F1
Formuła 1 technicznie: Do czego służy przednie skrzydło?
Przednie skrzydło to obecnie jeden z najważniejszych elementów bolidu Formuły 1, ale nie zawsze tak było. Poznajmy jego zastosowanie i historię.
Pierwsze lata
W początkach swojego istnienia Formuła 1 była kategorią niemal stricte silnikową - jeśli dany samochód miał otwarty kokpit, odkryte koła i silnik odpowiadający regulaminowi, mógł być bolidem F1. Nikt wówczas nie myślał o skrzydłach i taki stan rzeczy utrzymywał się aż do lat 60. Wówczas niższe i smuklejsze maszyny zaczęto wyposażać w niewielkie lotki na wlotach powietrza do chłodnic, które w tamtych czasach umieszczone były z przodu, a nie, jak dziś, po bokach auta. Na bardziej radykalne rozwiązanie zdecydował się w 1968 r. jeden z największych wizjonerów w historii F1 - Colin Chapman.
3 min
Jak stworzyć bolid F1?
Rurki, druty i prowizorka
Na GP Monako 1968, a więc w wyścigu wymagającym szczególnie dużej siły docisku, dowodzony przez Chapmana Lotus przybył wyposażony w bolidy z dodatkowymi elementami. Do zawieszenia i skrzyni biegów miały przymocowane pionowe metalowe rurki, na których szczycie znajdowały się skrzydła. Były one odwrócone do góry nogami w porównaniu np. do skrzydeł samolotów, aby dzięki temu generowana przez nie siła nośna kierowała się w dół, a więc stała się siłą docisku. Pomysł okazał się trafiony, a prowadzący Lotusa 49 Graham Hill wygrał tamte zawody. Władze Formuły 1 szybko jednak dostrzegły niebezpieczeństwo takiego rozwiązania - wątłe rurki usztywnione naciągami z drutu przywodziły na myśl samoloty z I wojny światowej, a potencjalnych efektach ich połamania przy uderzeniu z dużą prędkością w przeszkodę nikt nawet nie chciał myśleć. Nic więc dziwnego, że szybko zdelegalizowano takie mocowania skrzydeł, jednak ziarno zostało już zasiane.
Podatny grunt
Inżynierowie z innych zespołów nie potrzebowali wiele czasu, aby dostrzec korzyści, które dawało zamontowanie skrzydeł i opracować własne rozwiązania. Po zakazaniu stosowania wysokich podpórek ewolucja bolidów F1 poszła w kierunku coraz większych płatów mocowanych z przodu bezpośrednio do nosa auta, a z tyłu - do wysięgnika przytwierdzonego do skrzyni biegów. W tym momencie jednak skupimy się wyłącznie na przednim skrzydle, pozostawiając tylne jako temat osobnego tekstu. Omawiane elementy w bolidach z lat 70. były szerokie i składały się zazwyczaj z 1 płata nachylonego pod różnym kątem w zależności od wymagań toru. Pewien wyjątek stanowiło tu Ferrari, które przez kilka lat trzymało się koncepcji pojedynczego płata równie szerokiego jak w innych autach, ale o mniejszej powierzchni, za to zamocowanego nad mocno pochylonym ku ziemi nosem. Innym ciekawym przykładem inżynierskich pomysłów tego okresu był używany w sezonie 1972 March 721 z charakterystycznym eliptycznym płatem na swego rodzaju wysięgniku czy Brabham BT34 z 1971 r. z wlotami powietrza po bokach skrzydła w kształcie tacki. Z upływem lat stopniowo rezygnowano z wymyślnych kształtów na rzecz bardziej standardowych rozwiązań. Kolejną zmianę w tej kwestii przyniósł dopiero początek lat 80., a więc okres świetności bolidów wykorzystujących efekt przypowierzchniowy. W tamtych czasach odpowiednio ukształtowana podłoga dawała tak duży docisk, że stosowanie przednich skrzydeł stało się niepotrzebne, ponieważ generowały zbyteczny opór przy niezbyt odczuwalnym zysku przyczepności aerodynamicznej. Od sezonu 1983 element ten na stałe wrócił jednak do Formuły 1, jako że efekt przypowierzchniowy został zakazany.
1971 Brabham BT34 (kierowca: Graham Hill)
© m.forocoches.com
Aż do połowy lat 90. ogólny schemat tego rejonu bolidu był praktycznie niezmienny: od nosa umieszczonego nisko nad ziemią odchodziły dwa płaty przedniego skrzydła zakończone elementami bocznymi zwanymi po angielsku endplates. Początkowo były to proste pionowe fragmenty włókna węglowego, jednak z czasem ich kształt ewoluował, aż na początku lat 90. pojawiły się tam długie powywijane kanały kończące się za przednimi kołami. Ich zadaniem było kierowanie strug powietrza jak najdalej od stawiających duży opór krawędzi auta, a jednocześnie jak najbardziej efektywne nakierowanie ich na wloty powietrza po obu jego bokach.
Współczesność
Jeśli chodzi o przednie skrzydło, współczesność w tym obszarze samochodów F1 rozpoczyna się ok. 1996 r., kiedy to wszystkie ekipy przeszły na stosowanie podniesionego nosa z płatami podwieszonymi pod jego końcówką. Pionierami takiego rozwiązania były ekipy Benetton, Tyrrell i Jordan. Podczas gdy w jednych konstrukcjach eksperymentowano z płatami odchodzącymi od nosa na boki i w dół niczym wąsy, w innych przybierały one formę prostego płata podwieszonego na dwóch wspornikach. Druga z tych form w kolejnych latach stała się dominującą na tyle, że od połowy sezonu 1996 już wszystkie ekipy stosowały to rozwiązanie. W kolejnych latach mogliśmy oglądać pojedyncze eksperymenty w rodzaju przedniego skrzydła na jednym wsporniku, ale zwykle były to ślepe uliczki.
Red Bull Racing RB10 z przodu
© Benedict Redgrove / Red Bull Content Pool
Pierwsza dekada XXI w. to okres, w którym nosy ulegały stopniowemu obniżeniu, a przednie skrzydło fałdowaniu. Szczytem tego trendu były sezony 2007 i 2008, kiedy większość aut elementy na bokach przedniego skrzydła miała praktycznie na wysokości nosa, a dodatkowo jeden z płatów znajdował się nad nim. Rewolucja sezonu 2009 przywróciła płaskie płaty, które pozostały standardem aż do sezonu 2021 (w międzyczasie jednak zmieniając kształt z prostego na klinowaty w widoku z góry i zyskując, a następnie tracąc dziesiątki małych lotek i kierownic strug). Obecnie bolidy powróciły do koncepcji płatów wystających wprost z nosa, jednak w przeciwieństwie do konstrukcji z lat 90. posiadających płaskie nosy będące przedłużeniem podłogi, w dzisiejszych autach F1 monokok znajduje się dużo wyżej nad ziemią.
Przednie skrzydło ubiegłorocznego RB18
© Getty Images / Red Bull Content Pool
Przednie skrzydło to jeden z najważniejszych elementów w aerodynamicznej koncepcji samochodu. Co ciekawe, choć jest stosunkowo cienkie, jego konstrukcja jest na tyle mocna, że dorosły człowiek może na nim stanąć bez obaw o jego uszkodzenie. W jego wnętrzu znajduje się mnóstwo mniejszych i większych przewodów przekazujących sygnały z i do różnego rodzaju czujników, elementy mechaniczne służące do ustawiania poszczególnych części skrzydła pod odpowiednim kątem, a także balast niezbędny do prawidłowego wyważenia samochodu. Wszystkie te elementy muszą być doskonale ze sobą połączone i zgrane, aby przednie skrzydło mogło dobrze spełniać swoje zadania i efektywnie kierować powietrze na resztę bolidu. Red Bull ma w swoich szeregach Adriana Neweya, jednego z największych geniuszy w dziedzinie projektowania samochodów Formuły 1, który niejednokrotnie zaskakiwał nowatorskimi rozwiązaniami w omawianym obszarze. Jesteśmy więc pewni, że „Czerwone Byki” jeszcze nie raz nas zaskoczą, a Max Verstappen i Sergio Perez będą mogli polegać na swoich maszynach.
***
Autor tekstu prowadzi vloga "Ze świata F1" na YouTube.
