Τα αεροδυναμικά βοηθήματα έχουν αποκτήσει μεγάλη σημασία τα τελευταία 50 σχεδόν χρόνια σε κάθε κατηγορία του μηχανοκίνητου αθλητισμού. Όντας πρωτότυπα αυτοκίνητα, τα μονοθέσια της F1 αποτέλεσαν τα πρώτα αγωνιστικά αυτοκίνητα όπου τα αεροδυναμικά βοηθήματα άρχισαν να εφαρμόζονται, καθώς η απουσία περιορισμού από ένα σασί το οποίο προέρχεται από κάποιο υπάρχον αυτοκίνητο παραγωγής άνοιξε από την δεκαετία του 70 τους ασκούς του Αιόλου (pun intended) για την συνεχή ανάπτυξη των βοηθημάτων αυτών.
Η ισορροπία μεταξύ drag, ή οπισθέλκουσας και downforce, ή κάθετης δύναμης, αποτελεί ένα «κλασικό» πρόβλημα ισορροπίας για τα setups των αυτοκινήτων στις διάφορες πίστες ή ειδικές του καλενταριού, το οποίο όμως ξεκινά από τον σχεδιασμό του αεροδυναμικού κιτ, πολύ πριν ξεκινήσει η παραγωγή. Η μια επηρεάζει την άλλη, αλλά τα πράγματα δεν είναι τελείως απλά.
Η κάθετη δύναμη είναι λίγο πολύ γνωστή σε όλους όσους ασχολούνται έστω και σε ένα επιφανειακό επίπεδο με τον μηχανοκίνητο αθλητισμό. Πρόκειται για την δύναμη η οποία ασκείται στο αυτοκίνητο από την ίδια την ροή του αέρα, καθώς αυτό κινείται με μια κάποια ταχύτητα. Τα αεροδυναμικά βοηθήματα, όπως είναι οι πτέρυγες, οι splitters, τα undertrays (ή πατώματα) και οι diffusers, αποσκοπούν στο να δημιουργήσουν υποπίεση στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου, επιβραδύνοντας την ροή του αέρα που περνά από το πάνω μέρος του. Η κλίση των διαφόρων μερών (airfoil) των πτερύγων καθορίζει και πόση κάθετη δύναμη θα παράγεται. Μεγαλύτερη κλίση σημαίνει μεγαλύτερη κάθετη δύναμη και άρα περισσότερη πρόσφυση. Σε έναν ιδανικό κόσμο, μοναδικός στόχος θα ήταν η κατασκευή ενός αεροδυναμικού συστήματος το οποίο παράγει την περισσότερη δυνατή κάθετη δύναμη. Στον πραγματικό κόσμο όμως, υπάρχει και η τριβή με τον αέρα, η οπισθέλκουσα δύναμη.
Η οπισθέλκουσα δύναμη είναι η αντίσταση του αέρα στην κίνηση ενός αντικειμένου μέσα σε αυτόν. Όπως και η κάθετη δύναμη, όσο αυξάνεται η σχετική ταχύτητα του αντικειμένου, τόσο μεγαλώνει η δύναμη. Στον μηχανοκίνητο αθλητισμό αυτή προέρχεται όχι μόνο από το εκάστοτε αυτοκίνητο καθ’ εαυτό, αλλά από το αεροδυναμικό κιτ το οποίο είναι εγκατεστημένο σε αυτό. Όσο πιο μεγάλη είναι η επίδραση στην ροή του αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση που προβάλει. Είναι επομένως εύκολο να καταλάβει κανείς γιατί τα μονοθέσια της F1 του 2004 είχαν υψηλότερες τελικές ταχύτητες κατά μέσο όρο από εκείνα του 2018. Τα αεροδυναμικά μέρη των παλαιότερων μονοθεσίων δεν είχαν πολλά μέρη και έτσι δεν υπήρχαν εκεί για να τρίβονται με τα σωματίδια του αέρα. Έτσι όμως τα μονοθέσια είχαν λιγότερη κάθετη δύναμη και ήταν πιο αργά στις στροφές.
Έχοντας τα παραπάνω υπόψην, η ισορροπία μεταξύ των δυο φαινομένων κλίνει περισσότερο στην μεριά του downforce. Καθώς ένα αυτοκίνητο αναπτύσσει μεγάλη ταχύτητα, η ροή του αέρα τείνει να ασκήσει lift, την αντίθετη δύναμη από την downforce. Lift δημιουργούν και τα φτερά ενός αεροπλάνου, γι’ αυτό και η κάθετη δύναμη κάποιες φορές αναφέρεται ως “negative lift”. Έτσι, η κάθετη δύναμη δεν έχει χρησιμότητα μόνο στις στροφές, αλλά κρατά σταθερό και το αυτοκίνητο στις ευθείες, όταν οι ταχύτητες είναι αυξημένες. Εκτός από αυτό, οι περισσότεροι αγώνες έχουν περισσότερες στοφές από ό,τι ευθείες. Έτσι, ο χρόνος κερδίζεται όταν ένα αυτοκίνητο είναι γρήγορο στις στροφές και όχι τόσο στις ευθείες, όπου για παράδειγμα η μείωση της τελικής ταχύτητας κατά 15 χλμ/ώρα δεν έχει αρνητικό αντίκτυπο, εάν ο συνολικός χρόνος είναι μικρότερος. Γιατί νομίζετε ότι τα ρεκόρ πίστας μεταξύ 2004 και 2018 είχαν τρομερές διαφορές σε κλειστές πίστες και μικρότερη διαφορά στην Μόντσα?
Τα αεροδυναμικά βοηθήματα έχουν εξελιχθεί εκθετικά τα τελευταία δέκα χρόνια, παρά το γεγονός ότι ξεκίνησαν να μελετώνται πριν περίπου μισό αιώνα και μετά από μια τρελή ιδέα του να αντιστρέψεις την δύναμη που παράγουν τα φτερά ενός αεροπλάνου. Καθώς οι τεχνολογίες στους κινητήρες αλλάζουν, το βασικό concept των αεροδυναμικών στον μηχανοκίνητο αθλητισμό δεν θα αλλάξει ποτέ. Θα αλλάξει μόνο ο τρόπος εφαρμογής τους και ο τρόπος με τον οποίο θα μπορέσει η εκάστοτε ομάδα να επωφεληθεί και να εφαρμόσει αυτά που θέλει, εντός των πλαισίων των κανονισμών.
Ακολουθήστε μας στα Twitter, Instagram, Youtube, Discord και Spotify
