Граунд-эффект: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Викидим (обсуждение | вклад) →Преамбула: дополнение |
→Предпосылки: Дополнения, уточнения. Продолжение следует |
||
| Строка 5: | Строка 5: | ||
В 1960-е годы создатели гоночных автомобилей стали обращать внимание на роль аэродинамики при движении автомобиля по трассе. Использование аэродинамических сил для прижима шин автомобиля к поверхности трассы позволяло проходить повороты на более высокой скорости. Наиболее очевидным решением было использование [[Антикрыло|антикрыльев]] и [[Спойлер (автомобили)|спойлеров]], использующих для создания прижимной силы поток воздуха, проходящий над корпусом автомобиля. Однако, это решение имеет существенный недостаток: используемые для создания прижимной силы поверхности создают дополнительное [[лобовое сопротивление]]. Конструкторы пытались исправить этот недостаток путём управления [[Угол атаки|углом атаки]] антикрыльев, но вскоре подвижные антикрылья были запрещены [[Международная автомобильная федерация|FIA]]. |
В 1960-е годы создатели гоночных автомобилей стали обращать внимание на роль аэродинамики при движении автомобиля по трассе. Использование аэродинамических сил для прижима шин автомобиля к поверхности трассы позволяло проходить повороты на более высокой скорости. Наиболее очевидным решением было использование [[Антикрыло|антикрыльев]] и [[Спойлер (автомобили)|спойлеров]], использующих для создания прижимной силы поток воздуха, проходящий над корпусом автомобиля. Однако, это решение имеет существенный недостаток: используемые для создания прижимной силы поверхности создают дополнительное [[лобовое сопротивление]]. Конструкторы пытались исправить этот недостаток путём управления [[Угол атаки|углом атаки]] антикрыльев, но вскоре подвижные антикрылья были запрещены [[Международная автомобильная федерация|FIA]]. |
||
Другой возможностью создания прижимной силы являлось использование воздушного пространства под днищем автомобиля. Если обеспечить ускорение проходящего этим путём воздуха, то вследствие [[Эффект Вентури|эффекта Вентури]] под автомобилем создаётся область пониженного давления, обеспечивающая дополнительную прижимную силу. |
Другой возможностью создания прижимной силы являлось использование воздушного пространства под днищем автомобиля. Если обеспечить ускорение проходящего этим путём воздуха, то вследствие [[Эффект Вентури|эффекта Вентури]] под автомобилем создаётся область пониженного давления, обеспечивающая дополнительную прижимную силу. Ещё одним способом снизить давление воздуха под автомобилем является активное откачивание его с помощью пропеллеров<ref name=":0">{{Cite web|url=http://www.f1-portal.ru/index.php?id_news=4118|title=История о чайнике, утюге и пылесосе|author=Андрей Глушко|website=F1-Portal.ru|date=2010-01-27|accessdate=2017-04-24}}</ref>. |
||
== Достоинства и недостатки == |
|||
=== Достоинства === |
|||
* Создание существенной прижимной силы практически без увеличения лобового сопротивления автомобиля. |
|||
* При создании разрежения под автомобилем с помощью пропеллера, прижимная сила не зависит от скорости движения, что даёт дополнительное преимущество при прохождении поворотов. |
|||
=== Недостатки === |
|||
* Граунд-эффект весьма чувствителен к зазору между днищем автомобиля и поверхностью трассы. Чтобы обеспечить постоянство зазора, приходится применять предельно жёсткую подвеску, что снижает комфорт водителя. |
|||
* При подскоке автомобиля на любой неровности трассы происходит потеря прижимной силы и, как следствие, управляемости. Это может привести к аварии с тяжёлыми последствиями. |
|||
* Пропеллер, создающий разрежение под автомобилем, затягивает пыль и мусор с поверхности трассы и отбрасывает их назад, что представляет опасность для преследующих автомобиль соперников. |
|||
== История применения == |
== История применения == |
||
[[Файл:Chaparral 2J rear-left 2005 Monterey Historic.jpg|мини|Chaparral 2J, вид сзади. На левом борту видна «юбка» из [[Поликарбонаты|поликарбоната]], изолирующая воздушное пространство под автомобилем]] |
[[Файл:Chaparral 2J rear-left 2005 Monterey Historic.jpg|мини|{{S|Chaparral 2J}}, вид сзади. На левом борту видна «юбка» из [[Поликарбонаты|поликарбоната]], изолирующая воздушное пространство под автомобилем|250x250пкс]] |
||
Первым конструктором гоночных автомобилей, пытавшимся использовать граунд-эффект, был {{Не переведено 5|Холл, Джим (автогонщик)|Джим Холл|4=Jim Hall (racing driver)}}. В 1961 году он применил на своём автомобиле {{Не переведено 5|Chaparral|Chaparral|4=Chaparral Cars}} специальный профиль днища, но не добился успеха, а в 1970 создал модификацию |
Первым конструктором гоночных автомобилей, пытавшимся использовать граунд-эффект, был {{Не переведено 5|Холл, Джим (автогонщик)|Джим Холл|4=Jim Hall (racing driver)}}. В 1961 году он применил на своём автомобиле {{Не переведено 5|Chaparral|Chaparral|4=Chaparral Cars}} специальный профиль днища, но не добился успеха, а в 1970 создал модификацию {{S|Chaparral 2J}}, в которой граунд-эффект создавался парой откачивающих воздух пропеллеров с приводом от отдельного двигателя. В этой модели впервые была применена «юбка», прикрывающая с боков зазор между автомобилем и поверхностью трассы. Автомобиль принял участие в гонках {{Не переведено 5|Can-Am|4=Can-Am}} и показал лучший результат в квалификации, но не добился побед из-за технических неполадок. По окончании сезона {{S|Chaparral 2J}} был запрещён {{Не переведено 5|Американский клуб спортивных автомобилей|Американским клубом спортивных автомобилей|4=Sports Car Club of America}} из-за жалоб соперников на вылетающие из пропеллеров камни и нарушение правил [[Международная автомобильная федерация|FIA]], запрещающих подвижные аэродинамические устройства<ref>{{Книга|автор=Richard Falconer with Doug Nye|заглавие=Chaparral: Complete History of Jim Hall's Chaparral Race Cars 1961-1970|место=London|издательство=Motorbooks International|год=1992|allpages=208|isbn=9780879386078}}</ref>. |
||
[[Файл:Takuma Sato demonstrating Lotus 78 2010 Japan.jpg|слева|мини|250x250пкс|[[Сато, Такума|Такума Сато]] демонстрирует {{S|Lotus 78}} (2010 год)]] |
|||
Следующим примером эффективного использования граунд-эффекта стал автомобиль [[Lotus 78|Lotus-78]], созданный под руководством [[Чепмен, Колин|Колина Чепмена]] для участия в гонках [[Формула-1|Формулы-1]] в 1977 году. В конструкции автомобиля использовался специальный профиль днища, подобный перевёрнутому крылу самолёта, для ускорения потока воздуха и эластичные «юбки» по бокам, изолирующие воздушное пространство под автомобилем. Автомобиль оказался удачным и выиграл пять заездов в 1977 году и ещё два в 1978 году, после чего был заменён усовершенствованной моделью [[Lotus 79|Lotus-79]], также использовавшей граунд-эффект. |
|||
[[Файл:2001 Goodwood Festival of Speed Brabham BT46B Fan car.jpg|250px|thumb| |
[[Файл:2001 Goodwood Festival of Speed Brabham BT46B Fan car.jpg|250px|thumb|{{S|Brabham BT46B}} "автомобиль-пылесос"]] |
||
В 1978 году использовать граунд-эффект, создаваемый пропеллером, попытался [[Марри, Гордон|Гордон Марри]] при создании модели [[Brabham BT46|Brabham BT46В]]. Он пошёл на хитрость и объявил вентилятор элементом системы охлаждения двигателя. Автомобиль победил в первой же гонке, но был снят с дальнейших соревнований из-за жалоб соперников, повторив судьбу {{S|Chaparral 2J}}. В результате Lotus-79 оказался вне конкуренции и принёс команде [[Лотус (автогоночная команда)|Лотус]] победу в сезоне<ref name=":0" />. |
|||
[[Файл:2005 A1GP Brands Hatch Katsuake Kubota Lotus 78.jpg|250px|thumb|слева|[[Lotus 78]] в 2005 г.]] |
|||
Позже повторить эту конструкцию пытался [[Марри, Гордон|Гордон Марри]] при создании [[Brabham BT46]] 1978 году. Он пошёл на хитрость и объявил вентилятор элементом системы охлаждения двигателя. Машина победила в первой же гонке, но снята с дальнейших соревнований, так как ФИА определила вентилятор как подвижный аэродинамический элемент, запрещенный правилами. |
|||
Следующим граунд-эффект применил [[Колин Чепмен]], автоконструктор, основатель автомобильной компании [[Lotus Cars|Lotus]] в 1978 г на машине Lotus-78, уже без использования подвижным элементов. Решение было скопировано другими конструкторами в следующем году и широко распространилось в 1980-е гг. |
|||
Малая изученность явления приводила к нестабильной работе машины, которые колебалась в продольной плоскости, «приседая» с носа на корму и обратно. С этим пробовали бороться применением жёстких настроек подвески, однако подобное решение приводило к крайне некомфортной езде, когда пилот воспринимал своим телом буквально каждую неровность, что крайне выматывало гонщиков. Кроме малой изученности самого граунд-эффекта, к нестабильной работе машины приводило неровное дорожное покрытие, когда подскакивая на неровностях или езде по поребрикам, автомобили отрывали нос от асфальта и пропускали под днище большие массы воздуха. Получавшаяся воздушная подушка способствовала дальнейшему подъему и неуправляемому взлету автомобиля с последующей аварией. Наиболее известный случай произошел на гонке [[24 часа Ле-Мана 1999]] года, когда автомобиль «Мерседес», имевший недостаточную загруженность носа, на небольшом переломе трассы в конце прямой Унодьер, взлетел и пролетел кувыркаясь несколько десятков метров. Первый случай произошел во время практических заездов, второй во время гонки. Руководство решило снять оставшиеся машины, несмотря на их лидирование, во избежание возможных инцидентов. Первые два, по счастливой случайности, закончились благополучно. |
Уже в следующем 1979 году граунд-эффект стали использовать и другие команды Формулы-1. Малая изученность явления приводила к нестабильной работе машины, которые колебалась в продольной плоскости, «приседая» с носа на корму и обратно. С этим пробовали бороться применением жёстких настроек подвески, однако подобное решение приводило к крайне некомфортной езде, когда пилот воспринимал своим телом буквально каждую неровность, что крайне выматывало гонщиков. Кроме малой изученности самого граунд-эффекта, к нестабильной работе машины приводило неровное дорожное покрытие, когда подскакивая на неровностях или езде по поребрикам, автомобили отрывали нос от асфальта и пропускали под днище большие массы воздуха. Получавшаяся воздушная подушка способствовала дальнейшему подъему и неуправляемому взлету автомобиля с последующей аварией. Наиболее известный случай произошел на гонке [[24 часа Ле-Мана 1999]] года, когда автомобиль «Мерседес», имевший недостаточную загруженность носа, на небольшом переломе трассы в конце прямой Унодьер, взлетел и пролетел кувыркаясь несколько десятков метров. Первый случай произошел во время практических заездов, второй во время гонки. Руководство решило снять оставшиеся машины, несмотря на их лидирование, во избежание возможных инцидентов. Первые два, по счастливой случайности, закончились благополучно. |
||
[[Файл:Mercedes-Benz CLR rear 2009 Nurburgring.jpg|250px|thumb|справа|Mercedes-Benz_CLR, выступавший в 24 часах Ле-Мана 1999 года.]] |
[[Файл:Mercedes-Benz CLR rear 2009 Nurburgring.jpg|250px|thumb|справа|Mercedes-Benz_CLR, выступавший в 24 часах Ле-Мана 1999 года.]] |
||
Версия от 23:36, 24 апреля 2017
Граунд-эффект (англ. Ground effect — эффект близости поверхности, эффект земли[1]) — влияние близости подстилающей поверхности на аэродинамические характеристики движущегося над ней тела. В автоспорте под этим понимают создание разрежения между днищем автомобиля и поверхностью трассы с целью создания дополнительной прижимной силы[2].
Предпосылки
В 1960-е годы создатели гоночных автомобилей стали обращать внимание на роль аэродинамики при движении автомобиля по трассе. Использование аэродинамических сил для прижима шин автомобиля к поверхности трассы позволяло проходить повороты на более высокой скорости. Наиболее очевидным решением было использование антикрыльев и спойлеров, использующих для создания прижимной силы поток воздуха, проходящий над корпусом автомобиля. Однако, это решение имеет существенный недостаток: используемые для создания прижимной силы поверхности создают дополнительное лобовое сопротивление. Конструкторы пытались исправить этот недостаток путём управления углом атаки антикрыльев, но вскоре подвижные антикрылья были запрещены FIA.
Другой возможностью создания прижимной силы являлось использование воздушного пространства под днищем автомобиля. Если обеспечить ускорение проходящего этим путём воздуха, то вследствие эффекта Вентури под автомобилем создаётся область пониженного давления, обеспечивающая дополнительную прижимную силу. Ещё одним способом снизить давление воздуха под автомобилем является активное откачивание его с помощью пропеллеров[3].
Достоинства и недостатки
Достоинства
- Создание существенной прижимной силы практически без увеличения лобового сопротивления автомобиля.
- При создании разрежения под автомобилем с помощью пропеллера, прижимная сила не зависит от скорости движения, что даёт дополнительное преимущество при прохождении поворотов.
Недостатки
- Граунд-эффект весьма чувствителен к зазору между днищем автомобиля и поверхностью трассы. Чтобы обеспечить постоянство зазора, приходится применять предельно жёсткую подвеску, что снижает комфорт водителя.
- При подскоке автомобиля на любой неровности трассы происходит потеря прижимной силы и, как следствие, управляемости. Это может привести к аварии с тяжёлыми последствиями.
- Пропеллер, создающий разрежение под автомобилем, затягивает пыль и мусор с поверхности трассы и отбрасывает их назад, что представляет опасность для преследующих автомобиль соперников.
История применения
Первым конструктором гоночных автомобилей, пытавшимся использовать граунд-эффект, был Джим Холл[англ.]. В 1961 году он применил на своём автомобиле Chaparral[англ.] специальный профиль днища, но не добился успеха, а в 1970 создал модификацию Chaparral 2J, в которой граунд-эффект создавался парой откачивающих воздух пропеллеров с приводом от отдельного двигателя. В этой модели впервые была применена «юбка», прикрывающая с боков зазор между автомобилем и поверхностью трассы. Автомобиль принял участие в гонках Can-Am[англ.] и показал лучший результат в квалификации, но не добился побед из-за технических неполадок. По окончании сезона Chaparral 2J был запрещён Американским клубом спортивных автомобилей[англ.] из-за жалоб соперников на вылетающие из пропеллеров камни и нарушение правил FIA, запрещающих подвижные аэродинамические устройства[4].
Следующим примером эффективного использования граунд-эффекта стал автомобиль Lotus-78, созданный под руководством Колина Чепмена для участия в гонках Формулы-1 в 1977 году. В конструкции автомобиля использовался специальный профиль днища, подобный перевёрнутому крылу самолёта, для ускорения потока воздуха и эластичные «юбки» по бокам, изолирующие воздушное пространство под автомобилем. Автомобиль оказался удачным и выиграл пять заездов в 1977 году и ещё два в 1978 году, после чего был заменён усовершенствованной моделью Lotus-79, также использовавшей граунд-эффект.
В 1978 году использовать граунд-эффект, создаваемый пропеллером, попытался Гордон Марри при создании модели Brabham BT46В. Он пошёл на хитрость и объявил вентилятор элементом системы охлаждения двигателя. Автомобиль победил в первой же гонке, но был снят с дальнейших соревнований из-за жалоб соперников, повторив судьбу Chaparral 2J. В результате Lotus-79 оказался вне конкуренции и принёс команде Лотус победу в сезоне[3].
Уже в следующем 1979 году граунд-эффект стали использовать и другие команды Формулы-1. Малая изученность явления приводила к нестабильной работе машины, которые колебалась в продольной плоскости, «приседая» с носа на корму и обратно. С этим пробовали бороться применением жёстких настроек подвески, однако подобное решение приводило к крайне некомфортной езде, когда пилот воспринимал своим телом буквально каждую неровность, что крайне выматывало гонщиков. Кроме малой изученности самого граунд-эффекта, к нестабильной работе машины приводило неровное дорожное покрытие, когда подскакивая на неровностях или езде по поребрикам, автомобили отрывали нос от асфальта и пропускали под днище большие массы воздуха. Получавшаяся воздушная подушка способствовала дальнейшему подъему и неуправляемому взлету автомобиля с последующей аварией. Наиболее известный случай произошел на гонке 24 часа Ле-Мана 1999 года, когда автомобиль «Мерседес», имевший недостаточную загруженность носа, на небольшом переломе трассы в конце прямой Унодьер, взлетел и пролетел кувыркаясь несколько десятков метров. Первый случай произошел во время практических заездов, второй во время гонки. Руководство решило снять оставшиеся машины, несмотря на их лидирование, во избежание возможных инцидентов. Первые два, по счастливой случайности, закончились благополучно.
После этого и других случаев ФИА с большой настороженностью относится к граунд-эффекту, принимая различные меры для его уменьшения. Однако широкое распространение различных аэродинамических элементов на современных гоночных машинах приводит к образованию больших воздушных завихрений за машинами. Это затрудняет их преследование и обгон соперниками, что приводит к существенному снижению зрелищности автогонок. Граунд-эффект, безразличный к таким возмущениям, может уменьшить нужду в большом числе антикрыльев, открылков и спойлеров и улучшить ситуацию со зрелищностью. С 2018 г. в серии Indycar решено вновь прибегнуть к широкому использованию граунд-эффекта[5].
Примечания
- ↑ Автоспорт в СССР. Терминология.
- ↑ Кобыскан А. С. Словарь современной автоспортивной терминологии // Лексикографические штудии 2014 / отв. ред. Пятаева Н. В. — Москва-Берлин: Директ-Медиа, 2016. — С. 110. — 443 с. — ISBN 978-5-4475-6096-6.
- ↑ 1 2 Андрей Глушко. История о чайнике, утюге и пылесосе. F1-Portal.ru (27 января 2010). Дата обращения: 24 апреля 2017.
- ↑ Richard Falconer with Doug Nye. Chaparral: Complete History of Jim Hall's Chaparral Race Cars 1961-1970. — London: Motorbooks International, 1992. — 208 p. — ISBN 9780879386078.
- ↑ 2018 new Indycar concept