кромка бокового понтона перетекает почти в «отвесную скалу» кожуха моторного отсека.

Само собой, при обтекании поверхности по кривой линии действует аэродинамическая сила, направленная перпендикулярно к поверхности. Но при новом решении она быстро переходит из вертикальной (подъемной) к практически горизонтальной, которая создает гораздо меньшую подъемную силу. Таким образом, мы ушли от негативного влияния понтонов, создающих подъемную силу, да еще и освободили много места для потока, устремляющегося к верхней части диффузора. Возможно, такой вариант проигрывает покатым понтонам в плане сопротивления потоку, но вместе с диффузором дает большой выигрыш по прижимной силе, что собственно, все творения Ньюи и демонстрируют. Ведь, гонки выигрывают не на прямых, а в поворотах.

• < Назад
• Вперёд >