Aerodynamika [technika wyścigowa odc. 3]

Spojlery to niezbędne elementy w bolidach wyścigowych i w 20-letnich Oplach Calibra. O ile w tym drugim przypadku spojlery służą do niczego, to w pierwszym spełniają istotną rolę. Jak działa spojler?

Do czego służą spojlery w autach wyścigowych, większość z nas wie - do wytwarzania siły dociskowej. W zasadzie spojlerem mógłby być kawał deski zamocowanej w poprzek samochodu i ustawionej pod jakimś kątem, np. 45 stopni do poziomu. Problem w tym, że taka deska przy szybkiej jeździe wytwarzałaby ogromny opór aerodynamiczny, generując jednocześnie minimalną siłę dociskową.

Dlatego inżynierowie sięgnęli po rozwiązania z lotnictwa. Skrzydło spełnia warunek, że przy stosunkowo niskim oporze aerodynamicznym wytwarza dość dużą siłę unoszącą. A czym jest siła nośna?

Siła nośna

Mówiąc w dużym skrócie, siła nośna jest to prostopadła do kierunku ruchu profilu skrzydła siła, powstająca w wyniku pojawienia się różnic ciśnienia między górną i dolną częścią skrzydła. Zwrot siły nośnej skierowany jest od ciśnienia wysokiego w kierunku ciśnienia niskiego. Poniżej schemat skrzydła wraz z rozkładem ciśnienia. Obszar czerwony symbolizuje ciśnienie wysokie, a niebieski niskie. W tym przypadku siła będzie skierowana w górę.

Oczywiście co skrzydło, to wartość tej siły będzie inna. Tutaj kluczowe znaczenie ma kąt natarcia, pod jakim zamocowane jest skrzydło, i profil skrzydła (pomijam rozmiary skrzydła). „Grubsze” profile dają większą siłę unoszącą, ale cechują się też nieco większym oporem aerodynamicznym. Z kolei „cienkie” profile stawiają mały opór, ale siła nośna jest mniejsza.

Spojlerów nie ustawia się pod dowolnym kątem. Dla każdego z nich istnieje taki kąt graniczny, powyżej którego siła dociskowa nie tylko nie rośnie, ale wręcz maleje.

Ciekawostka

Maserati MC 12 GT1 startujące w wyścigach FIA GT (szczególnie przed 2010 rokiem) cechowało się wyjątkowo małym tylnym spojlerem w porównaniu z konkurentami. Jak to możliwe? MC 12 było samochodem bardzo dużym – szerokim i długim. Ponieważ najpierw projektowany był wóz wyścigowy, a auto drogowe dopiero potem, to inżynierowie skupili się na aspektach istotnych dla samochodu torowego.

Zwiększenie długości pomagało w uzyskaniu większej siły docisku pod podwoziem, a duża szerokość zapewniała przyczepność mechaniczną. Wystarczyło więc zamontować mały spojler z tyłu, który zapewniałby odpowiedni balans, a który przez swoje małe rozmiary stawiał mały opór.

W poprzednim odcinku: Listwa Gurneya

Źródło: wikipedia (foto) • allsportauto (foto) • mulsannescorner (foto) • scarbsf1 (foto)