A Formula-1-es versenyautk menetteljestmnyt nemcsak a karosszria alatt rejl, az aktulis technikai szablyzatnak megfelel paramterekkel s teljestmnnyel rendelkez motorok befolysoljk. Termszetesen egy F1-es aut rendkvl komplex szerkezet, hiszen sokfle tnyezt egytt kell kezelni ahhoz, hogy sikereket lehessen elrni vele a plykon.
Az erforrsban megbv lerket termszetesen megfelel mdon t kell vinni az aszfaltra, amihez tbbek kztt szksg van a kerkfelfggesztsi rendszer belltsaival elllthat mechanikai tapadsra, s nem utols sorban a versenyaut karosszrijnak s az egyes lgterel elemek megfelel kialaktsa s konfigurcija rvn nyerhet aerodinamikai tapadsra is.
A Formula-1 technikai oldala irnt rdekldk minden bizonnyal hallottak mr az aerodinamikai vizsglatokban fontos szerepet jtsz szlcsatornk alkalmazsrl. Miutn a Formula-1-ben minden egyes msodperc szmt, ebben a kilezett kzdelemben a versenyaut minden egyes elemnek teljes sszhangban kell lennie. A szakemberek lltsa szerint az aerodinamika sokkal lnyegesebb szerepet tlt be, mint a gumiabroncsok, vagy akr a motor. A megfelel sebessg elrshez, valamint a versenyaut minl tkletesebb menettulajdonsgainak biztostshoz kifogstalan belltsokra van szksg. Amg a motorer a versenyaut teljestmnyben jtszik dnt szerepet, manapsg mr az aerodinamikval is legalbb olyan mlyrehatan kell foglalkozni, mint a versenyaut erforrsval.
Az aerodinamiknak elssorban a megfelel leszort er kialaktsban van fontos szerepe, ami a rvidebb fktvok, s a viszonylag nagy kanyarsebessgek elrshez is szksges. Szakemberek becslse szerint a versenyaut tapadsa 80%-ban az aerodinamikai elemek ltal ellltott leszort ertl, s mindssze csak 20%-ban a gumiktl fgg. Ahhoz pedig, hogy mg nagyobb leszort ert tudjanak elrni a csapatok, folyamatos fejlesztseket kell elvgeznik. A megfelel tapadshoz szksges leszort er azonban mg nem minden: a Formula-1-ben az egyik legnehezebb dolog, hogy a mrnkk megfelel kompromisszumot tudjanak hozni a versenyaut belltsai sorn, amely klnsen nagy hangslyt kap a minl nagyobb leszort er s egyben a legkisebb lgellenlls biztostsa sorn. Nagyon nehz minden egyes versenyplyra megtallni az idelis belltsokat, fleg gy, hogy azoknak a plyk minden egyes szektorban megfelelnek kell lennie. Tlzs nlkl llthat teht, hogy a legtbb esetben egy verseny vgkimenetele mr az aut belltsa sorn eldlhet.
Az autk tervezse sorn az aerodinamikai alaptrvnyek alkalmazsa viszonylag egyszeren megoldhat. Ez a folyamat nmikpp hasonl a replgpeknl is, de mgis van olyan rszterlet, ahol ez pp ellenkezleg trtnik. A szrnyak als felletnek kialaktsa a replgpekhez kpest eltr, hiszen ezeknek az elemeknek ms feladata van a Formula-1-es versenyautk esetben. Nagy szerepk van abban, hogy megfelel vkuum kialaktsval minl nagyobb tapadst tudjanak elrni. Az aerodinamikai fejlesztsek alkalmval nem szabad kizrlag a teljestmnybeli elnyket szem eltt tartani, hiszen a megfelel biztonsgi elrsoknak is eleget kell tenni.
Az aut hts lgterel szrnya segtsgvel lltjk el a teljes leszort er mintegy 35%-t, de ennek az elemnek a belltsa a lgellenlls mrtkt is jelentsen befolysolja. Ennek megfelelen az autnak ezen aerodinamikai eleme a versenyek alkalmval nagy hangslyt kap, hiszen minden egyes versenyplyra ms-ms belltsokat kell eszkzlni. A hts lgterel szrny belltsi mdjtl fgg ugyanis, hogy a versenyaut hts rgijt mekkora er „szortsa le” a plya aszfaltjhoz, valamint az, hogy mennyire meredeken lltjk be a vzszintes elemeket, az aut vgsebessgbe is beleszl. Az olyan plyk esetben, ahol leginkbb a szk kanyarok dominlnak, a szrny vzszintes profiljait meredekebbre lltjk. Ezzel szemben viszont az olyan versenyhelysznek esetben, ahol hossz egyenesek s gyors kanyarok alkotjk leginkbb a plya vonalvezetst, a minl nagyobb vgsebessg elrse rdekben a szrny laposabb belltst kap.
A teljes leszort er mintegy 25%-a a Formula-1-es versenyaut els lgterel szrnyn keletkezik. Az ells szrnyelem megfelel dlsszgben trtn belltsa nagymrtkben befolysolja az aut viselkedst a plya kanyarjaiban. Termszetesen a megfelel kanyartechnika biztostsa fgg a megfelel slyelosztstl, a felfggesztsi rendszer s a lengscsillaptk helyes belltstl is. Abban az esetben viszont, ha kt versenyaut szorosan egyms mgtt halad, akkor az ells aut mgtt keletkez turbulencia jelents mrtkben befolysolja a htul halad aut els szrnyn keletkezett leszort er nagysgt. Ilyen esetekben a leszort erben keletkezett eltrs nagysga elrheti akr a 10%-ot is. Ez az egyik legfbb magyarzat arra, hogy mirt is olyan nehz elzni nhny Formula-1-es versenyplyn.
Az elzleg emltett elemek mellett a diffzor is fontos szerepet jtszik a versenyaut aerodinamikai viselkedsben, hiszen az aut alatt traml levegt helyes irnyba terelve megfelel szvhatst kell biztostania, hogy ezzel is elsegtse az aut maximlis tapadst. Az alvznak, s ezzel egytt a diffzornak a helyes kialaktsa akr 40%-ot is jelenthet a teljes leszort er tekintetben.
Az els kerekek s a kocsiszekrny oldals rsze kztt tallhat kisebb-nagyobb lgterel elemek is sokat segtenek az aerodinamikai hatsfok nvelsben, amellyel extra lerket lehet kicsikarni a versenyaut erforrsbl. Az eddigiekben ismertetett rszletek is vilgoss teszik, hogy az aerodinamika rendkvl lnyeges a Formula-1-es versenyautk fejlesztsnl. Csakis azok a csapatok tudnak igazn gyorsan s hatkonyan vltoztatni, akik sajt szlcsatornval rendelkeznek. Hogy ez mennyibe is kerl? Hozzvetlegesen 50 milli Eurrl van sz. A mrnkk a szlcsatornban azonnal ki is tudjk prblni az j elemeket anlkl, hogy azokat plyra vinnk. Ennek segtsgvel pedig pontosan lehet szimullni, hogy a lgramlatok milyen hatssal vannak a versenyaut viselkedsre.
A legtbb Formula 1-es szlcsatorna mr alkalmas M1:1 mretarny modellek tesztelsre.
Az id pnz, s ez nincs msknt a Formula-1-ben sem. Egyes becslsek szerint az aerodinamikai terleten folytatott fejlesztsek kltsge hozzvetlegesen a csapat ves kltsgvetsnek a 20-25%-t teszi ki, viszont mg mindig a motorok kpviselik az F1-es versenygpek legdrgbb alkotelemt. Annak ellenre, hogy az aerodinamikai fejlesztsek sikeressgben nagy szerepet jtsz ultramodern szlcsatornk megptse igen drga, az elmlt vekben a legtbb csapat megalkotta sajt klnbejrat szlcsatornjt.
A szlcsatorna szvnek a tesztelsi terletet szoks nevezni. Az aut megfelel mretarnyban elksztett modellje egy aclbl ksztett szlltszalagon van elhelyezve, amellyel a versenyplyt prbljk szimullni. A tesztels folyamn egy teljes mrtkben szinkronizlt, n. multi-tengelyes modell-vezrlst alkalmaznak, amelynek segtsgvel a mrnkk kpesek virtulis mdon szimullni minden olyan hatst, amelyek a plyn halad versenyautt rik. Szakmai berkekben jrtas szemlyek lltsa szerint a versenyaut aerodinamikai csomagja hozzvetlegesen 30%-ban kpes befolysolni az adott futam vgeredmnyt.
Egy msik igen lnyeges eleme a szlcsatornnak a sznszlas anyagbl ksztett rotorlaptokbl ll risi ventiltor. A ventiltort forgat motor mintegy 60 tonns tmeget, s 3MW-os (4.000 LE) energit kpvisel, amely egy torndhoz hasonl szlsebessget kpes ellltani, s ezltal akr 300km/h-val 9 tonnnyi lgtmeget juttat a tesztelsi terletre. A szlcsatornban zajl vizsglat sorn az aerodinamikai mrnkk hrom f terletet figyelnek meg: a leszort ert, a lgellenllst, valamint azt, hogy az aut mennyire rzkenyen kpes reaglni az egyenetlen tfelletre. Nagyobb leszort er szksges ahhoz, hogy minl nagyobb sebessggel lehessen az adott kanyart teljesteni, de ezt lehetleg a lgellenlls nvelse nlkl kell elrni, hiszen az a gyorsabb plyaszakaszokban elrhet cscssebessget negatv irnyba befolysolja. Az tfellet egyenetlensgbl add kedveztlen hatsokat az egyes aerodinamikai elemek megvltoztatsval prbljk cskkenteni gy, hogy a vezetszrnyaknak, s a karosszria als rsznek az aszfalthoz viszonytott tvolsgt vltoztatni tudjk.
Az jabb szlcsatornk esetben lehetsg van arra, hogy M1:1-es mretarny versenyautt figyeljenek meg a vizsglatok folyamn. Nhny szlcsatornban mindssze az aut valdi mretnek 50…60%-os msolatt lehet bevetni, ppen ezrt az ilyen modellek estben szerzett szimulcis tapasztalatok nem nyjtanak annyira pontos adatokat, mint az M1:1-es mretarny trsaik esetben.
Egy msik lehetsg a szlcsatornk felhasznlsnak tern, hogy kt kisebb mret modellt egyms mgtt helyeznek el az elzleg emltett szlltszalagon, s ezltal a keletkez lgrvnynek az autkra gyakorolt hatsait kpesek szimullni. A modell magassgt illetve pozcijt kls vezrl eszkzk segtsgvel 0.01mm-es pontossggal kpesek belltani.
A Formula-1-re jellemz fesztett munkatempt pldzza, hogy az aerodinamikval foglalkoz mrnkk egy teljes v alatt akr 8.000 rt is eltlthetnek a szlcsatornkban. Nem ritka az az eset sem, hogy az ott elvgzend munkkat kt-, vagy akr hrom mszakos munkarendben vgzik el.
A szmtgpes folyadkdinamika (CFD) segtsgvel mr a gyrts eltt lehet szimullni az aut egyes elemeinek aerodinamikai viselkedst.
Az aerodinamikai fejlesztsek sorn a mrnkknek lehetsge van arra is, hogy az adott lgterel elemek legyrtsa nlkl szmtgpes szimulci segtsgvel megvizsgljk a versenyautt rint ramlsi viszonyokat. A szmtgpes folyadkdinamika (CFD) szinte felbecslhetetlen rtket kpvisel, hiszen ennek segtsgvel sokkal egyszerbb rtallni arra a kompromisszumos megoldsra, hogy miknt rendelkezzen a versenyaut a lehet legnagyobb leszort ervel s egyben a lehet legkisebb lgellenllssal. A szmtgpek segtsgvel a jrmre hat lgramot lthatv lehet tenni, s ezzel egyidben az aut egyes elemein jelentkez aerodinamikai hatsokat is lehet vizsglni. Ezltal pontos kpet kapnak a mrnkk arrl, hogy az aut mely rszein keletkezik a kvntnl nagyobb, vagy ppen kisebb mrtk leszort er. Mindemellett a mrnkknek mg arra is van lehetsgk, hogy az adott vizsglatot kveten akr azonnal mdostsk a szmtgpen megjelentett virtulis modellket, s ezltal mris lthatjk, hogy j irnyba haladnak-e a fejlesztssel.
Elfordulnak olyan esetek is, amikor id hinyban nincs lehetsg arra, hogy az jonnan kifejlesztett elemeket prba al vessk, mieltt les krlmnyek kztt hasznlatba vennk azokat. ppen ezrt nagyon fontos ennek a techniknak a hasznlata, amelynek segtsgvel a mrnkk realisztikus mdon kpesek szimullni az adott alkotelem nyjtotta pozitv vagy akr negatv hatsokat. Mr a fejlesztsek korai szakaszban trekedni kell arra, hogy az aut minl optimlisabban fel legyen ksztve a versenyplyn val szereplshez. Egy sz mint szz, erre az egyetlen lehetsg ezeknek a szimulciknak az alkalmazsa, hiszen csakis gy tudnak a fejlesztk a lehet legtbb adathoz, informcihoz jutni egy-egy j aerodinamikai elemmel kapcsolatban.
Ksznheten a szuperkomputerek folyamatosan nvekv teljestmnynek, a CFD technikt alkalmazva a mrnkk egyre realisztikusabb mdon kpesek elvgezni az egyes vizsglatokat gy, mintha egy virtulis szlcsatornt alkalmaznnak.
A CFD minden egyes remek tulajdonsga ellenre termszetesen a valdi szlcsatornk alkalmazsa egyltaln nem felesleges. Egyszval teht a szlcsatorna mg mindig nlklzhetetlen eleme a Formula-1-es fejlesztseknek, hiszen ezltal tulajdonkppen le lehet ellenrizni, hogy a szmtgpes szimulcik mennyire feleltek meg a valsgnak, illetve mennyire lehet a monitorokon keresztl megfigyelt elemeket tltetni a mindennapi letbe. Erre gyakorlatilag csak a szlcsatornk adnak lehetsget, vagyis ezeknek a segtsgvel lehet igazn szemlltetni a klnbz versenykrlmnyek hatsait, hogy pldul egy kerkvetn val thalads, vagy akr egy nagyobb fkezs mit eredmnyez valjban. A szlcsatornban egy flrig tart feladat elvgzse akr j nhny rt is ignybe vehet abban az esetben, ha azt a feladatot szmtgpen hajtank vgre, a meglehetsen nagy adatmennyisg miatt. Mindez azt is bizonytja, hogy minden egyes rendszernek megvan az elnye s htrnya is egyben.
Nyomsmr szenzorok alkalmazsa a McLaren Mercedes MP4-25-s konstrukci j fejleszts hts lgterel szrnynak tesztelsekor.
A versenyaut szguldsa sorn elhalad lgramlatok ltal keltett zaj cskkentse, az egyes szerkezeti elemekre hat vibrci mrtknek minimalizlsa, az aut menetstabilitsnak fokozsa, az aerodinamikai tapads optimalizlsa, s nem utols sorban az egyes felletek srldsi tnyezjnek elfogadhat szintre trtn cskkentse rdekben elvgzett aerodinamikai tesztelsek a versenyplyn tovbb folytatdnak.
A 2009-es vben bevezetett szablymdostsoknak ksznheten a korbbi vekkel ellenttben drasztikus mrtkben lekorltoztk a csapatok tesztelsi lehetsgt. ppen ezrt a szezon eltti idszakban megrendezett tesztsorozatokat igyekszik minden egyes alakulat maximlis mrtkben kihasznlni, s ekkor az autkon klnbz mrseket vgeznek el. A figyelmesebbek minden bizonnyal lthattak mr olyan fotkat, amelyek a versenyautk meghatrozott pontjaira szerelt, kiss furcsa szerkezeteket mutattak. Nos, ezek leginkbb Pitot-csvekbl sszelltott nyomsmr berendezsek, amelyek segtsgvel a versenyaut egyes elemein thalad lgramlatok ltal kifejtett aerodinamikai nyomst kpesek megvizsglni.
Mi is a Pitot-cs valjban? A Pitot-cs egy nyomsrzkel mszer, amely ramlsok sebessgnek mrsre hasznlhat. Tbbnyire a replgp-iparban alkalmazott eszkz, de az autgyrtsban – s ebbl addan a motorsportokban – vgzett fejlesztsek sorn sem ritka az alkalmazsa. A Pitot-csvet egy olasz szlets francia mrnk, Henri Pitot tallta fel 1732-ben, s a mai modern kivitelt egy msik francia tuds, Henry Darcy alkotta meg az XIX. szzad kzepn. Fizikai- s matematikai trvnyszersgeit pedig Daniel Bernoulli fogalmazta meg.
A Pitot-csvekbl sszelltott mrrendszert a versenyaut haladsi irnyval szemben installljk az aut vizsgland terletre. Az ramvonalas homlokfallal rendelkez csidom bels furatban a lgramls hatsra n. torlnyoms keletkezik, mikzben a furat msik vgn (ami az ramls helytl egy tvolabbi pontra van elvezetve) egy nyomsklnbsg mrsre alkalmas eszkz tallhat. Fontos, hogy a nyomsvltozst minden esetben a krnyezethez kpest kell mrni, gy ennek megfelelen a rendszernek tartalmaznia kell egy statikus nyomst rzkel pontot is. Ez ltalban a Pitot-csvn kialaktott kis tmrj furatot jelent, melyet minden esetben az ramlshoz viszonytva semleges pozciban, az ramls irnyra merlegesen kell kialaktani. Ezt leginkbb a Pitot-csvn clszer megoldani, s koaxilis ton, duplafal csveken keresztl eljuttatni mindkt nyomsrtket a kirtkel elektronikig.
A fentiekben ismertetett rendszer teht a krnyezeti statikus nyoms s a lgramlsbl add dinamikus nyoms egyttes figyelembe vtelvel hatrozza meg a vizsgland terletre jellemz nyoms rtkt. A Formula-1-es versenyautk esetben a Pitot-csnek nem az egyszer, hanem a statikus mrponttal elltott vltozatt alkalmazzk.
A Pitot-csves mrmszer mellett egy tovbbi, s az eddigivel szemben sokkal ltvnyosabb hatst kelt mdszert is alkalmaznak a csapatok a versenyaut aerodinamikai jellemzinek vizsglatra. A 2010-es szezont megelz tli tesztidszak folyamn pldul a McLaren csapat specilis folyadkkal vonta be az MP4-25-s konstrukci vizsgland aerodinamikai elemeit. Fluoreszkl por s paraffinolaj keverkbl sszelltott elegyet vittek fel spray-z eljrssal pldul a diffzorra s a hts lgterel szrnyra. A mdszer lnyege, hogy mikzben az aut rja a krket, a nedves fellet mentn elhalad lgramlatok a felvitt folyadkot elvezettk a karosszria felletn, majd visszatrve a boxba a fluoreszkl anyag felhasznlsnak ksznheten lthatv vlt, hogy az egyes felleti rszeken milyen ramlsok, ill. ramlslevlsok keletkeztek, melyekbl a szakemberek mr kvetkeztetni tudtak az adott lgterel elem aerodinamikai jellemzire.
Fluoreszkl por s paraffinolaj keverkbl ll folyadkkal bevont felletek segtettk a McLaren szezon eltti aerodinamikai tesztelst.
Lthat teht, hogy a Formula-1-ben nem minden esetben csak a legkorszerbb technolgia alkalmazsa hozza meg a vrva vrt eredmnyt, hanem mint az az aerodinamikai vizsglatoknl is rzkelhet, a sokfle vizsglati mdszerek egyttes felhasznlsa rvn nyert eredmnyeket egyarnt rdemes figyelembe venni.
| 
AJÁNLOM AZ OLDALT
