تقابل فلسفه مرسدس W13 و فراری F1-75

مطلب قبلی (https://f1iran.com/183615/%d8%a2%d9%86%d8%a7%d9%84%db%8c%d8%b2-%d9%81%d9%86%db%8c-%d9%85%d8%b9%d8%b1%d9%81%db%8c-%d9%81%d8%b1%d9%85%d9%88%d9%84-%db%8c%da%a9-2022/) عنوان کردیم، دو فلسفه در فرمول یک در این عصر جدید آغاز شده است. ولی با روش جدید مرسدس در طراحی جدید سایدپادهای خود، این تفاوت فلسفه در طراحی از هر نظر عیان‌تر شده است. در...

فرمول یک ایران– با بروزرسانی جدید مرسدس در تست پیش فصل بحرین 2022، متوجه تفاوت در رویکرد تیم‌ها شده‌ایم. همان‌طور که در مطلب قبلی عنوان کردیم، دو فلسفه در فرمول یک در این عصر جدید آغاز شده است. ولی با روش جدید مرسدس در طراحی جدید سایدپادهای خود، این تفاوت فلسفه در طراحی از هر نظر عیان‌تر شده است. در ادامه به بررسی فنی این دو نوع طراحی متفاوت از هم می‌پردازیم.

با معرفی خودروهای فرمول یک قبل از تست پیش فصل بارسلونا 2022 و برگزاری آن، متوجه یک هماهنگی آیرودینامیکی در تمامی تیم‌ها شده بودیم ولی با بروزرسانی جدید مرسدس در تست پیش فصل بحرین 2022، تفاوت از آنچه روی داده بود، غریب‌تر نیز گشت. در این تقابل فلسفه و استفاده از آیرودینامیک جت در طراحی سایدپادهای مرسدس در تست بحرین، متوجه نکته‌ای بنیادی‌تر از آن چه در حال اتفاق در فرمول یک است، شده‌ایم.

این تقابل رو به گسترش بین تیم‌های دیگر را نیز توجیه می‌کند و متوجه می‌شویم که چرا فراری در سر یک طیف و مرسدس دقیقا در جهت مخالف آن قرار دارد. مابقی تیم‌ها در بین این دو فلسفه جای خواهند گرفت. فراری از بدنه‌ای بسیار بزرگ و سایدپادهای غول پیکر استفاده می‌کند و مرسدس از به اصطلاح سایدپاد‌های صفر بهره‌مند می‌شود. حالا سوال‌های مهم اینها هستند، چرا فراری از بدنه‌ای به این حجیمی استفاده می‌کند؟ و چرا مرسدس از بدنه‌ای بدون سایدپاد بهره می‌برد؟ آیا هر دو فلسفه کار خواهند کرد و یا یکی از آنها محکوم به شکست است؟

فراری با سایدپادهای عظیم

فراری F1-75 از یک روش جالب برای هدایت هوا از طریق پنل‌های بازشو و شکل سایدپاد خود استفاده می‌کند. این تیم بخشی از سایدپاد خود را به صورت فضایی خالی درست کرده است تا بتواند شیب مورد نیاز و فرورفتگی سایدپاد را به وجود آورد. این بخش، خالی از هر گونه ادوات پکیج موتور است و فقط برای هدایت هوای گرم به سمت بال عقب و زیر آن، و همچنین دو بال بیم (Beam Wing) که بالای دیفیوزر قرار دارد، هدایت می‌کند.

مورد جالب دیگر این است که تیم طراحی مارانلو از هدایت هوا به پایین و دیفیوزر با نام پدیده Downwashing بهره نمی‌برد و با استفاده از یک پنل رو به بالا در انتهای خمیدگی، از این کار جلوگیری می‌کند. این پدیده در تیم‌های دیگر نظیر ردبول، استون مارتین، آلپین و آلفارومئو دیده می‌شود. همچنین در تصویر بالا مشاهده می‌کنید که جریان هوا از زیر سایدپاد، در بالای کف ماشین قابل مشاهده است. در اینجا یک جریان رو به پایین (Downwashing) بسیار پر قدرت ایجاد کرده است، که از ورود هوای کثیف به سمت دیفیوزر جلوگیری می‌کند و آن هوای نامطلوب را به سمت تایر عقب می‌فرستد. در واقع کناره بزرگ بیرونی سایدپادها در کنترل و به بیرون راندن هوای کثیف نقش اصلی را برعهده دارد. یکی دیگر از دلایل بزرگ بودن سایدپادهای فراری این مسئله است.

دلیل وجودی این پنل‌های بازشو بر روی کاور موتور فراری، کنترل هر چه بیشتر درگ ماشین است. یعنی هوای گرم هدایت شده از طریق پنل‌ها و شکل کاور موتور، به هدایت جریان بهتر در کاستن درگ ماشین کمک شایانی می‌کند.

فراری با طراحی ورودی هوای RollHoop مثلثی شکل در سال‌های قبل و استفاده از این طراحی در ماشین جدید خود، باعث افرایش هوای هدایت شده به بال عقب می‌شود. یعنی اگر شما یک ورودی هوای بزرگ داشته باشید و به خصوص بیضی شکل، از میزان جریان هوا به بال عقب می‌کاهید و نیاز به بال عقب با دانفورس بالاتری دارید. همچنین دو فلش آبی در تصویر بالا که نشان دهنده دو المان عمودی کنار ورودی هوا هستند، به کنترل جریان و هدایت جریان هوا برای برخورد به بال عقب کمک می‌کنند.

این پکیج آیرودینامیکی بسیار بر روی چسبندگی و دانفورس به وجود آمده از طریق تونل ونتوری حساب باز کرده است. همچنین مدیر تیم فراری متیا بینوتو اعتقاد دارد که قبلا چندان این فلسفه مورد پسند مهندسان نبود که از سایدپادهایی به این بزرگی استفاده کنیم. البته فراری بدلیل نوع پکیج موتور کوچک خود مشکلی در تغییر اندازه سایدپادها در آینده ندارد و بدلیل خالی بودن بخش زیادی از فضای سایدپادها، می‌توان تغییرات را به سرعت ایجاد کرد.

مرسدس با حداقل سایدپاد

بحث آیرودینامیک سایدپادهای مرسدس کمی متفاوت است. در واقع بخش جلویی یا ورودی سایدپاد و کناره سایدپاد کم شده است. همچنین سیستم تصادف ماشین که در سایدپاد قبلی به صورت مخفی بود، دراین بروزرسانی جدید به صورت نمایان مشخص شده است. در اینجا مرسدس از تکنولوژی جت استفاده کرده است که تکنولوژی به کار رفته در صنایع فضایی است.

تیم مرسدس، اولین تیمی است که از پدیده کوآنا استفاده کرده است. پدیده کوآنا یعنی این که اگر یک سیال مانند آب از کنار یک جسم عبور کند، سیال دور جسم می‌پیچد. این خم شدن سیال به دور جسم را اثر کوآنا می‌گویند. یعنی با استفاده از این پدیده جریان هوای بالای سایدپاد را به سمت پایین و به سمت لبه‌های کف ماشین و دیفیوزر هدایت می‌کند. در واقع تیم مرسدس با طراحی سایدپادهای جدید خود، می‌خواهد جریان مذکور را ایجاد کند.

همان طور که در تصویر بالا می‌بینید، ورودی سایدپاد در قسمت بالا باریک‌تر و در قسمت پایین بزرگ‌تر است. همچنین قطعه بزرگ بارج‌بورد شکل در حداکثر اندازه خود، جریان رو به بیرون(Outwashing)-جریان قرمز رنگ- شدیدی ایجاد می‌کند. پدیده کوآنا، در تصویر بالا به رنگ زرد دیده می‌شود. سیستم تصادف نیز به صورت یک بال رو به پایین برای تشدید پدیده کوآنا، به صورت یک المان آیرودینامیکی درآمده است و همچنین اتصال دهنده‌های آینه نیز در هدایت جریان بیشتر کمک می‌کنند. در ادامه جریان هوای رو به پایین و هدایت آن به سمت دیفیوزر، جریان سبز رنگ و جریان آبی رنگ به وجود آمده از طریق پنل‌های بازشو کاور موتور را نیز مشاهده می‌کنیم.

در تصویر بالا نکته اصلی در کنترل پدیده موج سواری یا Porpoising هم دیده می‌شود. یعنی شکل لبه‌های بیرونی کف ماشین که باعث به وجود آمدن گردابه‌های مشخصی در این مکان می‌شود که باعث کنترل و کم شدن پدیده موج سواری می‌شود. اگر با دقت بالاتری نگاه کنید در زیر کف ماشین، پایین تر از شکل ذوزنقه‌ای سیاه رنگ، دو لبه تیز شکل نقره‌ای رنگ دیده می‌شود. این باله‌های هدایت‌کننده جریان هوا از سمت تونل ونتوری به سمت زیر لبه کف ماشین هستند که طول تقریبی 20 سانتی‌متری دارند.

هدایت جریان تونل ونتوری به سمت بیرون به وسیله دو باله زیر کف ماشین باعث به وجود آمدن اختلاف فشار بین قسمت پایین کف ماشین که یک نقطه پرفشار و دارای انرژی زیاد است با قسمت بالای کف ماشین که یک نقطه کم فشار است. این اختلاف و شکل لبه بیرونی کف ماشین باعث به وجود آمدن گردابه‌های کناری ماشین می‌شود که در کنترل جریان هوای کثیف و کنترل میزان دانفورس در جهت کاهش درگ ماشین می‌شود.

کدام فلسفه بهتر است!

مهم‌ترین و بهترین عامل تعیین‌کننده، نوع پیست مسابقه است که مشخص می‌کند کدام یک از این فلسفه‌های طراحی درست کار می‌کند.

ابتدا هر دو تیم باید از کارایی ماشین خود بر روی پبست مسابقه آگاهی لازم را کسب کنند و سپس با بررسی میزان خطای CFD با دنیای واقعی و تونل باد، میزان کارکرد ماشین خود را مشخص کنند. هر یک از دو تیم که بتواند به یک ستاپ مشخص و درست از کارکرد حداکثری ماشین خود برسد، یک پیشروی روبه جلو در درک ماشین و پیشرفت در توسعه آن در ادامه فصل خواهد داشت.

اولین مشکلی که تیم‌ها باید آن را حل کنند، برطرف کردن پدیده موج سواری است. البته هر دو تیم و تیم‌های دیگر با ارائه بروزرسانی‌هایی برای حل کردن این موضوع هستند، و تا میزان مشخصی پیشرفت داشته‌اند ولی تاکنون این مشکل به طور کامل برطرف نشده است.

البته نکته ای که در اینجا حائز اهمیت است، برتری یافتن یکی از این دو فلسفه است که تیم‌ها را به یکی از این دو فلسفه در صورت موفقیت یکی آنها نزدیک خواهد کرد. و شکل اصلی ماشین‌ها در سال 2023 بسیار به هم نزدیک‌تر می‌شود.

در اینجا باید به یک مسئله کلیدی در طراحی خودروها هم اشاره کنیم و آن بال جلو است. بال جلو ماشین‌ها تعیین کننده کل طراحی و فلسفه طراحی یک ماشین فرمول یک است. به همین دلیل بین دو تیم مرسدس و فراری هم این مساله کاملا هویدا است. فراری در بال جلو از یک بال کاملا معمولی و مستطیلی با معیارهای ثابت اولیه بهره می‌برد، در صورتی که مرسدس در بال جلو از اندازه زیاد در وسط بال و کمترین اندازه در مکان اتصالی به دماغه ماشین استفاده می‌کند. همچنین مکان اتصال دماغه به انتهای بال نیز متفاوت است زیرا این مسئله تعیین‌کننده میزان جریان هوای هدایت شده به تونل ونتوری است که میزان چسبندگی ماشین را تعیین می کند. این نشان می‌دهد که مرسدس بر روی میزان تولیدی دانفورس ماشین در بال جلو و بال عقب تمرکز دارد و فراری بر روی یک دانفورس متوسط تمرکز کرده است. یعنی فراری بیشتر از چسبندگی و دانفورس تولیدی تونل ونتوری استفاده می‌کند و مرسدس بیشتر بر روی دانفورس تولیدی بال‌ها حساب باز کرده است.

در نتیجه کپی کردن فلسفه و یا قسمتی از ایده هر دو تیم، کاملا ناممکن است. زیرا کاملا از دو فلسفه و بنیان فکری متفاوت استفاده می‌کنند که کپی کردن آن‌ها منطقی نیست. ولی اگر هر دو فلسفه برتری‌های خود را نشان دهند، خواهیم دید که دیگر تیم‌ها شروع به گرایش به استفاده از یکی از این دو فلسفه خواهند کرد.