یک اتومبیل F1 چگونه کار می کند .

نویسنده : مهندس علی چهارده چریکی
۲۷ تير ۱۳۸۶


بخش اول

آیرودینامیک و شاسی
آیرودینامیک دو وظیفه بسیار مهم در اتومبیل F1 به عهده دارد. یکی اینکه با ایجاد Down Force چسبندگی مورد نیاز یک اتومبیل F1 را به سطح مسیر مسابقه تامین می کند و دیگری اینکه بایستی در جهت کاهش (DRAG) یا همان نیروی مقاومت هوا که باعث کند شدن سرعت خودرو می شود عمل می کند.
بر خلاف خودروهای F1 در دهه 60 میلادی که تنها از باله های جلو و عقب جهت تامین دو هدف ذکر شده استفاده می شود، نسل جدید این خودروها از کوچکترین سطح موجود در بدنه برای بهبود بخشیدن به وضعیت آیرودینامیک استفاده می شود. از سطح مقطع (هندسی شکل) بازوهای سیستم تعلیق جلو گرفته تا شکل آینه های بغل و ساختار باله عقبی در یک خودرو F1 همه این عوامل در ترکیب با هم قادر به تولید نیروی Down Force بمیزان 1 تن در سرعت 150 مایل بر ساعت می باشند که این وضعیت راننده و خودرو در معرض شتاب جانبی تا 5/3 برابر شتاب جاذبه قرار می گیرند به زبان ساده تر اگر فقط وضعیت باله های عقب و جلو را پشت و رو کنید این خودروها به پرواز در می آیند !!!
Diffuser
به کانال هایی گفته می شود ککه هوای عبوری زیر سطح خودرو را به کناره ها هدایت می کند این عمل باعث سرعت جریان هوای عبوری از سطح زیر خودرو می گردد که در واقع در جهت کاهش نیروی عمودی عمل کننده ای است که در جهت عمودی رو به بالا به خودرو وارد شده و تاثیر منفی روی چسبندگی خودرو و به مسیر مسابقه می گذارد.
Dirty Air
این اصطلاح به هوایی گفته می شود که در اطراف شاسی و بدنه یک خودرو F1 در حال حرکت با سرعت بالا ایجاد می شود. اصطلاح کثیف برای معناست ککه چون جریان هوای مغشوش Turbulent امکان ایجاد Down Force را بخوبی ایفا نمی کند.
Balancing Act
طبق یک قانون طلایی در علم آیرودینامیک، هنگامیکه سرعت حرکت سیال افزایش می یابد، فشار سیال کاهش می یابد نحوه طراحی باله های بدنه یک خودرو F1 به گونه ای است که جریان هوای عبوری از زیر خودرو، سرعت بیشتری نسبت به جریان هوای عبوری از روی بدنه دارد. نتیجه وضعیت فوق ایجاد نیروی چسبنگی یا Down Force است که نقش مهمی در متعادل کردن وضعیت حاصل را دارد.
همچنین ما با نیروی Drag یا مقاومت در برابر حرکت نیز مواجه هستیم، هنر طراحان بدنه و مهندسان آیرودینامیک F1 در این است که ضمن ایجاد حداکثر Down Force حداقل Drag را ایجاد کنند.
Tunnel Visia
تونل های باد امروزه یکی از مهم ترین بخش های پشتیبانی در فرمولاوان می باشند. اغلب تیم ها از یک نمونه اتومبیل با ابعاد کوچک استفاده کرده و نتایج آنرا به ابعاد واقعی بسط داده مقایسه می کنند. تیم فراری دارای یک تونل برای خودرو به ابعاد واقعی است. تونل های باد در اصل نزدیک ترین حالت آیرودینامیک ایجاد شده برای خودرو است بدون آنکه خودرو را به پیست مسابقه بفرستید. این تونل دارای یک پروانه بزرگ به قطر 5/2 متر می باشد. این پروانه قادر است جریان هوایی تا سرعت 155 مایل بر ساعت تولید کند. در این حالت مهندسین آیرودینامیک با تغییر زاویه هر قسمت می توانند نحوه چرخش و یا انحراف بدنه خودرو را در سطح مسیر مسابقه پیش بینی کنند. قبل از اینکه خودرو در تونل مورد آزمایش قرار گیرد طراحان و مهندسین فنی تیم با استفاده از برنامه هایی نظیر CAD یا CFD جریان هوای اطراف قسمت های مختلف را شبیه سازی کرده و نهایتا نتایج خود را با اطلاعات بدست آمده از تونل باد مقایسه و نسبت به رفع اشکالات اقدام می کنند.
Front Wing
باله جلو از یک صفحه اصلی که به مخروط دماغه جلوی خودرو متصل است تشکیل شده است. در هر طرف این باله جلو متصلند، وظیفه تنظیم جریان هوای عبوری در اطراف چرخهای جلو را به عهده دارند.
Rear Wing
باله عقب از دو Aero Foil تشکیل شده است. قسمت بالایی که در حقیقت بیشترین میزان Down Force را تولید می کند و تنظیمات آن با توجه به هر مسابقه انتخاب می شود. قسمت پایینی آن وظیفه تولید یک ناحیه کم فشار زیر باله را به عهده دارد که در ترکیب با عمل Diffusers باعث ایجاد ایجاد DF در زیر خودرو می گردد.
Barge Boards
وظیفه این قسمت تنظیم کربن یا متعادل کردن هوای عبوری از روی باله جلو جهت برخورد با کناره های بدنه است.
Splitter
وظیفه این قسمت تقسیم جریان هوای عبوری از زیر سطح خودرو به منظور هدایت آن به سمت سیستم خنک کننده می باشد.
Suspension Arms
گرچه بر اساس قوانین، بازوهای نگهدارنده و سیستم جلوبندی نمی توانند برای تولید DF مورد استفاده قرار گیرند، ولی به هر حال در طراحی آنها کاهش Drag و توانایی هدایت هوا به سمت ورودی رادیاتور همواره مورد نظر طراحان قرار دارد.
Chassis
شاسی های امروزه در اتومبیل F1 بسیار سبکتر و مقام تر از پشتیبان خود می باشند. پنجاه سال پیش شاسی یک خودرو F1 متشکل بود از یک ساختار قاب ـ لوله آلومینیومی که بدنه مثل یک پوسته روی آن پوشیده می باشد. امروزه این ساختار از یک بدنه یک پارچه متشکل از فیبرکربن و ساختار قاب ـ لوله آلومینیومی که بدنه مثل یک پوسته روی آن پوشیده می شد. امروزه این ساختار یک بدنه یک پارچه متشکل از فیبر کربن و ساختار لانه زنبوری آلومینیومی تشکیل شده است. در شاسی های جدید قابلیت فرم پذیری فیبرکربن، طراحان و سازندگان خودرو F1 را قادر می سازد تا آن را هر چه آیرودینامیک تر شکل دهند.



carx1.com