Граунд-эффект: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
→Предпосылки: Пропеллер -> вентилятор и более мелкие правки |
→История применения: Дополнения |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
{{о|аэродинамике автомобилей|эффекте |
{{о|аэродинамике автомобилей|эффекте близости поверхности в авиации|Экранный эффект}} |
||
'''Граунд-эффект''' ({{lang-en|Ground effect}} — эффект близости поверхности, '''эффект земли'''<ref> |
'''Граунд-эффект''' ({{lang-en|Ground effect}} — эффект близости поверхности, '''эффект земли'''<ref>{{Cite web|url=http://www.ussr-autosport.ru/vocabulary.html|title=Терминология|author={{s|Рогачев А. А}}|website=Автоспорт в СССР|date=|publisher=|accessdate=2017-04-25}}</ref>) — 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<ref>{{Книга|автор={{s|Кобыскан А. С.}}|часть=Словарь современной автоспортивной терминологии|заглавие=Лексикографические штудии 2014|ссылка=https://books.google.ru/books?id=MOLSCwAAQBAJ&pg=PA110&dq=%22%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B4-%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%22&hl=ru#v=onepage&q=%22%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B4-%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%22&f=false|ответственный=отв. ред. {{s|Пятаева Н. В}}|издание=|место=Москва-Берлин|издательство=Директ-Медиа|год=2016|страницы=110|страниц=443|isbn=978-5-4475-6096-6|isbn2=}}</ref>. |
||
== Предпосылки == |
== 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 |
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 применение [[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 обеспечения прижимной силы поверхности создают дополнительное [[лобовое сопротивление]], снижающее скорость автомобиля при движении по прямой. Конструкторы пытались исправить этот недостаток путём управления [[Угол атаки|углом атаки]] антикрыльев, но вскоре подвижные антикрылья были запрещены [[Международная автомобильная федерация|Международной автомобильной федерацией]] (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 |
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 возникает область пониженного давления, создающая дополнительную прижимную силу. Ещё одним способом снизить давление воздуха под автомобилем является активное откачивание его из этой зоны с помощью [[Вентилятор|вентилятора]]<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 и недостатки == |
||
| Строка 25: | Строка 25: | ||
[[Файл:2001 Goodwood Festival of Speed Brabham BT46B Fan car.jpg|250px|thumb|{{S|Brabham BT46B}} "автомобиль-пылесос"]] |
[[Файл:2001 Goodwood Festival of Speed Brabham BT46B Fan car.jpg|250px|thumb|{{S|Brabham BT46B}} "автомобиль-пылесос"]] |
||
В 1978 году использовать вентилятор для создания граунд-эффекта попытался [[Марри, Гордон|Гордон Марри]], конструктор команды [[Брэбем (команда Формулы-1)|Брэбем]], в 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 |
В 1978 году использовать вентилятор для создания граунд-эффекта попытался [[Марри, Гордон|Гордон Марри]], конструктор команды [[Брэбем (команда Формулы-1)|Брэбем]], в 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. |
||
Уже в следующем 1979 году граунд-эффект стали использовать и другие команды Формулы-1. На несколько лет он стал фактором, определяющим внешний вид и характеристики автомобилей Формулы-1. Но к достоинствам граунд-эффекта прилагались и его недостатки. Эффективность прижима зависела от стабильности зазора между днищем автомобиля и поверхностью трассы. Неидеальная аэродинамика приводила к продольным колебаниям автомобиля в движении — он качался с носа на корму и обратно. С этими проблемами боролись путём использования предельно жёсткой подвески, из-за чего пилоты гоночных автомобилей испытывали сильную тряску. Повышение скорости прохождения поворотов привело к увеличению поперечных перегрузок, которые начали превышать выносливость пилотов, вызывая кратковременные потери сознания. Подскок автомобиля на любой неровности или касание трассы днищем приводили к внезапному исчезновению прижимной силы и потере управления автомобилем. |
|||
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:Tyrrell 019 (cropped version).jpg|слева|мини|250x250пкс|Tyrrell 019 — первый автомобиль Формулы-1, получивший приподнятый «ангедральный нос»]] |
|||
Эти факторы вели к повышению аварийности, в результате чего FIA были предприняты изменения в правилах, ограничивающие использование граунд-эффекта: в 1981 году были запрещены эластичные «юбки» и установлен минимальный [[дорожный просвет]] 60 мм. А с 1983 года правила предписывают гоночным автомобилям иметь плоское днище от передней до задней оси<ref>{{Cite news|title=Техническое ретро: Ф1 от эры «граунд-эффекта» до конца XX века|author=Мэтт Соммерфилд|url=https://ru.motorsport.com/f1/news/tekhnicheskoe-retro-f1-ot-ery-graund-effekta-do-kontsa-xx-veka-874950/|work=Motorsport.com|date=2017-02-19|accessdate=2017-04-25}}</ref>. Несмотря на эти ограничения, граунд-эффект продолжает использоваться для создания дополнительной прижимной силы наряду с антикрыльями и спойлерами. Для ускорения проходящего под автомобилем воздушного потока используются приподнятая носовая часть автомобиля и расположенный позади задней оси [[Диффузор (автомобиль)|диффузор]]<ref name=":0" />. |
|||
[[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.]] |
||
== Перспективы == |
|||
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<ref>[http://www.indycar.com/News/2017/03/03-29-New-car-design-update 2018 new Indycar concept]</ref>. |
|||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
Версия от 09:34, 25 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 применение антикрыльев и спойлеров, использующих для создания прижимной силы поток воздуха, проходящий над корпусом автомобиля. Однако, это решение имеет существенный недостаток: используемые для обеспечения прижимной силы поверхности создают дополнительное лобовое сопротивление, снижающее скорость автомобиля при движении по прямой. Конструкторы пытались исправить этот недостаток путём управления углом атаки антикрыльев, но вскоре подвижные антикрылья были запрещены Международной автомобильной федерацией (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 возникает область пониженного давления, создающая дополнительную прижимную силу. Ещё одним способом снизить давление воздуха под автомобилем является активное откачивание его из этой зоны с помощью вентилятора[3].
Достоинства и недостатки
Достоинства
- Создание существенной прижимной силы практически без увеличения лобового сопротивления автомобиля.
- При создании разрежения под автомобилем с помощью вентилятора, 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.
- Вентилятор, 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 вентиляторов 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 вентиляторов 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 вентилятор для создания граунд-эффекта попытался Гордон Марри, конструктор команды Брэбем, в 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.
Уже в следующем 1979 году граунд-эффект стали использовать и другие команды Формулы-1. На несколько лет он стал фактором, определяющим внешний вид и характеристики автомобилей Формулы-1. Но к достоинствам граунд-эффекта прилагались и его недостатки. Эффективность прижима зависела от стабильности зазора между днищем автомобиля и поверхностью трассы. Неидеальная аэродинамика приводила к продольным колебаниям автомобиля в движении — он качался с носа на корму и обратно. С этими проблемами боролись путём использования предельно жёсткой подвески, из-за чего пилоты гоночных автомобилей испытывали сильную тряску. Повышение скорости прохождения поворотов привело к увеличению поперечных перегрузок, которые начали превышать выносливость пилотов, вызывая кратковременные потери сознания. Подскок автомобиля на любой неровности или касание трассы днищем приводили к внезапному исчезновению прижимной силы и потере управления автомобилем.
.jpg)
Эти факторы вели к повышению аварийности, в результате чего FIA были предприняты изменения в правилах, ограничивающие использование граунд-эффекта: в 1981 году были запрещены эластичные «юбки» и установлен минимальный дорожный просвет 60 мм. А с 1983 года правила предписывают гоночным автомобилям иметь плоское днище от передней до задней оси[5]. Несмотря на эти ограничения, граунд-эффект продолжает использоваться для создания дополнительной прижимной силы наряду с антикрыльями и спойлерами. Для ускорения проходящего под автомобилем воздушного потока используются приподнятая носовая часть автомобиля и расположенный позади задней оси диффузор[3].
Перспективы
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[6].
Примечания
- ↑ Рогачев А. А. Терминология. Автоспорт в СССР. Дата обращения: 25 апреля 2017.
- ↑ 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.
- ↑ Мэтт Соммерфилд (2017-02-19). "Техническое ретро: Ф1 от эры «граунд-эффекта» до конца XX века". Motorsport.com. Дата обращения: 25 апреля 2017.
- ↑ 2018 new Indycar concept