Hiába dolgozott rajta éveket, az F1 lábon lőheti magát az új szabályokkal

Óriási várakozás előzi meg a Forma-1 idei új szabályait, amelyektől mindenki azt várja, hogy egy csapásra szorosabbá teszik a versenyzést. A 2022-es autók visszahoznak valamit, amit már 40 éve is használtak a sportágban, ám könnyen előfordulhat, hogy az akkor bevált recept most csak részben fog működni.

Egy hónap múlva ilyenkor már túl lesz a mezőny az idei első teszten (amit hivatalosan nem is fognak annak hívni), ami a 2022-es autók debütálását is jelenti egyben. Az évnek ez az időszaka mindig izgalmas a csapatoknak és a rajongóknak, hiszen ekkor derül fény arra, hogy kinek, mit sikerült alkotnia, és ki az, aki reménykedhet, illetve kinek kell már most felkészülnie a döcögős szezonkezdetre.

Az idén pedig hatványozott lehet az izgalom, hiszen soha nem látott mértékű technikai szabályváltozások léptek életbe, aminek köszönhetően az új autók merőben eltérnek majd mindentől, ami korábban az F1 története során a pályákon körözött. Mindez azonban nem azt jelenti, hogy a sportág szabályalkotói feltalálták a kanálon a mélyedést, helyette visszahoztak valamit, amit már korábban is láttunk, csak egy kicsit másképp. Az új szabályok minden eddiginél nagyobb reménnyel kecsegtetnek az F1 évtizedes problémájának megoldására, ám akad valaki, aki szerint jobb lett volna nem variálni, és inkább a múlt tapasztalataira építeni.

Az új autók teljesen mások lesznek, mint amit eddig bármikor láttunk a Forma-1-ben Forrás: McLaren

Soha ennyit nem dolgoztak új szabályokon

Azok után, hogy Adrian Newey, a Red Bull sztártervezője tavaly az elmúlt négy évtized legnagyobb változásának nevezte a 2022-es szabályokat, James Allison, a Mercedes technika főigazgatója még tovább ment, és azt mondta:

Gyanítom, ha a Wikipédiában végigmennék a sportág történetének összes szezonján, akkor sem találnék olyasmit, ami felérne a 2022-es szabályváltoztatások mértékéhez."

Allison kitért arra, hogy az új szabálykönyv nem csak kétszer olyan vastag, mint a korábbi, hanem a nagy részének semmi köze az előzőhöz, ami miatt a csapatoknak elejétől a végéig a nulláról kellett megalkotnia az idei autót. „Bárhová néz az ember, az egész teljesen új. Nem csak az alkatrészek, hanem a filozófia is, hiszen ez egy teljesen új aerodinamikai csomag, más fékek, más kerekek, más gumik, és még a motort – amit kevésbé érintenek a szabályváltozások – is fel kellett készíteni arra, hogy három éven át be lesz fagyasztva a fejlesztése."

A szabályalkotók azt remélik, hogy ez a teljesen új koncepció végre megoldja a sportág évtizedes problémáját,

ami természetesen nem más, mint az, hogy az F1-ben nagyon nehéz követni az elöl haladó autót, előzni pedig sokszor még az állítható hátsó szárnnyal is csak jelentős tempókülönbség esetén lehet. Ám miután az idei autók a leszorítóerejük jelentős részét a kocsi alatt futó, szívóhatást generáló Venturi-csatornákkal fogják elérni, és az autó kialakítása miatt sokkal kisebb hatással lesznek a turbulens légáramlatok, várhatóan sokkal kisebb leszorítóerő-veszteséggel jár majd az, ha közel kerülnek egy másik autóhoz.

A 2022-es autó F1 által épített prototípusa a Hungaroringen, a tavalyi Magyar Nagydíj alatt is ki volt állítva Forrás: SpeedLight Photo Agency/Gabor Muranyi

Ez pofonegyszerű, gondolhatják sokan, és joggal merül fel a kérdés, hogy ha már 1977-ben is szívóhatást generáló autókkal versenyeztek az F1-ben (egészen 1982-es betiltásukig), akkor miért kellett 45 évet várni arra, hogy valaki rájöjjön, ilyen megoldással nem veszít annyi leszorítóerőt a hátul haladó autó egy másik autó követése közben.

Bármilyen hihetetlenül is hangzik, de most először kis túlzással nem hasraütésszerűen, hanem komoly mérnökgárdával és háttérrel dolgozták ki az új szabályokat,

közben pedig végig egyetlen célt tartottak szem előtt: a szorosabb versenyek érdekében minimalizálni kell a leszorítóerő-veszteséget akkor, amikor az adott autó egy másik mögé kerül.

Nikolasz Tombazisz, a Ferrari, a Benetton és a McLaren korábbi aerodinamikai főnöke (a maranellóiaknak később főtervezője), és Pat Symonds, a Benetton, később a gyári Renault-istálló technikai igazgatója által vezetett kutatás négy év megfeszített munka árán hozta össze az idei regulákat. Symonds, az F1 technikai főigazgatója betekintést nyújtott abba, hogy milyen elképesztő méreteket öltött mindez.

„2017-ben kezdtük az utazást, és többet foglalkoztunk ezzel az autóval, mint bármelyikkel a korábbi szabályváltozásoknál – idézi a 68 esztendős szakembert a RacingNews365.com. – Manapság egy csapat általában háromféleképpen fejleszti az autója aerodinamikáját. Ott van a számítógépes folyadékdinamika (CFD), ami egyfajta szélcsatorna a számítógépben, illetve a valódi szélcsatorna és maga az autó használata a pályán. Utóbbira nekünk nem volt lehetőségünk, így a CFD-re koncentráltunk, amit megtámogattunk szélcsatornás tesztekkel."

A 2022-es szabályok szerint épült modell a szélcsatornában Forrás: F1

Az ember azt gondolná, hogy az FIA erőforrásai sehol nincsenek ahhoz képest, ami a csapatok rendelkezésére áll, ahol mérnökök garmadája majd úgyis megtalálja a különböző kiskapukat a szabályok kijátszására (természetesen meg fogják próbálni, ám a szövetség szakemberei erre is gondoltak, és ígéretük szerint kíméletlenül be fogják zárni azokat, hogy megőrizzék az új szabályok szellemiségét), ám Symonds elmondása szerint az Amazon és az AWS segítségével még a csapatokénál is kifinomultabb szimulációkkal tudtak modellezni.

„Hogy szemléltessem, mennyire nagy dologról van szó, a CFD-projektünk több mint 1150 számítógépmagot használ, és minden modellen, amit futattunk, 550 millió adatpont van. A kezdetek óta 7500 szimulációt futtattunk, ami nagyjából 16 és fél millió magórányi számításnak felel meg.

Hogy ezt kontextusba helyezzük, ha ezt egy nagyon kifinomult, négymagos laptopon végeznénk, 471 évbe telne elvégezni azokat a számításokat, amelyeket mi elvégeztünk az új autó kifejlesztéséhez.

Emellett rengeteg, nagyjából egy petabájt adatot hoztunk létre, ami olyan, mintha megtöltöttünk volna 10 millió négyfiókos irattárolót teleírt papírlapokkal."

Szívóhatás kicsit másképp

Az új szabályok előkészítése tehát minden eddiginél aprólékosabb volt, végül pedig egy olyan koncepcióval álltak elő, amilyet eddig még nem láthattunk az F1-ben, annak elemeit egy-két kivételtől eltekintve azonban már igen.

A szívóhatású autók első generációja csak néhány évet élt meg a Forma-1-ben, az 1983-as szezonra ugyanis betiltották a kanyarsebességeket veszélyesen nagyra növelő megoldást, és egészen az idei szezonig nem is alkalmazták újra. Ám hiba lenne azt gondolni, hogy az új szabályokkal egyszerűen csak visszarepülünk 40 évet az időben, mert bár a 2022-es autók leszorítóerejének jelentős részét ugyanúgy a szívóhatás adja majd, és ugyanúgy Venturi-csatornák futnak majd alattuk, mégis jelentősen eltérő megoldásról van szó.

A szívóhatású autók első generációjánál sokszor még az első szárnyat is levették, mert nem volt rá szükség a padlólemez által előállított óriási leszorítóerő miatt Forrás: Getty Images/Paul-Henri Cahier/Paul-Henri Cahier

Az 1970-es évek végén és 1980-as évek elején használt szívóhatású autók esetében gyakorlatilag egy fordított szárnyprofilt helyeztek el a kocsi alatt futó csatornákban, amelyek a normál szárnyakhoz képest az ellentétes irányba fejtették ki a hatásukat. Hogy növeljék a hatékonyságot, idővel megjelentek az úgynevezett szoknyák, amelyek tulajdonképpen az autó két oldalán lezárták a Venturi-csatornákban áramló levegő útját, amely így oldalirányba nem tudott elszökni, még hatékonyabbá téve a szívóhatást.

Ezzel szemben a 2022-es autók Venturi-csatornáiban nem lesznek fordított szárnyelemek, ehelyett pusztán a szűkülő csatornákban felgyorsuló levegő által előidézett negatív nyomást kihasználva fogják odaszippantani a kocsikat az aszfalthoz. Ennek oka, hogy a szabályalkotók nem egyszerűen visszahozták a szívóhatást (ez persze így nem teljesen pontos, hiszen bizonyos mértékű szívóhatást az eddigi padlólemezek is előidéztek, csak sokkal kisebb mértékben), mondván ez majd mindent egy csapásra megold, hanem ahogyan azt Pat Symonds is elmondta, négy év megfeszített munkájával létrehoztak egy olyan autót, aminek minden egyes része összehangoltan dolgozik azért, hogy javítson a követhetőségen.

Ground effect aero? Yep, it's back in #F1 for 2022.

And who better to explain EVERYTHING you might want to know about it than @GaryAndersonF1?

@RosarioGiuliana
https://t.co/mmSHNcl0vFpic.twitter.com/WV4R7BOFkd

— The Race (@wearetherace) January 26, 2022

Az idei autók padlólemeze összehasonlítva a tavalyi modellekével

Ez persze nem újdonság, az F1-es tervezők úton-útfélen hangsúlyozzák, hogy egy-egy aerodinamikai elem önmagában semmit nem old meg, hiszen az autókat nagy egészként kell kezelni, így aztán ami jól működik az egyiken, az korántsem biztos, hogy egy az egyben átemelhető egy másik koncepció szerint készült kocsira.

Vannak kételyek

Gary Anderson, a Jordan-istálló egykori technikai igazgatója a The-Race.com hasábjain szemléletesen levezette, hogy milyen filozófiát képviselnek az új generációs autók, és mi volt a szabályalkotók célja. A szakember összehasonlította, hogy miként állították elő a leszorítóerőt a tavaly használt autók, és miként a 40 évvel ezelőtti szívóhatású kocsik.

„Egyszerű számokat használva, ha azt mondjuk, hogy a 2021-es autók 1800 kg leszorítóerőt generáltak adott sebességnél, akkor annak durván harmadát, azaz 600 kg-t állított elő az első szárny, egy másik harmadát a hátsó szárny, az utolsó harmadát pedig a padlólemez és a diffúzor együttesen. Ugyanakkor az aerodinamikai eloszlás nagyjából 40% elöl és 60% hátul, azaz az aerodinamikai terhelés 740 kg elöl és 1080 kg hátul.

Ez azt jelenti, hogy az első szárny felelős az autó eleje által generált leszorítóerő 81%-áért,

miközben a padlólemez állítja elő a maradék 19%-ot. A hátsó szárny a hátsó leszorítóerő 55%-át adja, az autó alja pedig a maradék 45%-ot."

A 2021-es autók első tengelyének tapadását 81%-ban az első szárny által generált leszorítóerő adta Forrás: Daimler AG/Wolfgang Wilhelm

Anderson ezt a különbséget azzal magyarázza, hogy a korábbi autók padlólemeze az autó közepénél, illetve a diffúzornál a leghatékonyabb, és ezzel szemlélteti, hogy eddig miért váltak menthetetlenül alulkormányzottá a kocsik akkor, ha utolérték a másikat és turbulens légáramlatokba kerültek. „Az autó egésze leszorítóerőt veszít, de a valóságban az számít, hogy az autó elején jelentős mértékben csökken a leszorítóerő, ami drámai hatással van a kocsi egyensúlyára."

Ezzel szemben, ha megvizsgáljuk az 1977-től 1982-ig alkalmazott szívóhatású autókat, azt látjuk, hogy a Venturi-csatornák jóval előrébb nyúltak az autó orrésze felé, mint amennyire a tavalyi autók padlólemeze, és ha még azt is számításba vesszük, hogy akkoriban jóval egyszerűbb első szárnyakat alkalmaztak (már amikor egyáltalán szükségét érezték, mivel sokszor bőven elég volt a szívóhatás is, és inkább a légellenállás csökkentését helyezték előtérbe), akkor megkapjuk, miért tudták akkoriban könnyebben követni egymást a pilóták.

„Ha nagyjából ugyanúgy 1800 kg-nyi leszorítóerőt veszünk, annak durván 10%-át, tehát 180 kg-t generál az első szárny, és 25%-át, tehát 450 kg-ot a hátsó. A fennmaradó 65%-ot, azaz 1170 kg-t az autó alja és a diffúzor állítja elő. Ugyanakor az aerodinamikai egyensúly továbbra is 40-60, ami azt jelenti, hogy az első szárny az első leszorítóerő 24%-áért felel, az autó alja pedig a maradék 76%-ért. Az autó hátulján a hátsó szárny a leszorítóerő 42%-át adja, az autó alja pedig a maradék 58%-ot."

Tehát a szívóhatású autók esetében turbulens levegőben kisebb volt a leszorítóerő-veszteség, hiszen az első tengelyt is javarészt a szívóhatás ragasztotta az úthoz,

ellenben a modern Forma-1-es autóknál ezt a feladatot már a légáramlatokra jóval érzékenyebb első szárny látta el.

Prost 1981-es Renault-ján is igen szemléletesen látszanak az óriási, autó alatt futó csatornák Forrás: Renault Sport

Ám mielőtt a szívóhatás kiaknázásának visszatértét hurráoptimizmussal várnánk, Anderson rávilágított egy nagyon fontos dologra, ami miatt szkeptikus az új szabályok hatékonyságát illetően, és azt mondja, hogy a fentebbi számoknál kisebb eltérést vár a tavalyi kocsikhoz képest. „Nem vagyok meggyőződve róla, hogy jelentős különbség lesz."

Ennek oka pedig szerinte az, hogy összességében az új autók filozófiája nem a szívóhatás minél nagyobb kiaknázására, hanem az autók által generált turbulencia csökkentésére irányul, azaz úgy alakították ki a szabályokat, hogy a kocsikról leváló levegő minél kevésbé zavarja a hátul haladót, aki így "tisztább" légáramlatokkal találkozva kisebb leszorítóerő-veszteséget szenvd el.

Ennek folyományaként betiltottak mindent, aminek eddig a leszorítóerő oly módon történő növelése volt a feladata, hogy közben piszkos légáramlatokat idézett elő. Nincsenek többé apró szárnyacskák (kivéve a kerekek fölött megjelenő, a légáramlatok terelését szolgáló új toldalékszárnyakat) és eltűnt a bargeboard (az autó első kerekei mögötti légterelőerdő), az új kocsik így aztán sokkal letisztultabb képet fognak nyújtani az elődeiknél. Anderson szerint ennek azonban meglesz a hátránya is.

Többé nem látjuk a bargeboardokat Forrás: NurPhoto via Getty Images/Xavier Bonilla/NurPhoto/Xavier Bonilla

„Az új szabályok simább aerodinamikai felületeket követelnek meg, amelyek kisebb turbulenciát idéznek elő.

A probléma az, hogy a hátul haladó autónak szintén tisztább, kevésbé agresszív aerodinamikai felületei lesznek arra, hogy leszorítóerőt állítson elő, ami könnyen a 22-es csapdája lehet, miután a kisebb turbulencia mellett az előállított leszorítóerő is csökkenhet."

Anderson úgy véli, hogy a szabályalkotók egyszerűen nem mentek elég messzire a szívóhatás kiaknázásával, és

az új autók nem fognak eléggé a kocsi alatt futó Venturi-csatornákban előállított leszorítóerőre támaszkodni, azok ugyanis valójában sokkal hatékonyabbak lennének turbulens levegőben,

mint az olyan, tiszta légáramlatokban, amelyekkel szembesülni fognak. „Nem akarok a rosszhír hozója lenni, de szerintem az autók továbbra is túlságosan az első szárnyra fognak támaszkodni a jó egyensúly eléréséhez – figyelmeztet a szakember. – Nagyobb leszorítóerő az autó aljából és kevesebb az első szárnytól egy újabb lépés lenne a jó irányba, így viszont az új szabályok még nem győztek meg."

Továbbra is túl hangsúlyos lehet az első szárny szerepe Forrás: F1

Amennyiben pedig Andersonnak lesz igaza, és az éveken át alakított, pénzt és erőforrásokat nem kímélve kidolgozott új regulák nem váltják be a hozzájuk fűzött reményeket, könnyen előfordulhat, hogy évek múlva csak egy újabb jelentős szabályváltozásként fogunk majd visszatekinteni rájuk, amely az szezonjában megkavarta egy kicsit az erőviszonyokat, de a versenyzést nem sikerült forradalmasítani vele.