هندسة الفورمولا 1: الجناح الأمامي وأهميته الانسيابية

يلعب الجناح الأمامي في سيارات الفورمولا 1 الدور الأبرز في التصميم الانسيابي للسيارات الأسرع في رياضة المحركات العالمية، وتأتي أهمية هذا الدور كون هذا الجناح المواجه الأول للتيارات الهوائية وطريقة توجيهها إلى باقي القطع الانسيابية.

ويقوم المهندسون في الفرق بإيلاء تصميم الجناح الأمامي القدر الأكبر من الدراسة، إذ حتى لو كانت بقية القطع سواء الصفيحات الجانبية أو ناشر الهواء الخلفي تتمتع بالفاعلية الانسيابية المثالية، فأن كل ذلك يبقى دون جدوى في حال كان تصميم الجناح الأمامي غير متلائم أو فعال في طريقته في معالجة التدفقات الهوائية التي تمر عبر السيارة، كما أنه يلعب دوراً كبيراً على صعيد توجيه تيارات التبريد الهوائية.

ويتألف الجناح الأمامي في سيارات الفورمولا 1 الحالية من عدة قطع، تخضع لعملية تطوير مستمرة ودورية خلال الموسم، حيث يمضي الاختصاصيون وقتاً طويلاً بدراسة رد فعله على تدفق التيارات الهوائية من خلال استخدام برمجيات خاصة تقيس تدفق الموائع أو (التيارات الهوائية) بواسطة الحاسب والتي يطلق عليها (Computational Fluid Dynamics- CFD) بعد وضع السيارة في النفق الهوائي.

كما ذكرنا سابقاً أن الوظيفة الأهم للجناح الأمامي تكمن في توجيه التيارات الهوائية لباقي قطع السيارة بالطريقة الأمثل، كما تفرض القيود التي فرضها الاتحاد الدولي على طول وعرض وانحناء الجناح تحدياً كبيراً أمام الفرق لاستخراج الأداء الأفضل.

وتنص القوانين على ألا يتجاوز طول الجناح الأمامي 1000 ملم على جانبي المحور العمودي الذي يمر من مركز السيارة، في حين يبلغ الارتفاع من السطح المرجعي للسيارة 300 ملم.

ويتألف الجناح من الصفيحة الرئيسية، والتي تخضع لاختبارات ثني متعددة يقوم بها الاتحاد الدولي للمصادقة عليه، كما تفرض القوانين ان تكون في منتصفها منطقة محايدة يبلغ طولها 250 ملم على جانبي المحور العمودي.

وعلى جانبي الصفيحة الرئيسية نجد الصفيحة العمودية، والتي تقوم بتوجيه التيارات الهوائية إلى خارج الإطارات الأمامية، للتقليل من الاضطرابات الهوائية، وإضافة إلى ذلك يتألف الجناح من صفائح، تتواجد في القسم العلوي، والتي تعمل كناشرات هواء، ويجب أن تكون 5 صفيحات فقط وتصل إلى حدود المنطقة المحايدة من الجناح.

من العوامل المهمة التي تعمل الفرق على تعديلها واستغلالها هي التدفق الهوائي المحصور بين السطح الداخلي للإطار الأمامي وأنف السيارة، والذي يطلق عليه اضطراب (Y250)، حيث يبتعد بـ 250 ملم من مركز السطح المرجعي باتجاه المحور (Y)، لذا يقوم المهندسون بتعديل شكل الصفيحات العلوية للتحكم بهذا الاضطراب قبل وصوله إلى القطع المتبقية من زعانف الانعطاف ، الزعاف الجانبية والأرضية …

وعلى صعيد تأمين المستوى الأمثل من تدفق الهواء دون تشكيل قوى مقاومة أخرى على السيارة، يعمد الفرق إلى الاستفداة من ظاهرة الانجراف الانسيابي الخارجي (out-wash)، وهي توجيه التيارات الهوائية بعيداً إلى السطح الخارجي من الإطار الأمامي عن طريق التحكم بشكل الصفيحة العلوية كما نرى في سيارات فيراري.

أخبار ذات صلة