Як у автомобілів з’явилися крила - і що таке дифузор - історія аеродинаміки - Лабораторія
Робота з моделлю в аеродинамічному тунелі. Підлога, що рухається, щоб прикордонний шар повітря біля поверхні не загальмовував потік.
Поява механічних компресорів дозволило автомобілям Гран-прі вийти на рівень 600 кінських сил вже в тридцятих роках минулого століття, але аеродинаміка, як і раніше, залишалася каламутною водою, і розуміння її базових принципів зайняло наступні десятиліття. Лише через сорок років професія аеродинаміка стала однією з найважливіших у команді. А здавалося б, що може бути простіше — зрозуміти, як повітря обтікає кузов автомобіля? І навчитися ним керувати.
Як і у випадку з літаком, для автомобільних інженерів, перш за все, важливі показники підйомної та притискної сили та опору повітря. Хоча до уваги береться і бічна обтічність. Від пропрацьованості аеродинаміки залежить стабільність автомобіля та його максимальна швидкість, економія палива та швидкість проходження повороту. Навіть дистанція гальмування.
Перші спроби використати повітря у своїх інтересах тривали аж до Другої світової війни, але мали хаотичний характер. Весь світ був схиблений на рекордах швидкості та інженери, за аналогією з літаками, полірували обводи кузова, щоб знизити лобовий опір та розігнатися ще швидше.
Рекордний ракетний Opel RAK 2. Творці перших антикрил вважали, що вони мають бути в центрі, як у літака.
Конструктори Auto Union і знаменитий рекордсмен Малькольм Кемпбелл навіть пробували зрозуміти, як знизити підйомну силу, на рекордному ракетному Opel RAK 2 кінця двадцятих стояли бічні крильця, що притискали машину до землі, але під аеродинамікою в ті роки, перш за все, мав на увазі низький опір на опір повітря.
У самому автомобілі і без того вистачало стрімкообластей, що розвиваються - двигун, гальма, підвіска - щоб витрачати сили на щось малозрозуміле і маловивчене. А низькі потужності післявоєнних моторів лише продовжили тренд на обтічні кузови.
Найреволюційнішою, але трохи передчасною спробою змінити світ, був Porsche 550 швейцарського інженера Майкла Мея. В 1956 Мей приладнав до свого Porsche антикрило, причому встановив його прямо по центру - так воно навантажувало машину в центрі мас.
Антикрило Мея могло навіть змінювати кут атаки від -3 до +17. На жаль, у перегонах ця машина так і не взяла участь.
Щоб зрозуміти природу цієї інновації, слід згадати принцип роботи крила літака, яке схоже на краплю води на столі. Знизу крило має плоску форму, і потік повітря обтікає його прямою. Верхня частина крила опукла і за те саме час потоку доводиться проходити велику дистанцію.
Профіль крила винищувача сорокових років та характер його обтікання повітрям – зверху потік проходить довшу дорогу та прискорюється, що спричиняє падіння тиску.
Як наслідок, повітря прискорюється, що, згідно із законом Бернуллі, викликає зниження тиску. За рахунок різниці тиску під і над крилом і виникає підйомна сила, яка зі зростанням швидкості перевищує вагу літака та піднімає його в небо.
Власне, форма кузова автомобіля, особливо спортивного, сама по собі схожа на крило: повітря проходить прямо під кузовом і змушений огинати кузов зверху, що сприяє появі підйомної сили.
Її, звичайно, недостатньо, щоб злетіти, але розвантажити шини на високій швидкості вона здатна. А це лише чотири маленькі гумові плями, за рахунок яких автомобіль розганяється, тримається на дорозі і гальмує.
Але ж крило можна перевернути і направити цю силувниз, збільшивши тиск у плямі контакту — отже, збільшивши і зчеплення з дорогою?
Ідея Мея могла прискорити хід історії, але виглядала настільки дивно, що його просто не допустили на старт гонок у Монці та Нюрбургрингу. Під тиском заводської команди Porsche (!) судді оголосили, що крило обмежуватиме гонщикам, що їдуть позаду, огляд.
Гоночні титани 50-х ще без крил, але з невеликими аеродинамічними вишукуваннями. У Jaguar – стабілізуючий на прямих хвіст, у Mercedes-Benz видно відкрите аеродинамічне гальмо – спроба допомогти застарілим барабанам на тлі революційних дискових гальм британців.
І в цій історії немає нічого нового. Людство вже в першому столітті нашої ери могло відмовитися від праці рабів і рушити шляхом технічної революції, якби повною мірою оцінило відкриття принципу парової турбіни, але, як це часто траплялося з прогресивними ідеями, до певного моменту їх просто не готові сприймати.
Аж до початку шістдесятих інженери захоплювалися витягнутими обтічними кузовами, але швидке зростання потужності та схожі на крила аеродинамічні кузови спортпрототипів стали причиною появи такої помітної підйомної сили, що її вже не можна було ігнорувати.
На ділянках деяких трас — на кшталт прямої Мульсан у Ле Мані — максимальна швидкість за десять років зросла з 280 кілометрів на годину (Maserati Tipo 63) до 359 (Ferrari 512 M), що почало призводити до серйозних проблем зі стабільністю та коштувало гонщикам великих нервів.