فرمول یک ایران – در بخش دوم از سرفصلِ نگاهی به فرمول یک در سال ۲۰۱۷، تغییرات بنیادی ای که برای بدنه شاسی در نظر گرفته شده را بررسی و اثرات وسیع آنها بر آیرودینامیک خودرو را از نظر میگذرانیم.

 

بازنگری در جزئیات

برای نخستین بار در تاریخ طولانی فرمول یک، خطوط اصلیِ مقررات فنی با نگاه بسوی سریعتر کردن خودرو ها ترسیم شده است. پیش بینی شده برای پیست های مختلف، این تغییرات، زمانها را از ۳ تا ۵ ثانیه برای هر دور سریعتر خواهد کرد.

در مقیاس گسترده، ابعاد شاسی و قطعات بدنه که دانفورس تولید میکنند افزایش یافته اند. اما صرفا طراحی بالهای بزرگتر و کف پهنتر برای ماشین سال گذشته برای ساخت یه خودروی رقابتی در فصل ۲۰۱۷ کفایت نخواهد کرد.

نیک چستر مدیر فنی بخش شاسی رنو تایید میکند که تیمها برای طراحی و ساخت خودروهای امسال نمی توانند خودروهای گذشته را بهبود دهند و باید از صفر شروع کنند.

تیمها روی فرم دیفیوزرها بهینه سازی های مختلفی خواهند داشت. جریان در پیرامون بالهای عقبی که پهن تر شده اند متفاوت خواهد بود و شکل صفحات انتهای بال نیز تغییر خواهد کرد. بنایراین آنچه پیش رو داریم یک مسئله کاملا جدید است. آنچه میخواهیم بدست بیاوریم تغییری نکرده است اما باید در سطح جدیدتر و متفاوت تری روی راه حل ها کار کنیم.

 

بیایید یک خودروی طراحی شده با آیین نامه ۲۰۱۷ را از جلو تا عقب مورد مطالعه قرار دهیم.

دهانه بال جلو ۱۵۰ میلیمتر پهنتر شده و از ۱۶۵۰ میلیمتر به ۱۸۰۰ میلیمتر رسیده است. بالها در کناره ها به عقب کشیده شده اند بطوریکه بین صفحات انتهایی و نوک بال، یک زاویهء ۱۲٫۵ درجه ایجاد میگردد.

این بیشتر یک تغییر ظاهری است. در مورد بال جلو، تیمها کماکان بدنبال رسیدن به همان اهداف گذشته خواهند بود. فرآیند تحلیل و طراحی در مورد اینکه بالها چگونه با برآمدگی حاصل از چرخهای جلوی خودرو اندرکنش داشته باشند انجام میشود اما عقب نشینی کناره های بال جلو (و ایجاد شکل پیکانی) تفاوت زیادی ایجاد نمی کند.

دماغه خودرو ۲۰۰ میلیمتر پیش آمده است اما بعد از بهبود هایی که در سالهای اخیر در این زمینه ایجاد شده است، در همان ارتفاع قبلی باقی خواهد ماند. فرم پیش آمدگی ساید پاد (ورودی های هوا در کناره که انرژی برخورد از کناره ها را نیز جذب میکند) دیگر صاف نخواهد بود و شکل مایل خواهد داشت. این تغییر بیشتر به منظور القای حس سرعت انجام گرفته است. زاویه برخورد محورهای سیستم تعلیق از ۵-/+ درجه به ۱۰-/+ درجه افزایش می یابد و این باعث می شود ویش بون ها (بازوهای جناغی شکل سیستم تعلیق) از لحظ آیرودینامیکی بهبود پیدا کنند.

 

شاسی

تغییر هندسه بال جلو

 

در مقررات بازنگری شده برای سال ۲۰۱۷ بارج بوردها بزرگتر، طولانی تر و از نظر ارتفاعی بلندتر شده اند (بارج بوردها تخته هایی هستند که بصورت عمودی در جلوی ساید پاد قرار میگیرند تا جریان آشفتهء هوا که چرخهای جلو میسازند را متعادل سازند). بارج بوردهای جدید مقدار بیشتری از هوای آشفتهء چرخهای جلو را بیرون میرانند و زیر خودرو را با هوای تمیز تری تغذیه می کنند. این مسئله باعث افزایش دانفورسِ زیر بدنه در قسمت جلو و زیر ساید پادها خواهد شد.

باتوجه به اینکه مرسدس در طرحی پیشرفته، بارج بوردهای تکه تکه و لبه دار را برای خودروی سال ۲۰۱۶ معرفی نمود، پیش بینی میشود ماشین های جدید در این زمینه طرح های پیچیده تری داشته باشند.

تیم گراس مدیر فنی مک لارن – هوندا در مصاحبه با سایت رسمی تیم می گوید:

مقررات جدید اجازه می دهند بارج بورد های بزرگتری بسازیم. آزادی بسیار بیشتری در این زمینه داریم بنابراین خواهید دید همه تیمها جزئیات زیادی در طراحی بارج بوردها اجرا خواهند کرد.

در مقررات سال ۲۰۱۶ بحث توسعه بارج بوردها کوتاه و جزئی بود. حالا میتوانیم آنها را تا ارتفاع کامل شاسی بالا بیاوریم، میتوانند خیلی جلوتر برده شوند و با عرض بیشتری روی کف بنشینند. حتی می توان در این منطقه دستگاههایی نصب کرد. قطعا پیچیدگی های بسیار بیشتری در این مورد خواهید دید.

 

شاسی

هدایت کننده جریان (Shark Fin)، بال عقب و دیفیوزر

 

کفِ پهن تر

ابعاد کف از حداکثر عرض ۱۴۰۰ میلی متر به ۱۶۰۰ میلی متر افزایش می یابد، حداقل عرض نیز از مقدار ۱۳۰۰ میلیمتر به ۱۴۰۰ میلیمتر می رسد. در عین حال اسپلیتر ۱۰۰ میلی متر عقب کشیده می شود، بنابراین طولِ کف به محل قرارگیری  محور چرخهای عقب بستگی خواهد داشت و این برای تیمهای مختلف متفاوت است. همانطور که پیش بینی می شد فاصله بیرون به بیرونِ چرخها نیز پهن تر شده و از ۱۸۰۰ میلیمتر به ۲۰۰۰ میلیمتر رسیده است، همان ابعادی که در سالهای ۱۹۹۳ تا ۱۹۹۸ مورد استفاده قرار می گرفت.

بال عقبِ پایین تر و استفاده از دم کوسه (Shark Fin)

بال عقب نیز با آنچه در سال گذشته دیدیم کاملا متفاوت خواهد بود. مطابق آیین نامه ۲۰۱۶، بال عقب ۹۵۰ میلیمتر ارتفاع و ۷۵۰ میلیمتر پهنا داشت. در مقررات جدید این ارقام به ۸۰۰ میلیمتر ارتفاع و ۹۵۰ میلیمتر پهنا تغییر یافته اند. این بدین معنی است که بال عقب در ناحیه ای قرار خواهد گرفت که بیشتر از قبل در معرض آشفتگی هوا است و این مسئله می تواند به بازگشت مجدد دم کوسه یا Shark fin (که در سالهای ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۰ مورد استفاده قرار می گرفت) منجر شود. دم کوسه باعث میشود جریان هوایی که با بال عقب برخورد میکند منظم تر شود و راستای حرکت آن بهبود یابد. زمزمه هایی بگوش میرسد که تیم ردبول در گردهمایی اخیر کنسول جهانی موتور اسپورت تلاش کرده پوشش موتور از نوع دم کوسه ای را ممنوع کند که نتیجه ای در بر نداشته است.

فرم منحنی و لبه های مایل در ورقهای انتهاییِ بال عقب نیز وجود خواهد داشت که شیبی با زاویه ۲۵ درجه رو به پایین دارد.

دیفیوزر عریض تر و بلندتر

تغییر دیگری که در مقررات ۲۰۱۷ دیده میشود، دیفیوزرِ عریض تر و بلندتر است. ارتفاع دیفیوزر از ۱۲۵ میلیمتر به ۱۷۵ میلیمتر و پهنای آن از ۱۰۰۰ میلیمتر به ۱۰۵۰ میلیمتر افزایش یافته است.در نتیجهء این تغییرات، حجم دیفیوزر در حدود ۱۲۰ درصد بیشتر شده و از ۲۱۸۷۵ سانتیمتر مکعب به ۴۸۲۳۵ سانتیمتر مکعب رسیده است. این افزایش، شدت مکش تولید شده در زیر خودرو را بالا می برد و این پدیده بوسیلهء اندرکنش بیشتری که بین بال عقب کوتاه و دیفیوزر وجود دارد تقویت میگردد.

بنظر میرسد دانفورس تولید شده از زیر خودرو که بخاطر عدم ایجاد نیروی درگ ارزش بالایی دارد، بطور بالقوه حتی در مقایسه با دانفورس تولید شده توسط بال عقب، ارزشمندتر باشد. باید در نظر داشت که تایرهای پهن تر، نیروی درگ را افزایش خواهند داد و از این جهت رفتار آیرودینامیکیِ کف و دیفیوزر اهمیت بسیار زیادی خواهد داشت.

همانگونه که قابل مشاهده است اضافه کردن ۲۰۰ میلیمتر به اینجا و آنجای یک خودروی ۲۰۱۶ نمی تواند به شما به خودروی نسل جدید بدهد. آنچه در نگاه اول به عنوان تغییر در ابعاد دیده میشود، در حقیقت در رفتارِ جریان هوا، پیرامون بدنه خودرو تغییرات بنیادی ایجاد میکند. تیم گاس مدیر فنی مک لارن – هوندا میگوید:

ماشین های ۲۰۱۷ بسیار شبیه خودروهای دوره های گذشته بنظر خواهند رسید، اما متخصصین آیرودینامیک ماه هاست که روی اصلاح و بهبود رفتار بدنه و جریان هوا در بخشهای مختلف رقابت می کنند. ما باید در مورد قسمتهای مختلف خودرو از نو فکر کنیم زیرا رفتار متفاوتی از آنچه در گذشته داشته اند، خواهند داشت.

 

دانفورس بیشتر

در پی اصلاحات وسیعی که در بدنه خودروها ایجاد میشود، مقادیر دانفورس در مقایسه با سال گذشته بطور چشمگیری افزایش خواهد یافت. اندی گرین مدیر فنی تیم فورس ایندیا می گوید:

من توقع دارم در ابتدای فصل دانفورس خودروها بین ۲۰ تا ۲۵ درصد بالاتر برود. این رقم تا اتهای فصل حتی بیشتر هم خواهد شد. من ۳۰ تا ۳۵ درصد را پیش بینی میکنم. این بزرگترین جهشی است که من شاهد آن بوده ام. نیروی درگ هم افزایش خواهد یافت، اما این بیشتر بخاطر تایرهای پهن تر خواهد بود. من تصور میکنم درگ بین ۵ تا ۱۰ درصد افزایش یابد.

علی رغم اینکه خودروهای ۲۰۱۷ بدلیل بالا رفتن نیروی درگ اندکی در مسیر های مستقیم کندتر خواهند بود، بخاطر داشتنِ دانفورس بیشتر و مرکز گرانش پایین تر که بعلت عرض بیشتر خودرو حاصل میشود، با سرعت بسیار بالاتری پیچها را پشت سر میگذارند. بعضی مسیرهای منحنی که با سرعت ۲۰۰ کیلومتر به آنها حمله میشد، سرعت ۲۴۰ کیلومتر بر ساعت را بخود خواهند دید. این افزایش سرعت در پیچها باعث میشود به اندازه یک g به نیروی جانبی وارد بر خودرو و راننده افزوده شود. در همین راستا FIA از تیمها خواست تا اطلاعات شبیه ساز خودروی خود را ارئه بدهند؛ پس از بررسی و اجرای شبیه ساز خودروها در مسیرهای مختلف، بخشهایی از پیستها که می بایست برایشان اقدامات ایمنی بیشتری صورت پذیرد به مسئولان رسمی هر پیست اعلام گردید.

 

2017 changes in Plan

مقایسه بدنه خودرو در سال ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷

 

کاهش اختلاف سرعت

با افزایش عرض لاستیک سرعتهای بالاتری را در قسمتهای کند شاهد خواهیم بود. با توجه به اینکه خودرو ها در مستقیمی ها قدری کندتر و در پیچها بسیار سریعتر می شوند، اختلاف حداکثر و حداقل سرعت کاهش خواهد یافت. این مسئله باعث کاهش مسافت و زمان ترمزگیری ها خواهد بود. (برای توضیح بیشتر این مطلب، موضوع سبقت گیری را در بخش جداگانه ای بررسی خواهیم کرد)

همانطور که مدیر فنی مک لارن تاکید می کند، توسعه و بهبود آیرودینامیک خودرو ها با وجود مقررات جدید مهمتر از همیشه شده است. البته که با وجود محدودیتهای محکمی که در استفاده از تونل باد و CFD (استفاده از مدلسازی و آنالیز ابعادی در حل معادلات جریان سیال) وجود دارد، مهندسان فرمول یک مجبورند بدون داشتن دسترسی وسیع به ابزارهایی که به این موضوع اختصاص یافته بودند، این تغییرات گسترده در قوانین را درک و تحلیل نمایند.

پت سیمندز، افسر فنی ارشد سابق تیم ویلیامز میگوید:

آخرین مواردی که تغییرات اساسی در مقررات ایجاد شد یکی مربوط به سال ۲۰۰۹ بود که اصلا محدودیتی نداشتیم و دیگری به سال ۲۰۱۴ بر میگردد که محدودیتهایی بسیار کمتر از آنچه که امسال داریم وضع شد. در سال ۲۰۱۴ پیش آگهی های زیادی در مورد اینکه مقررات چه خواهند بود ارائه شد بنابراین توانستیم پروژه مان را خیلی زود شروع کنیم. در مورد مقررات جدید برای ۲۰۱۷، برای خودرویی که طبق برنامه مان باید در ماه فوریه بیرون می آمد، در مارس به یک ایده مناسب رسیدیم و آخرین اسکچ طرحمان (آخرین طرح روی کاغذ) را در ماه مِی تهیه کردیم. این برنامه مان را فشرده تر و سخت تر کرد اما شرایط برای همه یکسان است.

 

 

 

تقویت سازه برای نیروهای شدیدتر

با تولید دان فورس بیشتر و افزایش وزن ۲۰ کیلوگرمی (از ۷۰۲ به ۷۲۲ کیلوگرم)، خودروها با نیرو های شدیدتری مواجه می شوند. مجموعه ای از موارد تیمها را مجبور به طراحی و ساخت قطعاتِ قویتر می کند. جیمز کی مدیر فنی تیم تورو روسو در این مورد توضیح میدهد:

با توجه به مقررات جدید، توجه ویژه ای به نیروهای وارد بر خودرو داریم. از آنجا که سرعت در پیچها بسیار بالاتر است، بارهای شدیدتری اعمال میشود. بنابراین باید مطمئن شویم که از لحاظ سازه ای چیزی را از قلم نیانداخته ایم. البته همیشه و در همه موارد باید اطمینان حاصل شود، اما از آنجا که از این ماشین هیچ تجربه ای در اختیار نداریم، باید بطور مکرر کنترل شود که آیا خودرو به همان اندازه که در تئوری دیده شده، مستحکم است. نیروهای عمودی و جانبیِ بالاتر بدین معنی است که در حقیقت هیچکدام از قطعاتی که از خودروی سال گذشته داریم، در خودروی امسال قابل استفاده نخواهد بود.

بازبینی قوانین در سال ۲۰۱۷، منجر به تولید خودرو هایی میشود که مشخصا سریعتر اند. باید صبر کرد و دید آیا نوسازی مقررات رقابت جذابتری در پی خواهد داشت؟

برای بررسی و پاسخ به این پرسش، در قسمت آینده بر روی تایرهای پهنتر پیرلی به عنوان یکی دیگر از مواردی که دچار تغییرات بنیادی شده است تمرکز خواهیم کرد.

 

شاسی

تغییرات عمده در بدنه برای سال ۲۰۱۷

 

 

 

این نوشته را به اشتراک بگذارید:

4 دیدگاه

    • علیرضا اسفندیاری

      4

      0

      دوست گرامی این مطلب دومین قسمت از یه مجموعه است. قسمت اول در مورد موتور های سال جدید بود. مطلب فعلی در مورد شاسی و بحث تایرها هم به قسمت سوم موکول میشه. هدف اینه که تاثیر تغییر قوانین روی خودروهای ۲۰۱۷ در بخشهای مختلف بررسی بشه. قسمت اول این سری رو میتونید در این لینک مطالعه کنید : (نگاهی به فرمول یک در سال ۲۰۱۷ ؛ پاوریونیت) http://f1iran.com/22978

دیدگاه خود را بیان کنید