F1

Formuła 1: Jak Red Bull z Mercedesem na zawieszenia wojują

© Red Bull Content Pool
Mercedes W11 i Red Bull RB16 to dwa najlepsze bolidy w tym roku. Każdy z nich jest cudem techniki. Ale to nowinki związane z zawieszeniem dały im w tym sezonie najwięcej korzyści.
Autor Jakub Winiewski
W Mercedesie nowe rozwiązania pozwoliły właściwie wyjaśnić kwestię mistrzowskiego tytułu już na starcie sezonu, a Red Bullowi – jako jedynemu w stawce – wydrzeć Mercedesom zwycięstwo. Choć w każdym z tych bolidów wykorzystano wiele technicznych sztuczek, w obu przypadkach najistotniejsze z nich dotyczą zawieszenia – tylnego w W11 i przedniego w RB16.

Tylne zawieszenie Mercedesa W11

Tylne zawieszenie to skomplikowany zespół elementów. Na stosunkowo niewielkiej przestrzeni upakowane są górne i dolne wahacze oraz drążek amortyzatora. W tym miejscu objawił się geniusz inżynierów Mercedesa. Postanowili oni bowiem zmodyfikować ten obszar tak, aby nie zakłócać przepływu powietrza. Przesunęli ramiona dolnego wahacza do tyłu i zmniejszyli kąt między nimi.
Podnieśli je także, co pozwoliło powiększyć wolną przestrzeń pomiędzy podłogą i zawieszeniem. Górny wahacz także został podniesiony, dzięki czemu nie zmniejszyła się wielkość „komory” między górnym i dolnym wahaczem, której wielkość ma wpływ na ciśnienie przepływającego tędy powietrza. W tym miejscu podjęto duże ryzyko, ponieważ od wielkości wspomnianego kąta zależy położenie mocowań zawieszenia. Mocowania te są połączone ze strukturami zderzeniowymi i ich układ ma wpływ na to, jak zachowa się tylna część bolidu przy wibracjach lub zderzeniu. Mówiąc prościej: gdyby przesadzili, tylne zawieszenie mogłoby się w każdej chwili rozsypać. Z tego właśnie wynikały problemy Mercedesów na Red Bull Ringu – Lewis Hamilton i Valtteri Bottas najeżdżali na krawężniki, generując wibracje, które mogły uszkodzić omawiane elementy. Rozmieszczone w tylnej części samochodu czujniki wariowały, ponieważ poziom wibracji był wyższy, niż zwykle. Ponadto inne ułożenie elementów zawieszenia wymusiło inne ułożenie biegnących w ich wnętrzu przewodów, co także przyczyniło się do problemów ze wspomnianymi czujnikami.
Różne koncepcje, różne podejścia do kwestii aerodynamiki, różne sztuczki techniczne i jeden efekt – cud inżynierii.
Inżynierom ekipy z Brackley ryzyko jednak się opłaciło. Elementy zawieszenia zostały wzmocnione, nawet kosztem pogrubienia ich w niektórych miejscach, ponieważ zmiana ich kształtu i położenia sprawiła, że inaczej rozkładały się siły działające na zawieszenie i skrzynię biegów i inaczej trzeba było rozpraszać drgania. Z powodu zwiększonej sztywności tych elementów, więcej drgań docierało do skrzyni biegów. Mogło to zwiększyć ryzyko jej awarii. Jak przyznawali członkowie zespołu, wspomniane części wzmocniono nawet bardziej, niż było to konieczne według obliczeń. Choć grubsze elementy stawiają większy opór aerodynamiczny, jego wzrost wywołany ich pogrubieniem jest nadal mniejszy, niż jego spadek uzyskany dzięki przeniesieniu dolnych wahaczy i zmianie kąta wzajemnego ułożenia ich przednich i tylnych ramion. Uzyskane w ten sposób korzyści aerodynamiczne są nie do przecenienia, ponieważ teraz powietrze lepiej opływa tylne zawieszenie. Jego strumienie są bardziej uporządkowane i występuje w nich mniej zawirowań.
Zmiana ta dała Mercedesowi dwa dodatkowe dyfuzory. Dyfuzor to część podłogi bolidu pomagająca uzyskać docisk aerodynamiczny. Dzięki rozszerzającym się kanałom pod podłogą przepływające tamtędy powietrze ma dużo mniejsze ciśnienie niż to nad samochodem. Powoduje to jego przyssanie się do asfaltu. Po wprowadzeniu omówionych powyżej zmian w tylnym zawieszeniu przepływ powietrza w tym rejonie okazał się tak dobry, że prawą i lewą jego stronę można traktować jak dodatkowy prawy i lewy dyfuzor. Ciśnienie powietrza pod wahaczami jest bowiem znacznie niższe niż nad nimi, co przekłada się na wzrost docisku według tej samej zasady, co w „normalnym” dyfuzorze. Za zmianę szerokości kanału odpowiada krzywizna podłogi w tym miejscu oraz umieszczone pod wahaczem dodatkowe wybrzuszenie mające „ścisnąć” w tym miejscu strumień powietrza. W efekcie W11 dysponuje ogromnym dociskiem i jest bardzo szybki w zakrętach.

Przednie zawieszenie Red Bulla RB16

Red Bull nie pozostał dłużny Mercedesowi. Podniósł nieco tylne zawieszenie, co w pewnym stopniu przekłada się na identyczne korzyści, jak w przypadku W11, jednak w RB16 nie było takich problemów z czujnikami i wibracjami, jak w bolidach Hamiltona i Bottasa. Najciekawsze zmiany obecne są jednak w obszarze przedniego zawieszenia, które znacznie różni się od tego zastosowanego w zeszłorocznym samochodzie. W tegorocznym RB16 dolny wahacz składa się nie z dwóch, ale z trzech ramion. W poprzedniej konstrukcji austriackiej ekipy to górny wahacz miał taki układ, co także było nowinką. Oprócz różnicy w wahaczach, całe przednie zawieszenie RB16 położone jest niżej nad ziemią, niż w aucie z 2019. Dodatkowo tylne ramię znajduje się jeszcze niżej od przedniego. Mniejsze jest także pole przekroju przedniej części samochodu w tym miejscu. Dla jasności: zawieszenie jest zamontowane nisko nad ziemią, ale wysoko na przedniej części monokoku. To bardzo istotna kwestia. Taki układ niesie ze sobą wydatne korzyści mechaniczne i aerodynamiczne, ponieważ obniżony jest cały nos bolidu. Przednie ramię dolnego wahacza jest ponadto jedną częścią przechodzącą na wylot przez przód samochodu. Dzięki temu jest ono znacznie mocniejsze i wytrzymalsze, niż gdyby składało się oddzielnie z prawego i lewego elementu.
Niżej nad ziemią położone zawieszenie sprawia, że w ciasnych zakrętach, kiedy koła są mocno skręcone, nie zmniejsza się tak bardzo powierzchnia styku opony z asfaltem. Dzięki temu samochód ma lepszą trakcję i może szybciej pokonać zakręt. Jego wysokie umocowanie do monokoku sprawia z kolei, że można wysoko umieścić amortyzatory wraz z ich osprzętem. Dzięki temu część monokoku pod nimi może być stosunkowo mała. Pozwala to lepiej ukierunkować przepływ powietrza wokół podłogi – nad nią i pod nią. Strumień pod podłogą jest dzięki temu szybszy, co przekłada się na większy docisk zgodnie z zasadą działania dyfuzora. Strumień nad nią z kolei lepiej przylega do krzywizn bocznych części samochodu, dzięki czemu mniejsze są opory aerodynamiczne, a zatem większa jest prędkość.
Rozwiązanie zastosowane przez Red Bulla sprawia, że przód bolidu naturalnie jest nisko, ale podczas jazdy obniża się jeszcze bardziej z powodu działających na niego sił. Gwoli wyjaśnienia: zjawisko to ma miejsce w każdym bolidzie, po prostu w RB16 dzięki specyficznej konstrukcji zawieszenia jest bardziej nasilone. Pomaga to w kwestiach aerodynamicznych, ponieważ dzięki temu przednie skrzydło jest bliżej asfaltu. Sprawia to, że nie tylko wytwarza ono docisk poprzez odchylanie strug powietrza nad nim w górę, ale też poprzez przysysanie się do asfaltu dzięki rozszerzającym się kanałom tworzonym przez spodnie strony jego płatów. Zatem przednie skrzydło jest kolejnym elementem działającym jak dyfuzor. Pomaga ono także ukierunkować przepływ powietrza wokół przednich kół i dalej reszty bolidu, co zmniejsza opór aerodynamiczny. Wszystko to sprawia, że RB16 jako jedyny może w sprzyjających warunkach zagrozić Mercedesom.
Jak widać, sekret szybkości dwóch najlepszych w tym roku samochodów kryje się w zawieszeniu. Różne koncepcje, różne podejścia do kwestii aerodynamiki, różne sztuczki techniczne i jeden efekt – cud inżynierii.
***
Autor tekstu prowadzi vloga Ze świata F1 na YouTube.
F1 · 3 min
Życie śrubki z bolidu F1