Всегда можно лучше

Он совершенствуется и совершенствуется. Инженеры постоянно шлифуют аэродинамику Porsche 919 Hybrid. Диапазон возможностей все расширяется. На трассе это выражается во времени прохождения кругов. Но главное, все усовершенствования служат оптимизации обтекаемости будущих серийных автомобилей для повышения экономичности и улучшения ходовых качеств.

Отверстие в передней колесной арке на трассе Сильверстоун имеет незаметную гладкую окантовку. В Ле-Мане оно смещено в сторону покрышки. На Нюрбургринге устанавливается еще один спойлер. Это делается по результатам работы лаборатории аэродинамики, процесса целенаправленного и бесконечного. Улучшить можно всегда. Для непосвященного все белые Porsche 919 выглядят одинаково. На самом деле кузов 919-го после Ле-Мана обновился почти на 80 %. Потому что на изобилующем поворотами Нюрбургринге и в гонках второй части сезона от автомобиля требуется совсем иное, нежели на «Сарте» с ее с длинными прямыми, где Porsche 14 июня 2015 года добыли 17-ю победу в общем зачете.

Более 20 инженеров трудятся над аэродинамикой лемановского прототипа 919 Hybrid, работая сразу над двумя сторонами одной медали — прижимной силой и сопротивлением воздуха. «Прижимную силу», объясняет технический директор программы LMP1 Александер Хитцингер, «может, например, увеличить «круто поставленный передний или задний спойлер». Если воздух под спойлером движется быстрее, чем над ним, то внизу давление меньше, и эта разница в давлении создает усилие, называемое прижимной силой, оно прижимает автомобиль к дороге. Однако за выигрыш в прижимном усилии, как правило, приходится «платить» увеличением площади контакта кузова и воздушного потока, что влечет за собой понижение максимальной скорости.

При этом антикрыло лишь элемент целого комплекса. Каждый квадратный миллиметр углепластиковой поверхности прототипа, каждое воздухозаборное и выпускное отверстие, сколь угодно тонкая кромка — всё подчиняется диктату аэродинамической эффективности. «Бóльшая часть важных для аэродинамики элементов скрыта, находится под днищем или внутри корпуса», разъясняет технический директор Хитцингер. «Воздух, обтекающий автомобиль, и поток внутри него находятся в сложной взаимосвязи, которая определяется широким спектром меняющихся дорожных условий, как то: прямые участки, крутые повороты, случаи резкого торможения, воздействие бокового ветра, аэродинамическая тень и коварные завихрения воздуха, возникающие, когда гонщик идет вплотную за соперником».

Вследствие противоречивых требований, обусловленных резкими изменениями ситуации на одной и той же гоночной трассе, невозможно адаптировать каждую деталь автомобиля на все случаи жизни. Приоритеты выбираются с учетом особенностей каждой трассы, и, соответственно, в конструкцию Porsche 919 Hybrid постоянно вносятся изменения. В сезоне 2015 года мелких и более серьезных изменений было внесено без счета. Наиболее существенные были предприняты с учетом особенностей трассы Сарта в Ле-Мане. Хитцингер: «Для этой трассы с ее сверхдлинными скоростными прямыми требуется настолько снизить сопротивление воздушному потоку, что прижимную силу стоит ограничить лишь абсолютно необходимым уровнем. На трассах ЧМ до и после Ле-Мана аэродинамическую конфигурацию выбираем уже с большей прижимной силой».

Все началось с аэродинамического пакета Aero-Kit номер 1, испытанного на Porsche 919 в декабре 2014 года в Вайссахе. К началу сезона в апреле 2015 года на трассе Сильверстоун на автомобиле был уже комплект 2. Третий комплект появился затем в Spa и был предшественником пакета элементов аэродинамики Kit 4, Low-Downforce-Package, пакета для уменьшения прижимной силы, он пришелся на пик сезона — гонку в Ле-Мане. Для Нюрбургринга в конце августа был подготовлен Aero-Kit 5, этот High-Downforce-Package означал обновление внешней обшивки корпуса на 80 %.

Вместо высоко расположенной трубы на модели 2014 года у актуальной версии две низко сидящие выхлопные трубы. В результате у кромки крышки моторного отсека лучше сопротивление воздушному потоку, плюс прибавка прижимной силы.

Деталь предусмотрена регламентом в целях устойчивости и, тем самым, безопасности. При развороте автомобиля на скорости воздушный поток неожиданно воздействует на плавник, что помогает вернуть автомобиль к прямолинейному движению.

Для снижения сопротивления инженеры максимально уменьшают фронтальную поверхность автомобиля. В регламенте имеются шаблоны, размерам которых должен соответствовать кузов. Чем ближе минимальные ширина и высота к заданным параметрам, тем меньше фронтальная часть. Чтобы соблюсти размеры и все же уменьшить площадь фронтальной поверхности, у Porsche 919 над кокпитом имеется приспособление, напоминающее единорога — 
дорогой в производстве элемент для уменьшения сопротивления воздушному потоку.

Колесные арки должны быть открыты в верхней части — это обязательное условие и элемент безопасности. Воздух, без контроля проникающий в арку, например, при повороте, выходит вверх, уменьшая риск подъема машины. При нормальном движении воздух может входить, выходить из арки или проходить над ней. Изменяя форму кузова перед отверстиями в арках, можно реально управлять потоком. При соприкосновении с передней частью кузова воздух с ускорением проходит над фарами к колесной арке. В зависимости от того, под каким углом он пронизывает отверстие в колесной арке, воздух может либо беспрепятственно вырваться, либо создать прижимную силу. Третий вариант: воздушный поток становится завесой и закрывает отверстие. От направления потока на участке колесной арки зависит, проходит по кузову большее или меньшее количество воздуха, образуя прижимное усилие. Воздух может также выйти сбоку за стартовым номером на кузове или пройти под днищем до заднего диффузора. Чем больше воздуха выходит из колесной арки, тем сильнее поток, огибающий передний спойлер и обеспечивающий, тем самым, прижимное усилие. Чтобы его уменьшить на трассе Ле-Ман, панели перед колесными арками были опущены вниз, что практически остановило выход воздуха.

Филигранная работа: небольшой навесной элемент генерирует меньшую прижимную силы, чем большие собратья, 
которые использовались в начале сезона.

Боковые отверстия для выхода воздуха регулируют поток, поступающий в переднюю часть кузова, часть его выходит через колесные арки. Основная масса проходит под днищем, достигая диффузора в задней части. Чем меньше препятствий и чем больше воздуха проходит через кузов, тем больше генерируется прижимная сила за счет переднего спойлера. Отверстия изменяемой формы для выпуска воздуха — часть системы аэродинамики в моделях 2015 года.

Хитрость в задней части кузова увеличивает прижимную силу. Так как в регламенте LMP1 строго заданы центральные размеры спойлера и диффузора, сделать это непросто. В передней части автомобиля для увеличения 
прижимной силы больше возможностей. Поскольку следует сохранять аэродинамический баланс, то единственная возможность увеличить прижимную силу впереди имеется лишь в случае, если она оптимальна в задней части кузова.

Где выбрать оптимизацию прижимной силы, а где уменьшение сопротивления воздуху, определяют инженеры для каждой трассы, ориентируясь на ее профиль — конфигурацию, топографию, состояние покрытия, ожидаемую температуру воздуха. С 2015 года Porsche для всех трасс WEC пользуется данными от эксплуатации Porsche 919. Прежде чем разрабатывать отдельные детали кузова и создавать модель в целом, инженеры задействуют системы CFD (Computational Fluid Dynamics) для моделирования эффективности и взаимодействия элементов. Затем настает черед испытаний модели автомобиля 60-процентной величины в аэродинамической трубе гоночной команды Формулы 1 Williams в английском городе Груве. «И только после этого», продолжает Хитцингер, «принимается решение о производстве и тестировании компонентов реальных размеров. Без такой процедуры Rapid Prototyping затраты средств и времени на производство кузова были бы гораздо больше».

Огромным выигрышем для отдела автоспорта стало то, что испытания прототипа 2015 года проходили уже в новой аэродинамической трубе в Вайссахе, где можно тестировать автомобиль натуральной величины. «Там», сообщает Хитцингер, «с декабря 2014 года мы сравнили результаты CFD и испытаний в трубе, а также в деталях проработали мелкие навесные элементы, что позволило во многом улучшить аэродинамику». В результате произошло дальнейшее сближение достижений в разработке серийных и спортивных автомобилей. Совместная работа постоянно приносит новые достижения. Когда прототип Porsche в июне 2015 года победил в Ле-Мане, инженеры уже работали над следующим прототипом. О третьем поколении Porsche 919 Hybrid пока известно немного. Основную концепцию с уникальным приводом на базе перспективного двухлитрового четырехцилиндрового бензинового турбодвигателя с уменьшенным объемом и две инновационные системы рекуперации энергии предлагается сохранить — «в принципе». Хитцингер пытается не подавать виду. Однако ясно: в деталях все изменится коренным образом. Совершенству нет предела.

Текст Хайке Хинцш