Введение
Сила притяжения, создаваемая аэродинамическими характеристиками транспортного средства.
Прижимная сила – это сила притяжения, создаваемая аэродинамическими особенностями транспортного средства. Если транспортное средство – автомобиль, цель прижимной силы – позволить автомобилю двигаться быстрее, увеличивая вертикальную силу на шинах и, таким образом, повышая сцепление. Если транспортное средство – самолет с фиксированным крылом, цель прижимной силы на горизонтальном стабилизаторе – обеспечение продольной устойчивости и предоставление пилоту возможности управления самолетом по тангажу.
Тело
Закругленная и сужающаяся форма верхней части автомобиля предназначена для рассекания воздуха и минимизации сопротивления ветру. Детальные элементы кузова в верхней части автомобиля могут быть добавлены для обеспечения плавного потока воздуха к элементам, создающим прижимную силу (например, крыльям или спойлерам, а также туннелям под днищем). Общая форма автомобиля напоминает крыло самолета. Почти все дорожные автомобили создают аэродинамическую подъемную силу из-за этой формы. Существует множество методов, используемых для компенсации этой подъемной силы. Если рассматривать профиль большинства дорожных автомобилей, передний бампер имеет наименьший дорожный просвет, за ним следует участок между передними и задними колесами, а затем задний бампер, обычно с наибольшим просветом. При такой компоновке воздух, проходящий под передним бампером, будет сжат до меньшей площади поперечного сечения, что приведет к снижению давления. Дополнительная прижимная сила создается за счет наклона (или угла) кузова автомобиля, который направляет воздух снизу вверх и создает направленную вниз силу, увеличивая давление над автомобилем, поскольку направление воздушного потока становится ближе к перпендикулярному поверхности. Объем не влияет на давление воздуха, поскольку это не замкнутый объем, вопреки распространенному заблуждению. Гоночные автомобили усиливают этот эффект, добавляя задний диффузор для ускорения воздуха под автомобилем перед диффузором и повышения давления воздуха за ним, уменьшая зону турбулентности позади автомобиля. Другие аэродинамические компоненты, которые можно найти в нижней части для улучшения прижимной силы и/или снижения сопротивления, включают в себя сплиттеры и вихревые генераторы. Некоторые автомобили, такие как DeltaWing, не имеют крыльев и генерируют всю прижимную силу за счет кузова.
Передняя часть
Функция аэродинамических профилей в передней части автомобиля двойная. Они создают прижимную силу, увеличивающую сцепление передних шин, а также оптимизируют (или минимизируют возмущения) воздушного потока для остальной части автомобиля. Передние крылья на болидах с открытыми колесами постоянно модифицируются по мере поступления данных от гонки к гонке и настраиваются под особенности каждой трассы (см. верхние фотографии). В большинстве гоночных серий крылья даже спроектированы таким образом, чтобы их можно было регулировать непосредственно во время гонки, во время пит-стопа.
Задняя часть
На поток воздуха в задней части автомобиля влияют передние крылья, передние колеса, зеркала заднего вида, шлем пилота, боковые понтоны и выхлопная система. Это приводит к тому, что заднее крыло менее аэродинамически эффективно, чем переднее. Однако, поскольку оно должно создавать более чем вдвое большую прижимную силу, чем передние крылья, для обеспечения управляемости и баланса автомобиля, заднее крыло обычно имеет значительно большее удлинение и часто использует два или более элементов для увеличения создаваемой прижимной силы (см. фотографию слева). Как и передние крылья, каждый из этих элементов часто можно регулировать во время обслуживания автомобиля, до или даже во время гонки, и они постоянно подвергаются вниманию и модификациям.
Крылья в необычных местах
Отчасти вследствие правил, направленных на снижение прижимной силы от передних и задних крыльев автомобилей Формулы-1, несколько команд стали искать другие места для установки крыльев. Небольшие крылья, монтируемые на задней части боковых понтонов автомобилей, начали появляться в середине 1994 года и стали практически стандартным элементом на всех болидах Формулы-1 в той или иной форме, пока все подобные устройства не были запрещены в 2009 году. Другие крылья стали появляться в различных местах на болиде, но эти модификации обычно применяются только на трассах, где особенно важна прижимная сила, в частности, на извилистых трассах Венгрии и Монако. McLaren Mercedes MP4/10 1995 года стал одним из первых автомобилей, оснащенных "средним крылом", используя лазейку в регламенте для установки крыла поверх кожуха двигателя. С тех пор эта схема использовалась каждой командой хотя бы однажды, а в Гран-при Монако 2007 года их использовали все команды, кроме двух. Эти средние крылья не следует путать либо с камерами, установленными на дуге безопасности, которые устанавливаются на каждом болиде в качестве стандартного оборудования во всех гонках, либо с потокопроводящими элементами в форме "бычьих рогов", впервые использованными McLaren, а затем BMW Sauber, основная функция которых – сглаживать и перенаправлять воздушный поток для повышения эффективности заднего крыла, а не для самостоятельного создания прижимной силы. Вариацией этой концепции стали "X-крылья" – высокие крылья, устанавливаемые на передней части боковых понтонов, которые использовали аналогичную лазейку, как и средние крылья. Впервые они были использованы Tyrrell в 1997 году, а последний раз – на Гран-при Сан-Марино 1998 года, к тому времени Ferrari, Sauber, Jordan и другие команды уже успели их применить. Однако было принято решение о запрете этих элементов из-за препятствий, которые они создавали при дозаправке, и риска для пилота в случае переворота болида. (Ходят слухи, что Берни Экклстоун посчитал их слишком некрасивыми для телевизионной картинки и поэтому добился их запрета). Различные другие дополнительные крылья время от времени испытывались, но в настоящее время чаще команды стремятся улучшить характеристики передних и задних крыльев с помощью различных потокопроводящих элементов, таких как вышеупомянутые "бычьи рога", используемые McLaren.