// التأثير الأرضي وعودة قوية في الفورمولا 1 لموسم 2022

القائمة الرئيسية

الصفحات

أخبار الرياضة

التأثير الأرضي وعودة قوية في الفورمولا 1 لموسم 2022

التأثير الأرضي في سباقات الفورمولا 1 لموسم 2022


ينتظر عشاق السباقات السريعة, أن يحقق التأثير الأرضي عودة قوية في الفورمولا 1 لموسم 2022 ، والتي تفرضها اللوائح الفنية, بحيث تأمل في جعلها أحد الركائز الأساسية لإحياء سباقات الجوائز الكبرى.

التأثير الأرضي في سباقات الفورمولا 1 لموسم 2022

ماذا نقصد بالتأثير الأرض في F1؟

سوف تسمع الكثير عنها في عام 2022. التأثير الأرضي هو أحد الأسلحة التي اختارتها الفورمولا 1 لمحاولة علاج إحدى المشاكل الأساسية للمواسم الماضية ، وهي صعوبة متابعة سيارة أخرى عن كثب ، دون فقدان الأداء.

قبل أن تبدأ سيارات الفورمولا 1 الجديدة تشغيلها الرسمي ، ألقي نظرة على مشاكل الجيل الأقدم ذات المقعد الفردي, والحلول التي يمكن أن يوفرها التأثير الأرضي.

كيف تبدو المشكلة ؟

يتم ممارسة قوتين ديناميكيتين رئيسيتين على سيارات F1 التي تطلق بأقصى سرعة (قوة عمودية, قوة سفلية, أو قوة سفلية) مع الهواء الذي يضغط على السيارة في الأرض عن طريق ضرب الأسطح الديناميكية الهوائية ، وفي نهاية السلسلة ، تعتبر الإطارات هي المسؤولة عن التحول إلى قبضة ، وقوة أفقية (سحب) مع الهواء الذي يقاوم تقدم السيارة الملاحقة وبالتالي يؤثر على سرعتها القصوى. كلما زادت القوة الضاغطة الناتجة بهذه الطريقة ، زادت قوة السحب. لذلك تبحث الفرق والسائقون دائمًا عن أفضل حل وسط بين القبضة على المنعطفات وسرعة المضيق ، اعتمادًا على خصائص الحلبة التي تمت زيارتها.

الإضطرابات:

صُممت سيارات الفورمولا وان لأداء أفضل بما في ذلك خاصية "الهواء النظيف" ، أي كتلة ثابتة من الهواء لم يتم عبورها للتو, بواسطة سيارات الفورمولا 1. تعمل الفرق جزئيًا في نفق هوائي و في ظروف مثالية ، وتحاول أيضا تحسين طريقة استخدام المقعد الفردي لتدفق الهواء النظيف لتوليد أقصى قوة سفلية بفضل جميع الأسطح المعروضة.

ومع ذلك ، أدى تطور المعرفة في هذا المجال والبحث عن أداء ديناميكي هوائي أكبر إلى ظهور العديد من الملحقات والتعديلات على السيارات (الزعانف والشرائح والفتحات والمنحرفات المعقدة وما إلى ذلك), يتم استخدامها لمحاولة التحكم في تدفق الهواء ، لا سيما عن طريق إنشاء دوامات صغيرة وتوجيهها نحو مناطق معينة من المقعد الفردي أو لنقلها بعيدًا عن ذلك.

على سبيل المثال ، في عام 2017 ، قامت الفرق بإنشاء واستخدام دوامات مختلفة لمنع الاضطرابات الناتجة عن الإطارات الخلفية, حيث ساهم في تعطيل تدفق الهواء المتجه إلى الجزء الخلفي من السيارة.

من جهة أخرى, وبخلاف الاضطرابات التي ينتجها جسم ما بشكل طبيعي وبأقصى سرعة (خاصة وأن كتلة الهواء "تُسحب" للأمام عندما تمر السيارة وبالتالي تمارس ضغطًا أقل على التي تأتي من خلفها مقارنة بالظروف المستقرة ) ، فإن الاضطرابات الناتجة عن هذه المطاردة تجعل الكتلة الهوائية التي تمنع مرور السيارة الملاحقة بشكل خاص.

هذا عنصر أساسي في فهم المشكلة التي لوحظت فيسباقات الفورمولا1 لا سيما متابعة السيارة الاخرى عن كثب عند السرعات العالية، فعندما تكون سيارة متقدمة في السباق فانها تخلف وراءها ما يسمى بالهواء الملوث, بحيث يفقد السائق الملاحق ما بين 35% إلى 47% من القوة السفلية عندما تتراوح المسافة بين السيارتين من 10 و 20 مترا.

الشفط والاضطرابات:

هذه الظاهرة مفيدة جدا للمتابعي سيارات السرعة التي تجري على خط مستقيم, لأن السائق الذي يوجد في المقدمة سيكون أول من ينتج كتلة هوائية ، بحيث سيعارض المقاومة القصوى. على العكس من ذلك ، سيكون أقل بالنسبة للسيارة التي تسير في الخلف ، والتي يمكنها بعد ذلك التقاط المزيد من السرعة ، مما يفضل بطبيعة الحال التجاوز. هذا ببساطة ما يسمى بشكل غير صحيح "التجنيد" (السيارة الخلفية لا يتم امتصاصها ، ولكن يتم إبطائها بدرجة أقل) ، وهذا يفسر سبب بقاء السائقين متجمعين بشكل عام لأطول فترة ممكنة في أعقاب أحد المنافسين قبل الابتعاد في مرحلة التجاوز. 

لكن الأمور تسوء في المنعطفات، نظرًا لأن اتباع سيارة واحدة عن كثب في كتلة هوائية مخفضة ومضطربة (لا يسمح بتوليد أكبر قدر ممكن من القوة الضاغطة) يكون أكثر صعوبة بالنسبة لسيارات الفورمولا 1 التي لم يتم تصميمها لهذا السبب، يجب أن يعوض السائق خسارة الهواء وبالتالي التماسك (والذي يترجم إلى نقص في التوجيه حيث أن الجناح الأمامي هو الذي يعاني من أكبر خسارة), كما أنه يساهم في زيادة التسخين والتآكل المفرط للإطارات وبالتالي زيادة في فقدان الأداء ، مما يقلل من فرص التجاوز, إذا كان فرق السرعة مع الخصم غير كافٍ, يذهب هذا أحيانًا إلى أبعد من ذلك لإزالة كل الاهتمام بمحاولة التجاوز لأنه على مدار فترة زمنية ، قد يكون هناك عيب أكبر في البقاء بالقرب من السيارة أكثر من تركها تبتعد لبضع ثوان.

هذه الظاهرة ، التي كانت إشكالية بالفعل من قبل الصانعين ، تم إبرازها من عام 2017 ، عندما تم توسيع سيارات F1 وإطاراتها وتوسيع سطحها الهوائي (مع تحرير الملحقات وتعقيد منطقة الانحراف). بالإضافة إلى كونها مجرد عقبة أكبر على الحلبات التي لا تختلف في العرض ، فإنها تتحرك وتعكر المزيد من الهواء أثناء مرورها. خلال عام 2021, رجح  مسؤولي الفورمولا 1  أن السيارة تفقد ما يصل إلى 46٪ من قوتها السفلية عندما تكون على بعد 10 أمتار من السيارة الأمامية.

أخيرًا ، كانت فلسفة الإطارات التي تم تبنيها منذ عودة بيريللي في عام 2011 ، المتمثلة في تقديم إطارات ذات قدرة عالية على الفرسان ، عاملاً في تدهور قدرة السائقين مؤخرًا على المشاركة في معارك طويلة ، لأن التحكم في درجة الحرارة وتآكل الإطارات له تأثير كبير في السباق.

ماذا نعني بتأثير الأرض؟

عندما نتحدث عن "التأثير الأرضي" في الفورمولا 1 وفي رياضة السيارات بشكل عام ، فهذا يعني أننا نستخدم الأرض كجزء لا يتجزأ من النظام الديناميكي الهوائي الذي سيعمل على زيادة القوة الضاغطة للسيارة وبالتالي القبضة في الانحناءات.

في عالم السيارات السريعة ، يعد "التأثير الأرضي" في الواقع تعبيرًا شاملاً يجمع بين العديد من الظواهر التي تهدف إلى خلق قوة سفلية ، بدلاً من التطبيق الخالص والصعب لهذا العامل الذي يثير في أشد حالاته صرامة في الرفع الناتج عن كائن يطير بالقرب من الأرض.

تأثير الفنتوري ومبدأ برنولي:

بشكل أساسي ، يسعى التأثير الأرضي F1 إلى إعادة إنشاء تأثير فنتوري مثالي لتوليد قوة سفلية من خلال فارق الضغط بين الجانب السفلي والجزء العلوي من السيارة ، والذي سيؤدي بعد ذلك إلى إنشاء قوة سفلية.

تم تسمية تأثير فنتوري على اسم الفيزيائي الإيطالي جيوفاني باتيستا فينتوري ، ويتكون تأثير فنتوري ، على مساحة مغلقة ، من خلال تسريع تدفق الهواء عن طريق إنشاء قمع في مساره قبل إخراجه تدريجيًا. ومع ذلك ، وفقًا لمبدأ برنولي - الذي سمي على اسم الفيزيائي السويسري دانيال برنولي - إذا كانت هناك زيادة في سرعة تدفق مائع (سائل أو غاز ، مثل الهواء) ، فهناك أيضًا انخفاض في الضغط (أو الاكتئاب). لذلك نستنتج أنه بعد المرور عبر أضيق منطقة محاكاة يحدث تسارع عند مغادرته المكان ويكون الضغط حينئذ هو الأدنى.

بشكل ملموس وبتبسيط ، عندما تضطر كتلة معينة من الهواء وتتحرك بسرعة معينة في مكان مغلق , إلى غمر نفسها بالكامل في عنق زجاجة ، بحيث تجد هذه الكتلة عند المخرج نفس الظروف , كما لو لم يكن هناك انخفاض في المساحة المتاحة ، وبالتالي ستزداد سرعة تدفقها وينخفض ​​الضغط بعد تجاوز عنق الزجاجة مباشرة.

تأثير الشفط:

عندما يكون أحد الكائنات التي تشكل هذه المساحة المغلقة متحركًا على الأقل ، فإن هذه الظاهرة تكون مصحوبة بتأثير شفط: حيث ينخفض ​​الضغط محليًا إلى أدناه ولكن لا يتأثر أعلاه ، فإنه يخلق قوة تضغط للأسفل أو تسحب للأعلى , إذا كان الكائن السفلي هو الذي يتحرك ، وهكذا سيقترب الجسمان من بعضهما البعض.

عند تطبيقه على الفورمولا 1 ، فإن الفكرة هي استخدام هذا الشفط الناتج عن فارق الضغط بين الجانب السفلي والجزء العلوي من السيارة (الأخير متحرك من أعلى إلى أسفل) ، وبالتالي إنشاء قوة سفلية وزيادة قبضة متاحة وكذلك سرعة الانعطاف.

نفق فنتوري:

من الناحية العملية ، يتم الحصول على التأثير الأرضي من خلال إنشاء "أنفاق فنتوري" في بطولة العالم للسيارات بين الجانب السفلي من F1 والمسار ، حيث سيكون الهواء قادرًا على الاندفاع إلى الداخل ، والتسريع والخروج بشكل نظيف. ولتحقيق أقصى قدر من الكفاءة ، يجب أن تكون هذه الأنفاق ضيقة (أو مغلقة) لتوجيه التدفق قدر الإمكان ولمنع الهواء من التسرب إلى الجانبين في منطقة الاكتئاب.

نظرًا لأن العوامات مصممة لتأخذ شكل جناح الطائرة المقلوب في عرض الملف الشخصي ، فإن الأنفاق تفتح بشكل أكبر عند مستوى الخروج منها في الجزء المركزي. بعد الدخول ، يتم ضغط الهواء في أضيق منطقة بين السيارة والأرض ويتم تسريعها وتهويتها, ليتم بعد ذلك تفريغها تدريجيًا من خلال فتحة الناشر ، مما يؤدي إلى انخفاض موضعي أسفل السيارة وضغط زائد على الجزء العلوي من الناشر ، وبالتالي تأثير الشفط المطلوب.

تعد الإشارة إلى جناح الطائرة المقلوب أمرًا شائعًا وستسمعه أحيانًا في سباقات الفورمولا وان. وذلك لأن الظاهرة التي تسطح السيارات على الأرض تعكس ما يسمح للطائرات بالتحليق. جناح الطائرة في عرض الملف الشخصي غير متماثل بشكل عام ، ولكن على عكس التأثير الأرضي F1 ، يكون الجزء العلوي من الجناح مقببًا بشكل أكبر وحيث يدور الهواء بشكل أسرع ، مما يخلق فارق الضغط بين الأعلى والأسفل والذي يسمح هذه المرة من رفع وتيرة السباق.

حركة الأرض:

أخيرًا ، دعنا نضيف أن تأثير فنتوري لا يعتبر الظاهرة الوحيدة التي تلعب دورًا في المصطلح العام "تأثير الأرض" فيبطولات الفورمولا 1 في الواقع , الإشارة هي عبارة عن سيارة متحركة تتجه نحو الخلف , نتيجة لذلك ، يتم "سحب" طبقة الهواء بين الاثنين للخلف ويتم تسريع الهواء , مما يعزز تأثير برنولي وبالتالي يزيد من القوة السفلية.

لماذا يكون تأثير الأرض لصالح المعارك على المسار؟

كما رأينا ، عندما تتولد القوة السفلية لسيارة F1 بشكل كبير عن طريق الجنيحات أو الأسطح التي يمارس عليها الهواء قوة عمودية ، فإن الفعالية تعتمد على جودة تدفق الهواء. ومع ذلك ، فإن أنفاق الفنتوري أقل اعتمادًا على الطريقة التي يدور بها الهواء.

في البداية ، لا يهم أن يكون تدفق الهواء متسخًا ، وحقيقة ذلك, أن الأرض بحكم تعريفها ، توفر ظروفًا أكثر استقرارًا ، هي جزء لا يتجزأ من توليد عروض الدعم عمليًا أكثر ثباتًا من الزعانف.

ولكن قبل كل شيء ، في الخطوة الثانية ، يكون تدفق الهواء المستخرج في الجزء الخلفي من النفق عبر ناشر نظيفًا ، مما يجعل خروج تدفق الهواء أقل فوضوية ؛ ونتيجة لذلك ، فإن التأثير الأرضي يزعج الكتلة الهوائية  التي تتسرب خلف السيارة.

هاتان المعلمتان متأصلتان في التأثير الأرضي في عالم الفورمولا 1. لكن في عام 2022 ، أصبحت جزءًا من القواعد التي تهدف إلى تحسين وضع السيارة الملاحقة, سواء من خلال التبسيط العام للزعانف والأسطح الديناميكية الهوائية (وبالتالي تقليل حصة القوة الضاغطة الناتجة عن هذا التحيز لصالح التأثير الأرضي) أوعن طريق إزالة الزوائد والترتيبات المعقدة (التي تسببت في اضطرابات). لذلك ، فإن الاتساق العام والصلابة للوائح الفنية ، وكذلك فعاليتها في الموقع ، هي أفضل استجابة للمشكلة الأولية. في عام 2019 ، عندما تم الإعلان عن هذه اللوائح الجديدة ، توقعت الفورمولا وان خسارة ما بين 5 إلى 10٪ فقط من القوة الهابطة خلف السيارة الأمامية ، بالرغم من تعديل النسخة في عام 2021 لاستحضار رقم خسارة الهواء بنسبة 18٪ عند 10 أمتار.

أخيرًا ، لنتذكر أنه على الرغم من أننا سنتحدث عنها كثيرًا ، أكثر بكثير مما كانت عليه في المواسم السابقة ، إلا أن التأثير الأساسي الذي ميز الفورمولا 1 في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات لم يختفي تمامًا. أحدثت نسخة منه في سنة 2021 ذات مقعد فردي أيضًا تأثيرًا أرضيًا (أصغر بكثير مما كان متوقعًا في عام 2022) عبر الجانب السفلي من القاع المسطح والناشر. تسعى اللوائح الفنية للحملة القادمة ببساطة إلى زيادة مقدار القوة الضاغطة المتولدة بهذه الطريقة (من خلال تهيئة الظروف لإنشاء أنفاق فنتوري الحقيقية) ، مع تقليل ذلك الناتج عن بقية السيارة. 

تعليقات