Аэродинамика
- Frontal pressure, or the effect created by a vehicle body pushing air out of the way.
- Rear vacuum, or the effect created by air not being able to fill the hole left by the vehicle body.
- Boundary layer, or the effect of friction created by slow moving air at the surface of the vehicle body.
Between these three forces, we can describe most of the interactions of the airflow with a vehicle body.
Diagram D2. Rear Vacuum (Also known as flow detachment) is another form of drag where the air the vehicle is passing through cannot fill the space of the hole left behind by the vehicle, leading to what amounts to a vacuum.
Flow detachment applies only to the “rear vacuum” portion of the drag forces and has a greater and greater negative effect as vehicle speed increases. In fact, the drag increase with the square of the vehicle speed, so more and more horsepower is needed to push a vehicle through the air as its speed rises.
Сила, создаваемая задним вакуумом, превышает силу, создаваемую лобовым давлением, поэтому есть очень веская причина минимизировать масштаб вакуума, создаваемого в задней части автомобиля.
There is another aero device which helps to prevent air to flow underside of the car. Name of this device is front vortex generator. Canards, together with vortex generators, generate strong vortices that travel down the sides of the car and act as a barrier. If the generators are positioned correctly, these strong vortices act in way to keep high-pressure air around the car from entering the low-pressure underbody region, thus maintaining more downforce.
Задача конструкторов – создать болид с идеальным балансом прижимной силы и скорости.
Ситуация меняется, если вы находитесь в потоке и следуете за другим болидом. В этом случае лидер берет на себя весь воздушный «удар» и оставляет за своим болидом турбулентный аэродинамический след – «воздушный мешок» – длиной до 100 метров.
Лидер сталкивается со статичным "спокойным" воздухом, оставляя турбулентный след
Преследователь движется в уже возмущенном и разряженном потоке воздуха
Воздух в этом «мешке» более разряжен и уже не стоит на месте: значительная его часть отбросилась антикрыльями вверх и по сторонам, а другая часть стала двигаться в направлении движения машин. То есть преследующий лидера болид испытывает значительно меньшее сопротивление воздуха (около 25% от нормального).
И вот теперь надо задать главный вопрос: хорошо это или плохо?
На прямом участке трассы это, определенно, хорошо. За счет меньшего лобового сопротивления вы получаете значительную прибавку в скорости и можете обогнать лидера. Это и называется эффектом «слип-стрима». Однако даже тут надо понимать, что вся аэродинамика болида в зоне слип-стрима работает с меньшей эффективностью.
В полной степени влияние «грязного» воздуха пилоты ощущают в поворотах. Заднее антикрыло лидера откидывает воздух наверх, не создавая больших проблем для преследователя. Пилот просто должен понимать, что в повороте прижимная сила будет меньше обычной.
Заднее крыло лидера поднимает поток воздуха и снижает лобовое сопротивление преследователя, не доставляя ему значительных проблем
Переднее же крыло создает очень сложные турбулентные завихрения, которые не только снижают эффективность всей аэродинамики преследующей машины, но и дополнительно дестабилизируют ее. Именно такой эффект и принято называть «грязным» воздухом. Поворот еще больше усугубляет ситуацию и велики шансы просто «потерять» машину.
Переднее крыло и колеса лидера создают турбулентную зону, которая нарушает всю работу аэродинамики преследователя, что может полностью дестабилизировать болид
Despite the common perception that the loss in aerodynamic performance is the largest detriment of ‘dirty air’, it is cooling that can often be a bigger issue for the following car. ‘When drivers are following another car, they are pushing hard and pushing components like the engine and brakes to the limits,’ explains Chilvers. ‘If you start to get lower total pressure going to the car, it starts to affect all of the cooling systems as well.’ This means that the radiators cannot work sufficiently, airflow going through the brake ducts are insufficient, etc. All of that causes overheating of all of the systems and that is why the drivers have to generally back off just to manage those systems.
. The strongest correlations between lap time and car performance parameters are the power-to-weight ratio and the downforce-to-drag ratio. https://nasaspeed.news/tech/aero/understanding-airflow-knowing-a-few-principles-of-how-air-flows-past-a-car-can-help-you-make-improvements-that-really-work/