Tunele aerodynamiczne w Formule 1, to jedno z kluczowych narzędzi do rozwoju aerodynamiki bolidów. Jak wygląda praca i limity wykorzystania tuneli, które zespoły je mają, a które planują budowę?
Po przeczytaniu tego artykułu powinieneś poznać odpowiedzi m.in. na takie pytania:
– Jak przebiega praca zespołów F1 w tunelach aerodynamicznych?
– Z jakich tuneli aerodynamicznych korzystają obecne zespoły F1?
– Które zespoły Formuły 1 planują budowę nowych tuneli aerodynamicznych?
– Jakie są limity wykorzystania tuneli aerodynamicznych w F1 w 2022 roku?
– Czy korzystanie z tuneli aerodynamicznych w F1 zostanie zakazane?
Tunel aerodynamiczny, to wciąż kluczowe narzędzie do prac nad aerodynamiką bolidów Formuły 1. Od kilkunastu lat kolejne zmiany regulaminów stopniowo ograniczają ich wykorzystanie, ale bez nich nie dałoby się przygotować konkurencyjnego samochodu. Zespoły sprawdzają w tunelach wszystkie planowane ulepszenia aerodynamiczne zanim zlecą produkcję części i wysłanie ich na tor.
Jak przebiega praca zespołów F1 w tunelach aerodynamicznych?
Zespoły F1 mogą testować w tunelach aerodynamicznych modele bolidów w maksymalnej skali 60%. Takie ograniczenie wprowadzono wiele lat temu, bo dzięki temu koszty prac są wyraźnie niższe. Obecnie wszystkie stajnie korzystają z modeli takiej wielkości, ale nie było to regułą, bo w poprzednich latach niektóre z nich korzystały również z modeli w skali 50%. Pirelli przygotowuje specjalne zmniejszone opony na potrzeby prac w tunelach.
Ekipy techniczne zespołów F1 opracowują nowe komponenty aerodynamiczne, które potem są wytwarzane w pomniejszone skali i sprawdzane w tunelu aerodynamicznym oraz w CFD (Obliczeniowa mechanika płynów). Modele bolidów w tunelu są stacjonarnie przymocowane (dobrze widać to na filmie, który zamieściłem poniżej). W tunelach aerodynamicznych stosowane są za to ruchome podłoża, które przypominają bieżnię. Ruch podłoża sprawia, że koła się poruszają, a dzięki temu zachowanie modelu jest bliższe faktycznej jeździe po torze.
Domyślne wartości czasu pracy w tunelu aerodynamicznym to 80 godzin i 320 przebiegów w danym okresie rozliczeniowym. Takich okresów w trakcie roku kalendarzowego jest sześć. Limity dla każdego zespołu są zależne od miejsca w klasyfikacji o czym wspominam pod koniec tego artykułu. Jeden przebieg liczy się od momentu gdy prędkość przepływu przekroczy 5 m/s, a kończy w momencie gdy wyniesie poniżej 5 m/s. Czas wykorzystania tunelu liczy się od momentu, gdy prędkość przepływu przekroczy 15 m/s. Regulamin sportowy F1 ogranicza maksymalną prędkość przepływu powietrza w tunelu do 50 metrów na sekundę. W przeliczeniu jest to 180 km/h, czyli znacznie mniej niż bolidy F1 jeżdżą po torach.
Zespoły mogą korzystać tylko z jednego tunelu aerodynamicznego. Zgłaszają do FIA szczegóły na temat tunelu, który wybierają na dany rok. W razie awarii w tym tunelu, albo gdy okazuje się, że dostarcza on błędnych danych, FIA zezwala na testowe skorzystanie z innego obiektu.
Film z testów modelu bolidu na 2022 rok w tunelu aerodynamicznym
Ekipa techniczna FIA odpowiedzialna za przygotowanie nowych reguł dla F1 na sezon 2022 w lipcu 2019 roku rozpoczęła testy modelu bolidu w skali 50% w tunelu aerodynamicznym Saubera w Hinwil. Można zobaczyć jak wygląda sprawdzanie modelu w tunelu aerodynamicznym na ruchomej bieżni.
Aktualne tunele aerodynamiczne zespołów Formuły 1
Obowiązujące w Formule 1 ograniczanie dotyczące wykorzystania tuneli aerodynamicznych sprawiają, że z jednego obiektu mogą spokojnie korzystać dwa zespoły. Takie działanie pozwala znacząco obniżyć koszty dla obu stajni. Dzielenie się jednym tunelem jest popularne wśród ściśle współpracujących ze sobą zespołów, co zawsze budzi kontrowersje, czy nie dochodzi tam do wymiany informacji. FIA monitoruje pracę w tunelach i teoretycznie taka wymiana jest niemożliwa, ale kontrowersje zawsze będą.
Mercedes: tunel aerodynamiczny w fabryce zespołu
Aston Martin: tunel aerodynamiczny Mercedesa
Ferrari: tunel aerodynamiczny w fabryce zespołu
Haas: tunel aerodynamiczny Ferrari
Red Bull: tunel aerodynamiczny w Bedford
AlphaTauri: tunel aerodynamiczny Red Bulla
Alfa Romeo: tunel aerodynamiczny w fabryce zespołu
Alpine: tunel aerodynamiczny w fabryce zespołu
Williams: tunel aerodynamiczny w fabryce zespołu
McLaren: tunel aerodynamiczny Toyoty w Kolonii
W 2022 roku Mercedes, Ferrari, Williams, Alpine i Alfa Romeo mają tunele aerodynamiczne w swoich fabrykach. Red Bull korzysta z tunelu w mieście Bedford – około 20 minut jazdy od ich fabryki. Zespoły Aston Martin, Haas i AlphaTauri korzystają z tuneli należących do ich zespołów partnerskich. McLaren od kilku lat korzysta z tunelu aerodynamicznego Toyoty w Kolonii w Niemczech, co jest bardzo niekorzystne z logistycznego punktu widzenia.
Koszt budowy nowego tunelu aerodynamicznego dla zespołu Formuły 1 to 50 – 75 mln euro. Roczne utrzymanie pochłania kilka milionów euro. Dodatkowo tunele aerodynamiczne w Formule 1 co kilka / kilkanaście lat muszą być remontowane i ulepszane.
Trzy zespoły F1 wkrótce będą mieć nowe tunele aerodynamiczne
Siedziba McLarena w Woking została otwarta w 2004, znajduje się w niej tunel aerodynamiczny który jest chłodzony wodą z pobliskiego jeziora. W ostatnich kilku latach McLaren miał problemy z tym tunelem, dane z prac w nim nie przekładały się dokładnie na tor. Dlatego kilka lat temu zaczęli równolegle korzystać w tunelu aerodynamicznego Toyoty w Niemczech, a gdy w F1 wprowadzono wymóg korzystania tylko z jednego tunelu w trakcie całego roku, to w pełni przenieśli swoje prace do Kolonii. W połowie 2019 roku podjęto decyzję o budowie nowego tunelu aerodynamicznego i symulatora w Woking. Prace zostały wstrzymane w 2020 roku z powodu dużego kryzysu finansowego w całej firmie. Obecnie prace budowlane są kontynuowane, a zespół oczekuje otwarcia nowego tunelu w 2023 roku. Bolid na 2024 rok ma być już opracowany z wykorzystaniem nowego tunelu.
Aston Martin został w znaczący sposób dofinansowany przez Lawrence’a Strolla, który ma ambicję uczynienia z tego zespołu kandydata do walki o mistrzostwo świata. Infrastruktura jaką zastał kanadyjski miliarder była na bardzo niskim poziomie, dlatego postanowił wybudować nową fabrykę. Ma to być najnowocześniejsza fabryka w obecnej stawce. Budowa rozpoczęła się we wrześniu 2021 roku, a główny budynek ma być gotowy na przełomie 2022 i 2023 roku. W ramach tej inwestycji powstają trzy połączone budynki, a w jednym z nich znajdzie się tunel aerodynamiczny, którego uruchomienie planowane jest na połowę 2023 roku. Ten zespół pod różnymi nazwami funkcjonuje w F1 od 30 lat i nigdy nie miał własnego tunelu aerodynamicznego. Koszt budowy fabryki był szacowany na 200 mln funtów, ale biorąc pod uwagę skalę niezbędnych zakupów wyposażenia, to łączne koszty na pewno będą wyższe.
Red Bull na początku maja 2022 poinformował o planach budowy nowego tunelu aerodynamicznego dla swoich obu zespołów. Tunel powstanie w Milton Keynes, obok głównej siedziby zespołu. Są dopiero na etapie uzyskiwania pozwoleń, a biorąc pod uwagę czas potrzebny na budowę i kalibrację, to jego uruchomienie pod koniec 2024 roku wydaje się najwcześniejszym terminem. Red Bull od wielu lat korzysta z tunelu w Bedford, który daje bardzo dobre wyniki. Jest to jednak najstarszy tunel aerodynamiczny wykorzystywany obecnie w F1, który ma poważną wadę. Adrian Newey powiedział dla Auto Motor und Sport, że zbyt długo w tym tunelu trwa zwiększanie prędkości przepływu powietrza do momentu, gdy jest ono odpowiednie do wiarygodnych pomiarów. Przy ograniczeniach związanych z wykorzystaniem tuneli aerodynamicznych, zespół traci w ten sposób część cennego czasu. Red Bull po ukończeniu budowy tunelu aerodynamicznego stanie się drugim zespołem obok Ferrari, który wszystko łącznie z fabryką silnikową ma w jednym miejscu (Mercedes fabrykę silnikową ma w innym mieście, a Alpine w innym kraju).
Przykładowy model bolidu F1 szykowany do testów w tunelu aerodynamicznym
Zdjęcie przedstawia niekompletny model bolidu zespołu Marussia / Manor, który był szykowany na sezon 2015. Zespół był w bardzo trudnej sytuacji finansowej, więc korzystali z lekko zmodyfikowanego modelu bolidu z poprzedniego sezonu. Zdjęcia tego modelu wyciekły do Internetu, gdy pojawiło się ryzyko, że nie wystartują w 2015 roku.
Limity wykorzystania tuneli aerodynamicznych w Formule 1
Od 2021 roku czas pracy danego zespołu w tunelu aerodynamicznym oraz w CFD zależy od pozycji w klasyfikacji generalnej. Im wyższe miejsce w klasyfikacji, tym bardziej zmniejszony czas pracy w tunelu oraz w CFD. W 2021 roku różnice między kolejnymi miejscami były niewielkie, bo był to pierwszy rok stosowania tego mechanizmu. W latach 2022 – 2025 wprowadzono docelowe widełki. Od 1 stycznia do 30 czerwca danego roku limity zależą od miejsca w klasyfikacji generalnej konstruktorów poprzedniego sezonu, a od 1 lipca od 31 grudnia od miejsca w klasyfikacji na koniec czerwca aktualnego sezonu.
| Pozycja w klasyfikacji | Limit testów aerodynamicznych |
|---|---|
| 1 | 70% |
| 2 | 75% |
| 3 | 80% |
| 4 | 85% |
| 5 | 90% |
| 6 | 95% |
| 7 | 100% |
| 8 | 105% |
| 9 | 110% |
| 10 | 115% |
| Nowy zespół | 115% |
Przepisy wprowadzono, aby wyrównać układ sił. Tego typu mechanizmy zależne od wyników w poprzednim sezonie istnieją w różnych sportach. W Formule 1 można po roku obowiązywania tych przepisów powiedzieć, że to działa i faktycznie powoduje wyrównanie różnic w stawce. Ma to również poważną wadę. Jeśli jeden z czołowych zespołów przygotuje nieudany bolid na kolejny sezon, to ma mocno ograniczone możliwości prac nad jego poprawą.
Tunele aerodynamiczne w Formule 1 zostaną w przyszłości zakazane
Zespoły budujące nowe, drogie tunele aerodynamiczne muszą zdawać sobie sprawę z tego, że to są inwestycje na kilka lat. Głosy o całkowitym zakazie korzystania z tuneli aerodynamicznych w F1 pojawiają się od kilkunastu lat. W 2010 roku do F1 wszedł zespół Virgin, który do opracowania swojego bolidu korzystał tylko z CFD, ale ich wyniki były słabe, więc to nie był jeszcze dobry moment do porzucenia tuneli. W kolejnych latach takie głosy się pojawiały, ale bez efektów. Adrian Newey uważa, że obecnie można byłoby rozwijać aerodynamikę tylko przy wykorzystaniu CFD. Liberty Media poważnie planuje aby od 2030 roku tunele aerodynamiczne w Formule 1 zostały zakazane. To pozwoliłoby zespołom znacząco obniżyć koszty, a także poprawiło kwestie związane z ekologią, bo praca tuneli wymaga bardzo dużej ilości energii. Nie jest to jeszcze zatwierdzone i osobiście spodziewam się oporu wybranych zespołów, szczególnie tych z najlepszymi i najnowszymi tunelami. W perspektywie kilkunastu lat tuneli aerodynamicznych powinno jednak już w Formule 1 nie być.
