اسلیپ استریم و هوای کثیف در فرمول یک

فرمول یک ایران – وقتیکه فرمول یک یا مسابقات دیگر اتومبیلرانی را نگاه می کنید اصولا واژه اسلیپ استریم”‘slipstream’” و هوای کثیف “dirty air” را می شنویم، اما دقیقا این واژه ها به چه چیزی اشاره دارند؟

اسلیپ استریم یا تلاطم و خلاء پشت (Slip streaming)

در واقع، هر دو پدیده اسلیپ استریم و هوای کثیف یک چیز هستند اما تفاوت کلیدی در نقطه ای از پیست که این دو رخ می دهند شکل می گیرد. پدیده اسلیپ استریم زمانی رخ می دهد که یک خودرو در مسیر مستقیم پشت سر یک خودروی دیگر قرار بگیرد.

خودروی پیشتاز همینطور که داونفورس تولید می کند، یک جریانی از هوا را نیز در پشت سر خودش تولید می کند. این مسئله باعث می شود که یک ناحیه کم فشاری پشت سر خودرو ایجاد شود.

اگر خودرویی که در حال تعقیب است، به اندازه کافی نزدیک شود، می تواند از این منطقه ایجاد شده استفاده کند و خودش را به داخل این منطقه کم فشار بکشاند. بنابراین، خودروی در حال تعقیب کار راحت تری را برای غلبه بر مقاومت هوا دارد. بنابراین وقتیکه در شرایط محدود به چسبندگی نیستید، دریافت اسلیپ استریم می تواند به سود شما باشد به این خاطر که شما از آن داونفورس در مسیر مستقیمی استفاده ای نمی کنید و نیازی به این نیرو ندارید.

کشیدن یا tow

این اثر گاهی اوقات به عنوان “tow” یا کشیدن نیز خوانده می شود که وقتیکه اعمال می شود تفاوت بالایی در زمان دورهای ثبت شده برخی از پیست ها با مسیر های مستقیمی بلند به مانند مونزا، اسپا و… ایجاد می کند.

هوای کثیف (Dirty Air)

هوای کثیف حال در پیچ ها رخ می دهد یعنی جایی که خودروها در شرایط محدود به چسبندگی کار می کنند. خودروی پیشتاز از انرژی هوای پیش رو و دست نخورده استفاده می کند و پشت سر خودش هوایی با فشار کلی کمتری را به جا می گذارد که به آن هوای کثیف می گوییم. با توجه به هجوم این جریان آشفته به سمت خودروی پشت سری، خودروی در حال تعقیب از لحاظ عملکردی ایرودینامیکی افتی را تجربه می کند.

البته این فقط از دست دادن داونفورس نیست که سبقت گرفتن در این شرایط را سخت می کند. شیلورز، مهندس ایرودینامیک ویلیامز می گوید:

یکی از چیزهای بزرگی که راننده را عصبانی می کند، تغییر “رفتار” و “حس” خودرو است. از لحاظ ایرودینامیکی این به معنای بالانس ایرودینامیکی می باشد.

تحت تاثیر قرار گرفتن بالانس ایرودینامیکی

پس از برخورد این جریان آشفته هوای کثیف با بال جلوی خودرو، بالانس ایرودینامیکی تحت تاثیر قرار می گیرد و خودرو از لحاظ عملکردی و راندمانی افت شدیدی را تجربه می کند:

معمولا، راننده با تنظیماتی که بالانس ایرودینامیکی را برایش فراهم کند رانندگی می کند تا حس راحتی داشته باشد و به هنگام پیچیدن به خودرو اعتماد داشته باشد.

بنابراین وقتیکه خودرو بالانس ایرودینامیکی خودش را از دست می دهد، راننده باید عقب گرد کند. به همین دلیل است که شما چنین افتی را در عملکردتان می بینید.

برخلاف باور عمومی که افت عملکرد ایرودینامیکی را بزرگترین آسیب هوای کثیف می داند، این خنک کاری می باشد که اغلب اوقات برای خودروی تحت تعقیب دردسر بزرگی درست می کند:

وقتیکه راننده ها در حال تعقیب خودرویی هستند، دارند خیلی به خودروی خودشان فشار می آورند و اجزای قطعاتی به مانند موتور و ترمز ها دارند در سر حد مجاز خودشان کار می کنند.

اگر شما هوایی با فشار کلی کمتری را دریافت کنید و به خودرو تزریق کنید، این مسئله روی سیستم های خنک کار شما تاثیر می گذارد.

عقب نشینی در زمان استفاده از اسلیپ استریم و قرارگیری در هوای کثیف

این به آن معنا می باشد که رادیاتورها دیگر به آن خوبی قبل خودشان کار نمی کنند، جریان هوایی که از داکت های ترمز عبور می کنند کارشان را به درستی انجام نمی دهند و …! همه این عوامل باعث بیش گرمایش تمامی سیستم ها می شود و به همین دلیل است که رانندگان مجبور هستند که عقب نشینی کنند تا این سیستم ها را مدیریت کنند.

لغت هوای کثیف نسبت به اسلیپ استریم اصولا کلمه ای غریب تر در دنیای اتومبیلرانی می باشد حتی در دنیای موتورسواری. به همین خاطر است که فرمول یک قوانین انقلابی جدیدی را برای سال 2022 در نظر گرفته تا از اثر این پدیده در آینده کم کند. باید در نظر داشت که این مسئله به خاطر پیچیدگی زیاد ایرودینامیک خودروهای فرمول یک رخ می دهد و تا این حد تحت تاثیر هوای کثیف قرار می گیرند:

در فرمول یک همه چیز به درستی تنظیم و مرتب شده و هرگونه هوای کثیفی می تواند این تجهیزات را به شدت تحت تاثیر قرار دهد به این خاطر که آنها برای اینکه در یک هارمونی و هماهنگی کامل باهم کار کنند، فوق العاده بالانس و متعادل شده اند.

مدیریت جریان هوای برخاسته از تایرها

علاوه بر این، با توجه به اینکه فرمول یک، یک رقابت چرخ باز می باشد نیازمند مدیریت جریان هوای برخاسته از تایرها می باشد. این هوا خیلی آشفته شده و مخرب است و اغلب اوقات سعی می کنند تا آن را از خودرو دور نگه دارند. اما حتی این جریان به جا مانده از خودروی پیشتاز نیز منجر به تشدید مشکلات ناشی از هوای کثیف برای خودروی در حال تعقیب می شود. این ترکیب از بهینه سازی های عمیق ایرودینامیکی و جریان های آشفته تایرها می باشد که باعث شده هوای کثیف تا این حد برای خودروهای فرمول یک مضر باشد.

در ویدیو زیر فشار کامل یک خودروی فصل 2016 شبیه سازی شده و می توانید در آن جریان های آشفته تایر ها را مشاهده کنید:

تغییرات قوانین فرمول یک با هدف…

همانطور که پیشتر گفته شد برای فصل 2021 (در حال حاضر 2022)، قوانین ایرودینامیکی نه تنها هدف کاهش این جریان ها را دارند بلکه این هدف را دارند که این هوای متلاطم را به داخل مکش کنند و به سمت بالا شلیک و از روی خودروی پشت سری عبور دهند. با این کار، خودروها باید امکان تعقیب کردن یک دیگر را با فاصله نزدیک دارند و می توانند روی پیچ ها از یک دیگر سبقت بگیرند.

تاثیر اسلیپ استریم در خودروهای 2022

اما به هرحال، این مسئله یک عارضه جانبی در حرکت در مسیر مستقیمی دارد. جریان حال به شکل یک قطره به سمت خودروی در حال تعقیب فرستاده می شود. این آن معنا را دارد که خودروی در حال تعقیب نمی تواند آن کاهش درگ همیشگی را تجربه کند و بنابراین تاثیر اسلیپ استریم دیگر به مانند قبل نخواهد بود. شیلورز می گوید:

فکر می کنم که این قوانین در نظر گرفته شده مطمئنا تفاوت بزرگی را ایجاد می کنند. اما به هر حال، اینکه خودروی در حال تعقیب بخشی از هوای کثیف خودروی پیشتاز را دریافت کند امری غیر قابل اجتناب است.

یک نوعی متفاوت از جریان به جای یک جریان کاملا تمیز ایجاد خواهد شد و من فکر نمی کنم که شما هیچوقت از این موضوع بتوانید فرار کنید. به عنوان یک مهندس ایرودینامیک، ما همیشه در تلاش هستیم تا آنجایی که می توانیم مرز های قوانین را جا به جا کنیم.

این مسئله یادآور تغییر قوانین سال 2009 می باشد که قصد بر کاهش شدید عملکرد ایرودینامیکی داشت که برخی از تیم ها توانستند با دبل دیفیوزر این عملکرد از دست رفته را جبران کنند. تنها زمان خواهد گفت که قوانین جدید فرمول یک برای نسل بعدی خودروها چه سرنوشتی را رقم خواهد زد.