Így működik a Mercedes trükkös szárnya

A riválisok közül a Red Bull és a Lotus máig vitatja, hogy a mozgatható hátsó szárnyhoz kapcsolt F-csatorna szabályos. Sokáig a működési mechanizmusa is talányos volt, de most kísérletet teszünk rá, hogy a Mercedes újítását ábrák segítségével elmagyarázzuk.

A Mercedes már a tavalyi Japán Nagydíj pénteki edzésnapján kipróbált egy rejtélyes megoldást, ami a riválisok szerint a 2010-ből ismert F-csatorna új, passzív változata volt, de a hátsó helyett az első szárny légellenállásának csökkentésére szolgált. Az idei előszezonban egyre többet suttogtak a csapat titkos fegyveréről, és az ausztráliai idénynyitón be is bizonyosodott a létezése -, ami alaposan felkavarta az indulatokat. A Red Bull és a Lotus nyíltan megkérdőjelezte a rendszer szabályosságát, a Nemzetközi Automobil Szövetség (FIA) azonban a melbourne-i és szepangi gépátvételen is átvizsgálta, és legálisnak minősítette a Mercedes mozgatható hátsó szárnyához (DRS) kötött F-csatornát.

A W03 hátsó szárnya első ránézésre olyan, mint a többi autóé, ám csak addig, amíg a DRS nincs bekapcsolva. Amint a hátsó szárny felső elemét a versenyző egy gombnyomással felpattintja, a két, függőleges szárnyvéglap belső oldalán előbukkan egy-egy nyílás. Ezek messzire vezetnek - szó szerinti és átvitt értelemben is.

Az F-csatorna négy eleme

Hogy megértsük a Mercedes megoldását, át kell tekintenünk, tulajdonképpen mi is az az F-csatorna, mert a viták során a csapat főnöke, Ross Brawn többször felhívta rá a figyelmet, hogy ezt technikailag szabatos módon senki nem tudta definiálni.

Az eszköz eredeti, 2010-ben elterjedt és használt változata négy részből állt. Az első egy légcsatorna, amelyen kis mennyiségű levegő áramolhat a kocsitest egy pontjába. Ezen a csatornán vágtak egy nyílást a pilótafülkében, amelyen keresztül az érkező levegő elillant. Amint azonban a pilóta a kezével vagy a lábával befogta ezt a nyílást, a csatornán végigáramlott a levegő, egészen a rendszer második eleméig, a fluidics-kapcsolóig, amiről később lesz szó. A harmadik elem egy nagyobb légcsatorna volt, amely a pilóta feje felett kezdődött, és a menetszelet hasznosítva irányította a levegőt hátrafelé. Ez szintén a fluidics-kapcsolóba vezetett, ott elágazott, és a sebességváltó hűtőjébe, illetve a hátsó szárnyba csatlakozott.

A Mercedes hátsó szárnyának működése (klikkelve nagyítható). Amikor a versenyző megnyomja a DRS gombját, és a felső szárnylap felcsapódik (piros nyíl), szabaddá válik a nyílás a véglapon, és beáramlik rajta a levegő (kék nyíl)

A fluidics-kapcsoló egy olyan, ügyesen megtervezett kamra, amelybe a fent említett csatornák be- és kivezetnek, és amely a nagyobb mennyiségű levegőt attól függően vezeti a sebváltó hűtőjéhez vagy a hátsó szárnyhoz, hogy a kisebb csatornából érkezik-e levegő, vagy nem. Ha a pilóta eltakarta a nyílást a pilótafülkében, a kapcsoló a nagyobb mennyiségű levegőt a hátsó szárnyba küldte, a rendszer negyedik elemébe, a speciális szárnylapba. Ezen szinte teljes szélességében rés húzódott, amelyen az ideérkező levegő a szabadba távozott. Mégpedig úgy, hogy a szárnyon eredetileg felépült, a szárnyfelülethez simuló légáramlást, amely a leszorítóerőért felel, lezavarta, megbolygatta, így a leszorítóerő és a légellenállás drasztikusan csökkent. Gyakorlatilag "kikapcsolta" a szárnyat. A megoldás attól maradt legális, hogy nem tartalmazott mozgó alkatrészt: a fluidics-kapcsolóban nincs egyetlen csappantyú vagy szelep sem, így megfelel a mozgatható aerodinamikai eszközökre vonatkozó tilalomnak.

A Mercedes megoldása

A DRS-sel aktivált megoldás hasonlóan működhet (biztosat nem tudunk, de a képek alapján következtethetünk), csak éppen az egyes elemek nem ugyanott helyezkednek el. Amikor a hátsó szárny felső szárnylapja felcsapódik, és így a szárnyvéglapokban a nyílások szabaddá válnak, beáramlik rajtuk a levegő (mert a szárnylap felett nagy a nyomása), amelyet az autó hossztengelye mentén előrefelé haladó csatornán keresztül egészen az első szárny alján vágott nyíláshoz vezetnek vissza. Ott az első szárnyat lehet vele (részben) kikapcsolni, s ezzel a légellenállást a DRS használata alatt tovább csökkenteni.

Márpedig a kisebb légellenállás nagyobb végsebességhez vezet. Gyanítható, hogy ez a rendszer is tartalmaz valahol egy fluidics-kapcsolót, mert önmagában a DRS által felfedett nyílás kevésnek tűnik az egész működtetéséhez. A nagyobb mennyiségű levegő származhat az orrkúpon vágott vagy a pilóta feje feletti nyílásokból, mivel a Mercedes W03-on elvileg több nyílás is alkalmas erre.

A levegő áramlása az első szárny mentén alapesetben (klikkelve nagyítható)

Így módosul az áramlás, amikor a hátsó szárny felől előrevezetett F-csatornából érkező levegő (kis fekete nyilak) megbolygatja. Az első szárny ilyenkor bizonyos mértékig "kikapcsol", azaz a leszorítóereje és a légellenállása is csökken. A levegőnek egy-egy szűk, az autó hossztengelyére merőlegesen húzódó nyílást vágott a Mercedes a bal- és jobboldali második terelőlapon

Mire jó ez a gyakorlatban?

A rendszer minden olyan helyzetben, amikor a DRS-t be lehet kapcsolni, csökkenti a légellenállást, és növeli az elérhető végsebességet. Az időmérő alatt a DRS korlátlanul használható, tehát az egész körön át lehet vele gyűjtögetni a század- és tizedmásodperceket, ami előnyösebb rajtpozíciót jelenthet. Az F-csatorna azokban a kanyarokban is segít, amelyeket nyitott DRS-sel lehet bevenni, mert a hátsó szárny leszorítóerejével együtt az elsőét is csökkenti, így semlegesíti az egyébként fellépő túlkormányzottságot. Továbbá jól jön a féktávokon, míg ugyanis a hátsó szárny a felső terelőlap lecsapódása után majdnem azonnal visszakapcsolódik, az első szárny leszorítóereje csak néhány pillanattal később épül fel újra, mert beletelik egy kis időbe, amíg a csatornából elfogy az előreáramló levegő.

A verseny alatt a DRS-t csak akció közben szabad aktiválni, de ha az előzés során nagyobb a végsebesség, könnyebben végrehajtható a manőver. A gond az, hogy a Mercedes rendszere láthatóan túl jól sikerült: a W03 sokkal jobban megy az időmérő edzésen, mint amire a versenyen képes (a gumikopási problémákat nem is említve). Ez a Malajziai Nagydíj hétvégéjén tisztán látszott, amikor Michael Schumacher a futamon csak Sebastian Vettellel azonos, 291,6 km/h-s végsebességet ért el, holott az időmérőn még 13 km/h-val gyorsabb volt nála az egyenesben. A Mercedes az F-csatorna jóvoltából megteheti, hogy a szokásosnál nagyobb leszorítóerőre állítja be az autóját, a végsebessége mégsem lesz túl alacsony, ez a trükk azonban csak az időmérőn működik.

A két csatorna: a vezérlő és a munkavégző

Az F-csatornában áramló levegő és a kapcsoló viszonya könnyebben megérthető, ha végiggondoljuk, hogy az a kis csatorna, amit a pilóta a lábával/kezével működtetett, önmagában nem lett volna elegendő a hátsó szárny semlegesítéséhez. Ahhoz viszont bőven, hogy a fluidics-kapcsoló segítségével egy nagyobb légcsatornát vezéreljen. Ezt úgy kell elképzelni, mintha egy 12 voltos, gyengeáramú áramkör egy relé közbeiktatásával egy erősáramú, 400 voltos áramkört kapcsolna be és ki. A gyengeáramú vezérlő áramkör ebben az analógiában a pilóta keze vagy lába melletti csatornának felel meg, az erősáramú munkavégző áramkör pedig annak, amely a versenyző feje feletti légbeömlőnél kezdődik, és a kapcsolón keresztül vagy a sebességváltó-hűtőt vagy a hátsó szárnyat táplálja levegővel.

Mit tehetnek a többiek?

Mint minden más műszaki megoldás, úgy a Mercedes F-csatornájának esetében is a szokásos dilemmával néznek szembe a csapatok: ha lemásolják, azzal más fejlesztéseiktől vonják el az erőforrásokat. "Durván két hónap alatt készülnénk el vele" - mondta a Sauber főtervezője, Matt Morris. "De fel kell tennünk magunknak a kérdést, hogy megéri-e nekünk, vagy inkább a hagyományos utat követve érdemes lépésről lépésre lejjebb faragnunk a köridőt. A nagy csapatok velünk ellentétben megtehetik, hogy a szokásos fejlesztési programjukkal párhuzamosan foglalkozzanak a kérdéssel."

Ennek ellenére azok sem láttak hozzá habozás nélkül a fejlesztéshez. A Lotus technikai igazgatója, James Allison még egy héttel a Malajziai Nagydíj után is azt állította, talált egy új érvet a Mercedes F-csatornájának szabályossága ellen, ezért nem tekinti lezártnak az ügyet, és a Red Bullnál szintén óvatosak. "Mielőtt pénzt adunk ki az alkatrészek legyártására, fontos biztosan tudnunk, hogy a megoldás egész évben szabályos marad-e" - mondta a csapatfőnök, Christian Horner. "Gyakran előfordul, hogy az utólag kiadott technikai állásfoglalások végül szabálytalannak minősítenek valamit."

Megszegtek egy megállapodást?

A Malajziai Nagydíj pénteki sajtótájékoztatóján érdekes kérdést vetett fel az egyik újságíró. Azt firtatta, vajon mi igaz abból, hogy Ross Brawn megszegett egy megállapodást. Pletykák szerint a 2010-es szezonban, amikor az F-csatorna még legális volt, de a csapatok 2011-re az FIA-vel karöltve betiltották volna, és az istállók képviselőit is tömörítő Technikai Munkacsoport kidolgozta a DRS mint előzéssegítő rendszer ötletét, született egy hallgatólagos megállapodás. Eszerint a DRS-t nem szabad az F-csatornával kombinálni, márpedig éppen ez az, amit Brawn - maga is a testület tagja - idén tett. Az újságíró kérdésére a csapatok vezetői nem voltak hajlandók reagálni.

Aki tétovázik, lemarad a fegyverkezési versenyben. Még ha a Mercedes trükkje csak az időmérőkön válik is be igazán, a Red Bull már azzal is elbukhatja a futamokat - és velük a vb-címet -, ha a pilótáinak Schumacher és Rosberg mögül kell rajtolniuk, és így eleve lépéshátrányba kerülnek a McLarenekhez képest.