Kako funkcioniraju današnja prednja krila

Za razliku od stražnjeg krila koje prije svega mora generirati što više downforcea uz što manje otpora, prednja krila na današnjim F1 bolidima imaju puno složeniju ulogu.

Prednje krilo jedna je od najbitnijih komponenti na svakom F1 bolidu jer bitno utječe na zračnu struju koja će stići na ostale dijelove karoserije. Osim što služi stvaranju downforcea, pritisne sile nastale na temelju razlike tlakova na gornjoj i donjoj strani aerodinamičkog profila, prednje krilo ima još nekoliko funkcija i to ne samo aerodinamičkih.

Osim za stvaranje downforcea, prednja krila usmjeravaju zrak prema ostatku bolida te usmjeravaju zrak oko prednjih kotača koji su zaslužni za velik dio otpora zraka čitavog bolida.

Širina prednjeg krila može iznositi najviše 1650 mm (za razliku od 1800 mm od 2009. do 2013.), a 2017. je u planu ponovno povećanje širine na 1800 mm.

Dimenzije svih bolida u Formuli 1 2016.

Upoznajte F1: Dimenzije

Svako prednje krilo ima središnji, aerodinamički neutralan dio širine 500 mm čiji oblik i dimenzije propisuje FIA i koji je na svakom bolidu isti. Momčadi ovaj dio koriste i za dodavanje balasta, pločica od teških metala kojima momčadi postižu minimalnu težinu od 702 kg i koje stavljaju što niže kako bi spustili težište bolida i postigli željeni balans. Balast se često stavlja u vrh nosa i početak podnice (eng. tea tray, u doslovnom prijevodu poslužavnik za čaj, a tako i izgleda).

Središnji dio prednjega krila zbog simetričnog profila ne proizvodi downforce (zračna struja prelazi jednak put s gornje i donje strane profila pa nema razlike u tlakovima), ali usmjerava zrak prema početku podnice i drugim aerodinamičkim dodacima u tom području.

TEHNIKA: Aerodinamika u Formuli 1

Primarna funkcija prednjega krila ipak je generiranje downforcea. Kako je središnji dio aerodinamički neutralan, rubovi krila moraju jače ‘raditi’ kako bi se stvorila dovoljna razina downforcea, a ujedno se mora paziti i na vrijednosti otpora zraka te usmjeravanje zračne struje oko kotača i prema ostatku bolida.

Gledano od sredine prema rubu, nakon središnjeg dijela (ukupno 500 mm, sa svake strane po 250 mm) počinje dio u kojem momčadi imaju puno veću slobodu i koji se proteže 575 mm sa svake strane neutralne sekcije.

Na tom dijelu donji element često je podijeljen na nekoliko dijelova, a na njegov profil nastavlja se nekoliko gornjih elemenata koji se svojom zakrivljenošću nastavljaju jedan na drugi, a najgornji ima najveći napadni kut.

Profil je podijeljen na više elemenata kako bi se izbjegla separacija zračne struje karakteristična za velike nagibe krila. S ovoliko elemenata momčadi mogu koristiti veće nagibe, a visina gornjih elemenata smanjuje se prema sredini kako bi se zračna struja točno oblikovala prema potrebama ostatka aerodinamičkog paketa.

Rubni dijelovi današnjih prednjih krila služe prije svega za usmjeravanje zračne struje oko prednjih kotača, iako i oni proizvode nešto downforcea zbog velikih nagiba i agresivno profiliranih kaskadnih elemenata.

Rotirajući prednji kotači zaslužni su za oko 35% ukupnog otpora zraka koji proizvode današnji F1 bolidi, a kako su dimenzije karoserije na ovome dijelu vrlo ograničene (kako se prednji kotači ne bi mogli pokriti), usmjeravanje zračne struje oko prednjih kotača jedna je od glavnih zadaća prednjih krila.

Donedavno se za usmjeravanje zračne struje oko prednjih kotača koristila manja širina prednjega krila, ali u posljednje dvije godine sve više širine koristi se upravo u ovu svrhu.

Na rubovima krila momčadi formiraju kanale koji su također podijeljeni u nekoliko dijelova kako bi se izbjeglo odvajanje zračne struje zbog agresivnih profila i kuteva nagiba, a kanali se šire prema gore i prema van kako bi se snažni vrtlozi poslali oko prednjih kotača. Gledano odozgo, na ovom dijelu prednja krila protežu se gotovo do prednjih kotača, a krilo se postupno sužava prema sredini kako bi se osigurao što bolji protok zraka prema sredini bolida.

Na samim rubovima momčadi već godinama koriste zakrivljene kanale koji također generiraju snažne vrtložne struje koje se šalju s vanjske strane prednjih kotača kako bi se turbulentni zrak s rotirajućih prednjih kotača što više ‘izolirao’ od ostatka bolida.

Osim agresivno profiliranih kanala, tu su i kaskade koje generiraju downforce, ali i pomažu usmjeriti zračnu struju oko prednjih kotača zahvaljujući zakrivljenom profilu i manjim vertikalnim usmjerivačima.

Momčadi na prednje krilo dodaju i vertikalne usmjerivače ‘r’ profila koji usmjeravaju zračnu struju oko prednjih kotača, a čiji se profili nastavljaju jedan na drugi.

Na gornjoj slici ispod nosa vidimo neutralnu, 500 mm široku sekciju na kojoj se nalazi nekoliko šarafa koje mehaničari mogu otpustiti, skinuti poklopac i ubacivati balast. Pravila kažu da balast mora biti pričvršćen i da mu se može pristupiti isključivo korištenjem alata.

Pogledajmo za kraj i fotografiju prednjeg krila s donje strane. Riječ je o prednjem krilu i nosu Toro Rosso Ferrarija STR11, a vidljivi su i trokutasti NACA usisnici na nosu koji ‘hrane’ S-duct sustav.

U sredini se ističe aerodinamički neutralna, 500 mm široka sekcija, a preostalih 575 mm sa svake strane prava je umjetnost. Vidimo da je krilo na tom dijelu podijeljeno na više elemenata kako bi se mogli koristiti agresivniji profili i nagibi bez separacije zračne struje, a blizu ruba dodani su i tanki usmjerivači koji usmjeravaju zračnu struju oko prednjih kotača.

Krajnji rubovi generiraju snažne vrtloge koji će svojom energijom pomoći skretanju zračne struje što je moguće više oko turbulentnih prednjih kotača koji izazivaju velik otpor zraka.

Vidimo da su današnja prednja krila daleko kompleksnija nego prije, a novi trendovi brzo se usvajaju i kopiraju. Osim središnje sekcije, ostali dijelovi generiraju downforce, usmjeravaju zrak prema ostatku bolida i oko prednjih kotača koji izazivaju velik otpor zraka.

Promjene na prednjem krilu utječu na sve ostale dijelove aerodinamičkog paketa pa zato njegov dizajn uvelike utječe na performanse cijeloga bolida.