FEATURE: Tunelul de vânt, o armă pentru dezvoltarea unui monopost de F1

Automarket vă prezintă tehnologia din spatele unui tunel de vânt şi importanţa acestui instrument aerodinamic în dezvoltarea unui monopost de Formula 1.

În epoca romantică a Formulei 1, echipele dezvoltau monoposturile preponderent prin teste pe circuit înaintea curselor propriu-zise, însă evoluţia şi-a pus inevitabil amprenta pe cea mai importantă competiţie a sporturilor cu motor.

Echipele de top au început să mizeze din ce în ce mai mult pe tehnologie pentru a construi monoposturi competitive, iar în ultimele decenii utilizarea unor facilitaţi precum tunelul de vânt sau tehnologia computerizată CFD (Computation Fluid Dynamics) au devenit o necesitate pentru supravieţuire. În plus, interzicerea testelor din timpul sezonului începând din 2009 ca măsură pentru reducerea costurilor a lăsat echipelor doar două opţiuni viabile pentru dezvoltarea monoposturilor: tunelul de vânt şi CFD.

Automarket vă prezintă principalele caracteristici ale unui tunel de vânt, precum şi importanţa acestuia în construirea şi dezvoltarea unui monopost de competiţie.

CE ESTE UN TUNEL DE VÂNT

În condiţii naturale, un monopost de Formula 1 aflat în mişcare întâmpină o forţă de rezistenţă din partea aerului, iar prin intermediul tunelului de vânt inginerii au inversat practic acest proces: monopostul stă pe loc, în timp ce aerul este îndreptat peste monopost. Efectul este practic acelaşi, cu deosebirea că inginerii pot evalua mult mai precis influenţa aerului asupra performanţelor unui monopost.

În prezent, există numeroase tipuri de tuneluri de vânt, în funcţie de modul în care sunt clasificate: în funcţie de arhitectură vorbim despre tuneluri de vânt cu circuit deschis sau circuit închis, în funcţie de viteză sunt subsonice, transonice, supersonice sau hipersonice, după presiunea aerului sunt atmosferice sau cu densitate variabilă, iar după mărime vorbim despre modele la scară sau în mărime naturală. Conform regulamentului FIA, echipele pot folosi modele la scara cel mult 60%, iar viteza maximă a aerului nu poate depăşi 50 de metri pe secundă.

CONSTRUCŢIA UNUI TUNEL DE VÂNT

După cum sugerează şi numele, un tunel de vânt este în primul rând un tunel cu o lungime variabilă, care ajunge la 140-150 de metri în cazul celor mai multe echipe din Formula 1. De asemenea, diametrul tunelului este de regulă de aproape 10 metri (9.4 metri în cazul tunelului de vânt utilizat de Sauber) iar pentru construcţie se utilizează aproximativ 400 de tone de oţel cu grosimea de 8-10 mm.

Pentru generarea "vântului" sunt utilizate unul sau mai multe ventilatoare de mari dimensiuni. De exemplu, cei de la McLaren utilizează un singur ventilator uriaş cu un diametru de patru metri care se roteşte cu o viteză de 600 de rotaţii pe minut.

Pe lângă aceste instrumente, echipele utilizează supercomputere pentru obţinerea datelor, a căror capacitate este impresionantă. Performanţele unui astfel de supercomputer, alcătuit în realitate din mai multe computere interconectate, ating 2.3 Tflopi pe secundă, beneficiază de 1 TB de memorie RAM şi de o capacitate de stocare de 11 TB.

CUM FUNCŢIONEAZĂ TUNELUL DE VÂNT

Modul de operare al unui tunel de vânt nu este nici pe departe atât de simplu precum pare la prima vedere, în primul rând din cauza turbulenţelor. Practic, în momentul în care aerul circula prin tunel, el trece mai întâi printr-o serie de procese care asigură uniformitatea acestuia înainte de a ajunge la monopostul de teste, pentru ca datele obţinute de ingineri să aibă o acurateţe cât mai mare. Mai întâi, aerul este încetinit prin introducerea acestuia într-o secţiune mai largă a tunelului, iar apoi intră într-o zonă în care o parte din turbulenţe sunt eliminate cu ajutorul unei "plase".

Ulterior, aerul este forţat printr-un "fagure" pentru a fi mai puternic, iar alte două "plase" elimină şi ultimele sale turbulenţe. Din acest moment, aerul ajunge într-o cameră de contracţie în care creşte viteza acestuia înainte de a intra în celula de teste în condiţii optime.

TESTAREA AERODINAMICĂ

Tunelul de vânt este utilizat în primul rând pentru evaluarea unor noi componente, cum ar fi o aripă faţă, însă avantajele acestui instrument nu se opresc aici. Tunelul de vânt poate fi utilizat cu succes pentru estimarea performanţei la modificarea unghiului de incidenţă al unei aripi, la setările utilizate de pilot, la sistemul de răcire sau sistemul de frane, în funcţie de natura circuitului pe care urmează să concureze echipa. Astfel, toate aceste date creează o hartă aerodinamică care evidenţiază forţa de apăsare aerodinamică şi forţa de rezistenţă a aerului pentru fiecare circuit.

Iată cum a evaluat Lotus în tunelul de vânt al companiei Aerolab primul monopost cu care a concurat în sezonul 2010 al Formulei 1: 

TUNELURILE DE VÂNT UTILIZATE DE ECHIPELE DIN F1

Cele mai multe echipe utilizează propriile tuneluri de vânt, însă există şi câteva excepţii, chiar şi în rândul team-urilor de top:

• Ferrari: Maranello, Italia şi tunelul de vânt de la Koln aflat în proprietatea Toyota Motorsport;

• McLaren: McLaren Technology Centre, Woking, Marea Britanie;

• Red Bull Racing: Milton Keynes, Marea Britanie;

• Toro Rosso: Milton Keynes, Marea Britanie;

• Renault: Enstrone, Marea Britanie;

• Williams: Oxfordshire, Marea Britanie;

• Mercedes GP: Brackley, Marea Britanie;

• Force India: Aerolab;

• Sauber: Hinwill, Elveţia;

• Hispania Racing: Brackley, Marea Britanie (închiriat de la Mercedes GP);

• Virgin: nu utilizează tunelul de vânt la dezvoltarea monopostului.