Aerodynamika w Formule Jeden jest często określana tajemną sztuką, prawdziwym sekretem sukcesu na torze. Mark Gillan, szef działu ds. aerodynamiki w zespole Panasonic Toyota Racing opisuje problemy z nią związane.
Przede wszystkim, aerodynamika to nauka manipulowania i próby użycia przepływu powietrza. W wyścigach Formuły Jeden wysokie prędkości oznaczają, że powietrze to niezwykle poważna siła, która może zarówno działać na korzyść samochodu, ale i być przeszkodą.
Prościej mówiąc, im większa powierzchnia czołowa obiektu, tym większy opór na ruchy powietrza, tak więc większy obiekt będzie poruszał się wolniej niż mniejszy z tą samą ilością mocy by go napędzać. Jak zawsze w Formule Jeden, rzeczy nie są tak proste. Siła dociskowa komplikuje całą sprawę, ponieważ opór powietrza może zostać wykorzystany do zwiększenia osiągów samochodu, jeśli tylko siły zostaną przekazane we właściwy sposób, aby stworzyć dodatkową przyczepność w zakrętach.
Model bolidu w tunelu aerodynamicznym
Jak wyjaśnia Gillan: „Siła dociskowa to po prostu siła, która działa do dołu ku ziemi. Jeśli pomyślimy o samolocie – ma on siłę wznoszenia, czyli siłę działającą do góry. W naszych samochodach mamy skrzydła, ale działają one w przeciwną stronę do tych w samolocie. Siła działająca w dół powoduje, że samochód 'przykleja się' do ziemi w zakrętach”.
Maksymalizacja pozytywnego efektu przepływu powietrza oraz minimalizacja negatywnego to podstawowe działania ludzi od aerodynamiki. Pierwsze próby okiełznania aerodynamiki w Formule Jeden były relatywnie siermiężne i niebezpieczne, ale technologia i wiedza ewoluowały we wspaniałą sztukę, która tak naprawdę decyduje kto zwycięża, a kto nie.
„Aerodynamika w Formule Jeden istnieje już długo.” – stwierdza Gillan. „Wiele lat temu, w późnych latach 60. ubiegłego stulecia pojawiły się pierwsze skrzydła, następnie w latach 70. zrozumienie aerodynamiki w budowie samochodów wyścigowych stało się bardziej powszechne. Jednak najsilniejszy rozwój widzieliśmy przez dziesięć ostatnich lat, kiedy to aerodynamika w Formule Jeden zmieniła się nie do poznania. Jest to niezwykle imponujące”.
Przednie skrzydło Toyoty TF107
„Aerodynamika jest teraz najważniejszym elementem w samochodzie, który zespół może tak naprawdę zmieniać, ponieważ opony dla wszystkich są takie same, a silniki są homologowane. Tak więc aerodynamika jest największym obszarem, który możemy rozwijać, i który ma największy wpływ na osiągi samochodu”.
Pomimo tego, że każda zewnętrzna część Toyoty TF107 została stworzona z myślą o aerodynamice, najbardziej ewidentnymi częściami aerodynamicznymi są przednie i tylne skrzydło. Jako pierwszy element trafiający na opór powietrza, przednie skrzydło jest kluczem do całej aerodynamicznej układanki. Kieruje strumienie powietrza przepływające naokoło samochodu tam, gdzie wytwarzana jest siła dociskowa, oraz utrudnia dostęp tam, gdzie jego przepływ ma negatywne efekty.
Gillan wyjaśnia: „Przednie skrzydło jest jedną z najbardziej wydajnych części samochodu. Generalnie wytwarza siłę dociskową z przodu samochodu, zapewniając mu stabilność i lepszą przyczepność. Jest również mechanizmem kierującym powietrze z dala od opon. Opony to jeden z głównych elementów wytwarzających opór aerodynamiczny. Z punktu widzenia przepisów nie możemy zakryć opon, więc musimy znaleźć sposób, aby przesunąć przepływ powietrza naokoło i nad nimi. Aby stworzyć idealny układ, na ogół zaczynamy od przodu i kontynuujemy projektowanie wzdłuż nadwozia, ponieważ części z przodu, np. przednie zawieszenie, będą miały wpływ na resztę samochodu”.
Tylne skrzydło Toyoty TF107
To jednak nie może umniejszać wartości aerodynamiki z tyłu samochodu – dodaje Gillan: „Tylne skrzydło, zarówno jak i przednie, wytwarza siłę dociskową. Balans pomiędzy siłami z przodu i z tyłu jest tym, co zapewnia się stabilność”. Ponieważ bolidy Formuły Jeden są niezwykle podatne na niewielkie zmiany w ustawieniach, TF107 zbudowany jest tak, aby umożliwić dokładne dostrojenie w celu zapewnienia maksymalnej użyteczności skrzydeł. „Jeśli spojrzeć na tylne skrzydło, widzimy tam różnorodne otwory.” – stwierdza Gillan. „Możemy dostosowywać kąty nachylenia skrzydeł w celu zwiększenia bądź zmniejszenia siły dla naszych potrzeb”.
Jako że aerodynamika jest tak decydującym czynnikiem w walce o lepsze osiągi na torze, Toyota stosuje wszystkie środki do wyszukania nawet najmniejszego obszaru udoskonaleń w celu osiągnięcia sukcesu. W swojej kwaterze głównej w Kolonii zespół używa najnowszych technologii do testowaniu projektów, zanim jeszcze trafią na tor. Potężne komputery są w stanie symulować efekt przepływu powietrza przez samochód bez potrzeby jego budowy, podczas gdy w tunelu aerodynamicznym model TF107 w identycznej skali poddawany jest przepływom powietrza symulującym wysokie prędkości.
Komputer zespołu Toyoty
„Spędzamy jakieś 8.000 – 9.000 godzin w ciągu roku nad rozwojem samochodu w tunelu.” – mówi Gillan. „Należy jeszcze dodać drugie tyle spędzone nad CFD (komputerowa mechanika płynów), co jest programem komputerowym symulującym przepływ powietrza wzdłuż samochodu”. Obszerne informacje z tych testów pokazują, jak zachowuje się samochód w wyścigowych prędkościach, dając Gillanowi i jego współpracownikom informacje, których potrzebują by rozwijać aerodynamikę w ich samochodzie. Ciągły postęp – po Japońsku 'kaizen' – jest fundamentalną filozofią Toyoty i aerodynamika odgrywa najważniejszą rolę w jej dążeniu do zwycięstwa w wyścigach Formuły Jeden.
