W Formule 1 strata jednej dziesiątej sekundy na okrążeniu to już przepaść. Stąd też praca nad właściwościami aerodynamicznymi samochodu F1 jest tak ważna. Jedynie zespoły posiadające własne tunele aerodynamiczne potrafią nadążyć za szybkimi zmianami w tej dziedzinie.
Podczas Grand Prix Niemiec na torze Hockenheim, podobnie jak w przypadku innych wyścigów, wpływ na czasy osiągane przez samochody ma nie tylko silnik i układ przeniesienia napędu. Najważniejsza jest aerodynamika.
“Wyścig wygrywa się w tunelu aerodynamicznym,” mówi Gavin Fisher, główny projektant w zespole Williams. “Na torze można jedynie przegrać.”
W Formule 1 czas to pieniądz, a czas kosztuje: eksperci oceniają, że nakład na rozwój aerodynamiki samochodu F1 sięga 15 procent rocznego budżetu zespołu. Droższe są jedynie silniki. Nowoczesny tunel aerodynamiczny kosztuje około 45 milionów euro. Mimo tego w ciągu ostatnich lat większość zespołów zafundowała sobie własne tunele. W siedzibie Williamsa w Groove (Wielka Brytania) wokół już istniejącego tunelu aerodynamicznego powstało nowoczesne centrum badań nad aerodynamiką – inwestycja w przyszłość.
“Pomimo zmian w przepisach,” mówi Patrick Head, główny inżynier Williamsa, “aerodynamika pozostanie jedną z najważniejszych dziedzin w Formule 1.”
Sercem nowoczesnego tunelu aerodynamicznego jest część testowa. Model samochodu umieszczony jest na stalowym pasie transmisyjnym, który udaje nawierzchnię toru. Technicy są w stanie przebadać praktycznie każdy czynnik, który może mieć wpływ na zachowanie samochodu na torze. Dr Antonia Terzi, główny specjalista do spraw aerodynamiki w Williamsie, uważa, że zastosowanie w pełni zsynchronizowanego, wieloosiowego systemu zbierania danych pozwala na „zwiększenie precyzji pomiarów o 30%”. Gigantyczny wiatrak z łopatkami z włókna węglowego osiąga prędkość 600 obrotów na minutę. Napędzane sześćdziesięciotonowym silnikiem o mocy trzech megawatów (4 000 koni mechanicznych) śmigło w ciągu 30 sekund wtłacza do części testowej powietrze o masie dziewięciu ton, z prędkością 300 km/h. Pas transmisyjny symuluje jazdę samochodu po torze – asfalt generuje zakłócenia, które mają wpływ na aerodynamikę.
Podczas testów w tunelu aerodynamicznym technicy zainteresowani są trzema parametrami: siłą docisku, oporem i „nurkowaniem” samochodu. Zwiększenie docisku pozwala na pokonywanie zakrętów z większymi prędkościami, ale za to powoduje zwiększony opór – co z kolei zmniejsza prędkość maksymalną. Podatność na ruchy wzdłużne nadwozia („nurkowanie”) pozwala z kolei przewidzieć zakłócenia na nierównościach, spowodowane zmienną odległością skrzydeł i płyty podłogowej od nawierzchni toru.
Nowoczesne tunele, jak ten używany przez Williamsa, mają przewagę w postaci testów modeli samochodów w skali 1:1. W wielu tunelach można badać tylko modele o rozmiarze nie przekraczającym 50-60 procent oryginału. Nie pozwala to na dokładne przebadanie wszystkich parametrów, jak np. przepływ powietrza wokół elementów zawieszenia czy kół. Inną metodą testowania jest umieszczenie w tunelu dwóch mniejszych modeli, jednego za drugim. W ten sposób bada się właściwości aerodynamiczne samochodu w czasie jazdy w „tunelu powietrznym” za poprzedzającym samochodem. Wysokość modeli nad nawierzchnią toru może być w każdej chwili zmieniana za pomocą zdalnego sterowania, z dokładnością do 0,01 milimetra. Koła, generujące około 1/3 oporu całego samochodu, są przymocowane na stałe rozpórkami do ścian tunelu.
By nie dać się łatwo konkurencji, wszyscy główni producenci samochodów mają do dyspozycji własne tunele aerodynamiczne. „Chociaż dzięki rosnącemu realizmowi komputerowych symulacji, coraz więcej parametrów można obliczać i badać komputerowo, w najbliższej przyszłości badania w tunelach aerodynamicznych pozostaną niezastąpione,” mówi doktor Christoph Lauterwasser z Centrum Technologii Allianz. „W przypadku samochodów osobowych chodzi przede wszystkim o zmniejszenie oporów powietrza i – co za tym idzie – zużycia paliwa. Poza tym bada się jeszcze inne kwestie, jak zminimalizowanie hałasu.”
Jak szybko nowinki aerodynamiczne przechodzą ze stadium testów w tunelu na tor, widać na przykładzie rozwoju Williamsa FW26. W poniedziałek po wyścigu o Grand Prix Monaco dyrektor techniczny Williamsa, Sam Michael, polecił inżynierom przeprowadzić poważne modyfikacje kilku elementów, w tym m.in.: osłon chłodnic, wlotów powietrza, chłodnic, pokrywy silnika, wylotów rur wydechowych, skrzydełek, płyty podłogowej, tylnego skrzydła, skrzydełek przy przedniej osi. Cztery wyścigi później, we Francji, wszystkie modyfikacje wcielono już w życie. Bez tunelu aerodynamicznego wprowadzenie wszystkich zmian możliwe byłoby dopiero na początku przyszłego sezonu.
Wspomniane modyfikacje kosztowały pracowników Williamsa zajmujących się tunelem aerodynamicznym 500 godzin pracy. Ocenia się, że wszyscy technicy d/s aerodynamiki spędzają 8 000 godzin rocznie na pracy przy tunelu. By w pełni wykorzystać dostępne środki, pracuje się na dwie, czasem nawet na trzy zmiany.
“Nasz tunel aerodynamiczny pozwala nam na doprowadzenie naszego samochodu niemal do perfekcji,” mówi Gavin Fischer. „Niewykorzystanie danych nam możliwości byłoby ogromnym błędem.”
Allianz Polska
