تحلیل مختصری از آینه های جانبی خودروهای فرمول یک

فرمول یک ایران – همه می دانیم که با پیشرفت علم و دانش، کوچکترین تغییری در ظاهر ماشین های فرمول یک مستلزم بررسی های دقیق می باشد. این رویه توسط فدراسیون جهانی اتومبیل سواری تدوین شده است. در گذشته قوانین به گونه ای بود که با تنظیم موتور در تمرینات پیش فصل، تیم ها دیگر اجازه اعمال تغییرات روی موتور خودرویشان را نداشتند و از همین رو، مهندسین هر تیم روی موارد دیگری برای بالا بردن ضریب عملکردی ماشین در پیست تمرکز می کردند.

تا اینجا اطلاعاتی بود که هر علاقه مندی به رشته ورزشی فرمول یک کم و بیش از آنها مطلع است. اما تیم های پیشرو در فرمول یک، تفاوت چشم گیری بین نوع و نحوه عملکرد موتورهایشان نمی بینند پس تلاش برای بهبود شرایط ایرودینامیکی ماشین حیاتی می شود. در نتیجه هر قطعه از مجموعه قطعات ماشین های فرمول یک (ماشین فرمول یک حدود ۲۰۰۰۰ قطعه متفاوت دارد) تاثیر خاص خودش را روی شرایط ایرودینامیکی کل مجموعه دارد.

در این مقاله راجع به آینه های جانبی ماشین های فرمول یک توضیح مختصری خواهیم داد. در ماشین های معمولی، آینه های جانبی جزو جدانشدنی هستند. اما در رشته فرمول یک، مهندسین طراح مایل به حذف این دو عضو از طراحی نهایی ماشین هستند. به این دلیل که حضور این دو آینه جانبی مزاحم شکل گیری جریان مناسب هوا روی سطح ماشین هستند، حذف آنها می تواند به سرعت گیری ماشین در مسیرهای مستقیم کمک بزرگی نماید.

از طرف دیگر حضور آینه های جانبی به نوعی لازم است، چون به راننده این امکان را می دهد از اطرافش با خبر شود. با هم نگاهی به قانون تصویب شده در فدراسیون جهانی اتومبیل رانی در مورد آینه های جانبی فرمول یک می کنیم:

همه تیم ها ملزم به نصب حداقل دو آینه روی ماشین خود هستند تا راننده بتواند از هر دو طرف پشت سر خود را ببیند. سطح بازتابنده هر آینده باید ۱۵۰ میلیمتر طول و ۵۰ میلیمتر عرض داشته باشد. شعاع گوشه های سطح آینه نباید بیشتر از ۱۰ میلیمتر باشد.

مجموعه آینه می تواند حداکثر تا ۲۵۰ میلیمتر از خط مرکزی ماشین و ۷۵۰ میلیمتر تا ورودی جایگاه راننده فاصله داشته باشد.

آینه جانبی در BMW F1.09

ممکن است شنیده باشید مهندسین طراح در تیم های فرمول یک همیشه به دنبال راه هایی برای دور زدن قوانین و اعمال تغییرات دلخواهشان هستند، اما حقیقت در مورد آینه های جانبی متفاوت است. به این دلیل که قوانین در این بخش خیلی واضح و صریح اعمال شده اند و مکان قرار گیری آینه ها روی شاسی دقیقا اعلام شده.

علاوه بر آن، در تمرینات پیش فصل یا در طول فصل، گروهی از طرف فدراسیون جهانی اتوموبیل رانی مسئول بررسی تخلاف تیم ها و نحوه عملکرد آینه های جانبی است. به طور دقیق تر آزمایشی انجام می شود به این صورت که یکی از راننده های هر تیم درون ماشین می نشیند و از او خواسته میشود حروف و اعدادی که روی صفحه ای که ۱۰ متر پشت ماشین قرار دارد را بخواند.

آینه جانبی در Ferrari F60

پس واضح است که دست طراحان زیاد باز نیست. تنها خلاقیتی که آنها می توانند به خرج دهند ظاهر آینه جانبی است تا به طراحی ایده آل ایرودینامیکی نزدیکتر شود.

دانش استفاده شده در این بخش دینامیک سیالات محاسباتی و تونل باد است. پس از قرار دادن مدل ماشین فرمول یک در تونل باد، مهندسین و طراحان اطلاعات مورد نیاز در مورد جریان هوا اطراف ماشین را استخراج کرده و تغییرات لازم را اعمال می کنند تا به حالت بهینه دست یابند. نتیجه نهایی عموما یک مدل با انحناهای زیاد است. مطمئنا می دانید که جریان هوا از اطراف یک جسم کروی یا انحنا دارد راحت تر از یک جسم مکعبی شکل عبور می کند.

شبیه سازی به روش CFD

مرحله بعد که چالش بزرگی برای مهندسین است سوار کردن آینه های جانبی است. از آنجایی که یک ماشین فرمول یک حدودا ۶۰۰ کیلوگرم وزن دارد (همراه با راننده و سوخت) می توانیم نتیجه بگیریم که تمام قطعات باید حتی الامکان سبک باشند، به این دلیل که تک تک قطعات روی مکان مرکز ثقل خودرو تاثیر مستقیم دارند.

آینه های جانبی باید در بالای شاسی نصب شوند پس مرکز ثقل خودرو رو از زمین دورتر می کنند، حتی چند میلیمتر. برای رفع این ایراد، طراحان از موادی سبک جهت تولید آینه ها استفاده می کنند که به آنها فیبر کربن گفته می شود (برای قاب آینه ها و پایه های آنها).

برای ساخت بخش بازتابنده آینه، طراحان از ماده ای بنام پرسپکس (پلاستیک شفاف با استحکام و مقاومت بالا) استفاده می کنند. این ماده علاوه بر داشتن توانایی های آینه های معمولی، در مقابل ارتعاشات شدید مقاومت خوبی دارد. واضح است در سرعت های بالا، مجموعه قاب محافظ و آینه درونش، ارتعاشات شدیدی را تحمل می کنند. با استفاده از مواد مناسب و پایه های ضد ارتعاش، طراحان راننده را از داشتن دید پشت در هر شرایطی مطمئن می سازند.

نکته دیگری که در مورد آینه ها مهم است این است که آینه های جانبی در هر مسابقه شرایط مختلفی از لحاظ نصب روی شاسی پیدا می کنند. برای مثال در پیست های خیابانی، دید راننده روی چرخ های جلو بسیار مهم است. در پیست های کلاسیک، راننده راحت تر می تواند مکان مناسب در گوشه های هر پیچ را پیدا کند و حتی اگر اندکی دچار خطا شود، مسابقه را از دست نخواهد داد. اما در پیست های خیابانی، شانس خطا کمتر است بنابراین راننده باید دقیقا بداند کجا وارد پیچ شود تا بتواند به نحوی ایده آل از پیچ خارج شود. تمام این مسائل به نحوه و مکان قرار گیری آینه های جانبی بستگی دارد.

راننده در حین مسابقه زمان و توانایی تغییر حالت آینه های جانبی را ندارد پس مکانیک های هر تیم پیش از مسابقه لازم است تمام تنظیمات آن را به دقت انجام دهند. برای بالا بردن میدان دید راننده در حین مسابقه برخی تیم ها از آینه های دو وجهی استفاده می کنند. این سیستم اولین بار توسط مک لارن و روی ماشین MP4-17 نصب شد.