понедельник, 6 декабря 2010 г.

Самые нашумевшие технические решения 2010 года: Выдувной диффузор

 С самого начала сезона всех удивила скорость Red Bull, особенно в квалификациях. Некоторое время инженеры других командне могли понять с чем это связано. А в Red Bull, тем временем, ревностно охраняли и, как могли, закрывали заднюю часть 6. На тестах механики даже прилепили фальшивые выхлопные трубы в виде наклеек.

 Вот как высказывались по этому поводу руководители ведущих команд:
«В решении ряда задач Red Bull пошла другим путем, и наши люди тщательно изучают ее опыт» – приводит Bild слова Росса Брауна, главы Mercedes GP.
Ferrari Стефано Доменикали: «Red Bull добилась значительного роста скорости…, и мы должны стремиться ее догнать. Мы не склонны к преувеличениям, однако в этой ситуации необходимо внимательно ко всему присмотреться и детально проанализировать информацию».
 В мае специалисты трех команд Ferrari, McLaren и Mercedes GP решили объединить свои усилия, чтобы раскрыть тайну скорости машин Эдриана Ньюи. Это дало свои плоды. После кропотливого анализа фотографий выяснилось, что конструкторский штаб Red Bull разработал систему, использовавшую выхлопные газы для оптимизации воздушного потока в задней части болида.
 Все команды кинулись копировать эту систему. Но удачно применить ее на практике удалось далеко не многим. Во-первых, надо было перенести выхлопные трубы вниз, что вызывало проблемы с перегревом рычагов задней подвески, днища, диффузора и резины. Фактически командам пришлось полностью переделывать заднюю часть своих машин. Во-вторых, надо было оптимизировать работу двигателя. Ведь в выдувном диффузоре скорость выхлопных газов использовалась для увеличения прижимной силы, но когда пилот отпускал педаль акселератора, скорость выхлопных газов уменьшалась, а вместе с ней резко снижалась прижимная сила. Это приводило к нестабильному поведению.
Много лет назад, по свидетельству Андерсона, диффузор такого типа позволял повышать уровень прижимной сила на задней части машины по мере того, как гонщик открывает педаль газа. При этом центр давления смещался назад, обеспечивая лучшие сцепные свойства и более эффективный разгон. Когда же гонщик убавляет подачу топлива, центр давления смещается вперед, помогая избавляться от чрезмерного сноса передка на входе в поворот. Если такой диффузор работает в гармонии с другими узлами машины, эффект может быть очень мощный. Если же все это работает в противоречии друг с другом, как это нередко и бывает, то результат может быть просто кошмарны.
 McLaren и Mercedes GP так и не удалось справиться с этими проблемами.
В McLaren испытывали проблемы с перегревом и нестабильной работой системы на кочковатых трассах. На Гран При Великобритании MP4-25 с выдувным диффузором оказался значительно медленней, чем без нее.

А Mercedes GP пришлось долго ждать, пока ее французский поставщик Pyromeral Systems выполнит заказ на поставку специального негорючего материала, применяющегося в космических аппаратах.
«Когда машина возвращалась в боксы, она выглядела не так, как когда выезжала из них» – так прокомментировал Шумахер проблему с перегревом днища и диффузора.
 Что же представляет собой выдувной диффузор?
 Для начала хочу напомнить что такое задний диффузор. Это конструкция в задней части болида, в которой воздушный поток, проходящий под днищем, расширяется. Диффузор оптимизирует поток таким образом, чтобы увеличить его скорость и понизить давление под машиной, создавая при этом прижимную силу и уменьшая аэродинамическое сопротивление. И чем выше скорость в диффузоре, тем больше прижимной силы он генерирует.
 Благодаря стараниям ФИА, в стремлении сократить прижимную прижимную силу, размеры и форма диффузоров постоянно менялась. Инженеры неустанно искали новые способы добиться большей эффективности диффузоров. И не удивительно, ведь до 40 процентов прижимной силы генерируется именно с помощью заднего диффузора.
 В последние годы, для увеличения скорости воздушного потока в заднем диффузоре использовали поперечную планку, расположенную под задним антикрылом, для создания завихрения, которое как бы вытягивало воздух из заднего диффузора, увеличивая его скорость. Но в сезоне 2010 года, из-за увеличившихся размеров боковых понтонов , воздушный поток, идущий над диффузором сократился. Система Red Bull, с нижним расположение выхлопных труб, и направление выхлопных газов на боковые поверхности заднего диффузора призвана сократить эти потери.
 Вообще идея выдувного диффузора не нова. ЕЕ активно использовали в 80-х годах. Впервые она появилась в 1983 году на Renault RE40. Французы разъединили выходящие из турбокомпрессора трубы на три части, направили их в диффузор, что помогло ускорить поток в нем. У данной конструкции был существенный недостаток.

При снятии ноги с акселератора, скорость выхлопных газов сильно падала. Но в случае с турбодвигателями эта проблема решалась с помощью антилага. Устройства, раскручивающего турбину в момент уменьшения оборотов двигателя. При переходе на атмосферные агрегаты применять эту систему стало проблематично и про нее забыли.
 Ньюи возродил ее с поправкой на современные реалии. Основной поток выхлопных газов проходит по боковым поверхностям диффузора (с внешней стороны), а небольшая часть, через небольшие отверстия проходят через сам диффузор.

Однако, например, в Ferrari не решились использовать эти отверстия, и в диффузор вообще ничего не попадало (я имею в виду выхлопные газы). За счет большой скорости выхлопные газы, отрываясь от боковых поверхностей диффузора, соединялись с потоком воздуха, идущего через диффузор, и увеличивали его скорость. Тем самым увеличивалась скорость потока в самом диффузоре. Для того, чтобы при сбросе газа поток выхлопных газов резко не обрывался, были сделаны изменения в системе управления двигателем. Но это создавало большую тепловую нагрузку на двигатель и в полной мере эти настройки использовались только в квалификациях. Именно поэтому пилоты Red Bull были непобедимы в субботу.
Вот такая система. Гениальная по простоте, но сложная в применении.

Следующая статья будет о системе F-duct. Ждите.

При перепечатке материала не забывайте ставить ссылку на мой блог: Технические новости формулы 1

Комментариев нет:

Отправить комментарий