Okiełznać wiatr

Praca wykonywana jest z milimetrową dokładnością, zgodnie z zasadą: wyścig wygrywa się w tunelu aerodynamicznym, a przegrywa na torze.

Geniusz Colina Chapmana posłużył w 1972 r. za wzór dla pozostałych. Legendarny projektant i szef zespołu Lotus wyposażył Lotusa 72 w płaski przód w formie klina, a pokaźnych rozmiarów chłodnice umieścił w bocznych sekcjach bolidu. Dzięki tym zmianom w aerodynamice, połączonych z wydajnym tylnym skrzydłem, Emerson Fittipaldi zdobył dla Lotusa tytuł mistrza świata.

Ogromną rolę aerodynamiki widać przede wszystkim w tworzeniu siły docisku. Poszukiwanie coraz większego docisku aerodynamicznego stało się głównym zadaniem praktycznie wszystkich zespołów Formuły 1. Kształt bolidów jest projektowany komputerowo, a następnie testowany w tunelu aerodynamicznym i na torze. Skrzydła, owiewki i skrzydełka, a także wyprofilowana tylna część podłogi - dyfuzor - są kształtowane z milimetrową precyzją. Wszystko po to, by perfekcyjnie kierować strumieniem powietrza opływającym bolid i wytworzyć największy możliwy docisk aerodynamiczny, który przyciska samochód do nawierzchni, skraca dystans hamowania i umożliwia szybsze pokonywanie zakrętów. Eksperci oceniają że około 80% przyczepności bolidu to właśnie aerodynamika, a pozostałe 20% to opony.

Przyczepność aerodynamiczna to nie wszystko: receptą na prawdziwy sukces jest odnalezienie najlepszego kompromisu pomiędzy dociskiem i oporem powietrza. Nie istnieje idealne ustawienie, dobre na każdy tor, więc prawdziwym wyzwaniem dla projektantów jest większe zbliżenie się do ideału, niż rywale. To niełatwe zadanie, bo samo tylne skrzydło ma 20 różnych ustawień, a jego odpowiednik z przodu aż 100.

Aerodynamika to najważniejszy czynnik przy projektowaniu bolidu Formuły 1. Na przykład odpowiedni kanalik powietrzny pomiędzy przednim kołem a panelem bocznym lepiej wpłynie na czas okrążenia niż 2-3 dodatkowe konie mechaniczne mocy. Tylko zespoły dysponujące własnym tunelem aerodynamicznym są w stanie nadążyć za rywalami. Inżynierowie spędzają do 15 000 godzin rocznie na pracy w takim tunelu, a całe urządzenie kosztuje około 45 milionów euro.

Współczesny bolid F1 znosi przeciążenie boczne w wysokości 4G bez ześlizgiwania się z toru. Sztuka aerodynamiki pozwala na osiąganie dużo większych prędkości w zakrętach, niż byłoby to możliwe bez docisku aerodynamicznego. W ten sposób zapewnia się nie tylko większe osiągi, ale także większe bezpieczeństwo. Z reguły 35% siły docisku wytwarzane jest przez tylne skrzydło, które wytwarza jednocześnie największy opór. Dlatego ustawienia tego elementu aerodynamiki są najbardziej zmieniane z wyścigu na wyścig. Na Grand Prix Włoch na torze Monza, składającym się z długich prostych i szybkich łuków, nachylenie skrzydła jest minimalne, by uzyskać jak najmniejszy opór i jak największe prędkości. Na torach ulicznych, jak Monaco, z wieloma ciasnymi zakrętami, elementy skrzydła ustawiane są bardziej pionowo, by zapewnić jak największą przyczepność i umożliwić jak najszybsze pokonywanie zakrętów. Przednie skrzydło wytwarza 25% docisku - wartość ta może zostać łatwo zmniejszona o 10%, jeśli bolid jedzie w zakłóceniach powietrznych tuż za rywalem. Pozostałe 40% docisku generowane jest przez dyfuzor w podłodze bolidu - rodzaj przyspieszacza strugi powietrza, którego rozszerzające się kanały wytwarzają podciśnienie przysysające bolid do nawierzchni.

W odróżnieniu od Formuły 1, samochody drogowe ze względu na ich kształt nie wytwarzają docisku przy średnich i wysokich prędkościach. To sprawia, że obciążenie osi jest mniejsze, podobnie jak stabilność prowadzenia - a więc i bezpieczeństwo. Dlatego projektanci starają się ograniczyć efekt "unoszenia" samochodu przy większych prędkościach poprzez maksymalne możliwe zmniejszenie oporów powietrza. "To wymaga uważnej pracy z dokładnością co do milimetra. Wygładzamy podwozie, by uporządkować przepływ powietrza pomiędzy kołami, a także stosujemy zintegrowane z nadwoziem tylne spoilery," wyjaśnia Dr Christoph Lauterwasser z Centrum Technologii Allianz (AZT). "To jedyny sposób na uzyskanie współczynnika oporu Cx poniżej 0,30, przy jednoczesnym zmniejszeniu efektu unoszenia tylnej osi. Mimo to każdy, kto jeździ z bagażnikiem dachowym lub mocowaniem na rowery, rujnuje efekty naszej pracy".

W Formule 1 aerodynamika zawsze pozostanie jednym z kluczowych czynników, mimo zmian w regulaminie. Projektanci mają przed sobą jeszcze wiele wyzwań i w przyszłości utrata setnej części sekundy też będzie trudna do odrobienia.

Mark Webber, kierowca zespołu WilliamsF1: - Monza to ostatni prawdziwie szybkościowy tor w Formule 1. Skrzydła są tu ustawione bardziej płasko niż gdziekolwiek indziej. To oznacza, że bolid jest trudny do opanowania w zakręcie czy podczas hamowania. Jazda z maksymalnie otwartą przepustnicą przez 70% dystansu stawia wysokie wymagania nie tylko przed silnikiem. To gorący wyścig w najprawdziwszym tego słowa znaczeniu - także dla hamulców. Jednak w Formule 1 wykorzystywane są najnowocześniejsze materiały i technologie, stąd bezpieczeństwo kierowców i widzów jest zagwarantowane - mimo ekstremalnych obciążeń bolidów.