Pedeorelha | Hoe helpt downforce een NASCAR-raceauto?

Paul Sparks
0
1294
245

Richard Petty reed met deze Plymouth Superbird in de Daytona 500 uit 1970. De enorme achtervleugel en de puntige voorkant van de Superbird gaven hem een aanzienlijk aerodynamisch voordeel. RacingOne / -Getty Images

-Als je echt meer wilt weten over downforce in NASCAR-races - en dat raden we aan sinds je dit artikel leest,

je doet - een logische plaats om naar toe te gaan zou naar NASCAR zelf zijn.

NASCAR heeft zelfs een nogal handige verklarende woordenlijst verzameld met veelvoorkomende race-termen, waaronder een voor downforce. Het stelt in feite dat luchtdruk die over de verschillende oppervlakken van een raceauto beweegt, "neerwaartse kracht" of meer gewicht creëert. En hoewel downforce de grip van de banden en de snelheid in bochten verhoogt, is er een aanzienlijke afweging: grotere downforce verhoogt ook de weerstand, waardoor de snelheden meteen afnemen [bron: NASCAR.com].

-In het verleden konden NASCAR-teams enorm verschillende voertuigen besturen. Eigenlijk; elke deelnemende fabrikant had zijn eigen ietwat unieke en herkenbare uitstraling. In de afgelopen jaren heeft NASCAR echter geprobeerd het speelveld te egaliseren door de lichaamsvorm te standaardiseren die raceteams naar de competitie mogen brengen. Als gevolg hiervan is de carrosserie van elke NASCAR Sprint Cup-raceauto identiek, ongeacht de fabrikant - met uitzondering van de lak natuurlijk.

NASCAR's Car of Tomorrow is het huidige ontwerp dat uitsluitend wordt gebruikt in NASCAR Sprint Cup-races. Het ontwerp verhoogt de veiligheid voor de bestuurder, aangezien de auto's elk jaar sneller en sneller gaan. Maar naarmate de snelheden toenemen, moet voor de veiligheid ook de neerwaartse kracht toenemen. De extra neerwaartse kracht verhoogt de luchtweerstand, waardoor de auto langzamer gaat rijden.

-Lijkt dit een nooit eindigende strijd van de natuurkunde? Wel het is. Dus we zullen deze krachten, zoals ze betrekking hebben op een NASCAR-raceauto, op de volgende pagina bekijken.

In NASCAR laat neus-aan-staart racen geen ruimte voor fouten van welke coureur dan ook. Chris Graythen / Getty Images

-Vergelijkbaar met de manier waarop geometrie en biljart nauw verwant zijn, is er veel fysica betrokken bij NASCAR-racen - of eigenlijk elke vorm van autoracen. Als je een gemakkelijke manier wilt om een paar van de belangrijkste factoren in NASCAR te onthouden, onthoud dan gewoon de drie D's: neerwaartse kracht, slepen en opstellen.

Downforce wordt gecreëerd door de lucht die over de bovenkant van de auto beweegt en deze naar het baanoppervlak duwt. Downforce verhoogt de weerstand. Weerstand is de weerstandskracht die het voertuig ondervindt van de lucht die er tegenaan duwt en het extra gewicht dat de neerwaartse kracht creëert. Bestuurders kunnen de hoeveelheid luchtweerstand die ze op het circuit ervaren verminderen door te tekenen. Opstellen is wanneer bestuurder B de neus van zijn auto bijna onder de achterbumper van de auto van bestuurder A stopt om de luchtstroom over beide auto's te verbeteren. Soms hoor je deze manoeuvre genaamd 'neus aan staart rennen'.

Als het erom gaat de banden in de bochten op de baan te houden, is downforce absoluut de belangrijkste van de drie D's. Maar downforce is niet zo belangrijk op de lange, rechte stukken wegdek die direct op de bochten volgen. Dat is waar chauffeurs iets minder downforce willen en daardoor ook iets minder luchtweerstand. Het is eigenlijk een delicaat evenwicht. Een afwezigheid - of zelfs een aanzienlijke vermindering - van neerwaartse kracht kan ertoe leiden dat de auto van het baanoppervlak opstijgt, zoals een vliegtuig dat opstijgt. Dus hoe voorkomt het ontwerp van een NASCAR dat dit gebeurt??

De voorbumper van een NASCAR-raceauto is erg laag en ook breed. Het is eigenlijk meer een luchtdam dan een bumper. Het leidt de bewegende lucht over de bovenkant van de auto in plaats van eronder. Hierdoor ontstaat een gebied met lage druk onder de auto en een gebied met hoge druk bovenop de auto. Dit heet negatieve lift, en het is precies het tegenovergestelde van hoe een vliegtuig werkt. Waar de lucht op een vliegtuigvleugel drukt, drukt het op een raceauto.

Het idee is om de meeste lucht over de auto te laten stromen om de neerwaartse kracht te maximaliseren. Dat is waar de voorkant van de fascia van pas komt. De neus van de auto is zo laag mogelijk en de voorspatborden lopen wijd uit om de lucht omhoog en over de auto te duwen.

Het probleem, zoals je misschien al hebt bedacht, is dat deze lage neus met uitlopende spatborden veel frontoppervlak biedt om door de lucht te duwen. Zoals je je kunt voorstellen, hierdoor ontstaat er veel weerstand. Als je een demonstratie uit de eerste hand wilt van wat slepen is, probeer dan de volgende keer dat je op de snelweg rijdt je hand uit het autoraam te steken met je handpalm naar voren gericht. Dat is hoe slepen voelt. Kantel vervolgens uw hand 90 graden zodat uw handpalm naar de weg wijst. Je voelt het verschil direct. Met minder oppervlak dat naar de wind is gericht, kan de lucht rond uw hand glijden, waardoor deze veel gemakkelijker door de lucht kan snijden. U kunt ook de hoek van uw hand variëren om lift (waardoor uw hand omhoog komt) of neerwaartse kracht (waardoor uw hand omlaag gaat) te veroorzaken. Drag is dus gemakkelijk genoeg om met je hand te finetunen, maar hoe zit het met het finetunen van een hele raceauto? Vooral een die rijdt met snelheden van of nabij 200 mph (322 km / u) op verschillende baanoppervlakken en in verschillende weersomstandigheden.

-Het balanceren van neerwaartse kracht en weerstand binnen de grenzen van de door NASCAR goedgekeurde carrosserie is een truc waarmee de teams eenvoudigweg op de best mogelijke manier moeten omgaan. Unidirectionele teams halen het beste uit deze krachten op het circuit door de derde D in de mix te brengen - opstellen. Vervolgens zullen we het opstellen van naderbij bekijken.

Het is gemakkelijk te zien hoe laag de splitter is op Jimmie Johnson's # 48 auto - de onderkant is neongroen. Harry How / -Getty Images

-Chauffeurs zeggen altijd dat ze meer downforce willen in de bochten. Wat dat echt betekent, is dat ze maximale plakkerigheid in de bochten willen en minimale weerstand op de rechte stukken. Dat is moeilijk om te doen - vooral als de aanpassingsteams de NASCAR Sprint Cup-body zo klein mogen maken.

Er zijn echter een paar fijne afstellingen die de teams kunnen maken, zoals het aanpassen van de hoek van de achterspoiler. Hoe steiler de hoek van de achtervleugel, hoe meer neerwaartse kracht deze kan uitoefenen op de achterkant van de auto. Dit is wat de achterbanden stevig op de stoep houdt. Aan de voorkant vervult een stuk genaamd een "splitter" een soortgelijke rol om de voorwielen aan de grond te houden. De splitter is het onderdeel dat je ziet aan de voorkant van een NASCAR-raceauto. Hij loopt over de volle breedte van de auto, is verstelbaar en lijkt vaak laag genoeg om over het baanoppervlak te schrapen.

Er zijn momenten waarop teams ervoor kiezen om voor zoveel mogelijk downforce te gaan. Bijvoorbeeld op wegcursussen met veel bochten en zeer weinig lange, rechte stukken spoor. Door kleine wijzigingen aan de achtervleugel en de frontsplitter aan te brengen, kan de neerwaartse kracht worden gemaximaliseerd, waardoor de grip van de auto in de bochten wordt vergroot.

-Maar de meeste races in het NASCAR-schema vinden plaats op snelle ovale circuits. Dus we zijn weer terug bij onze vraag hoe we neerwaartse kracht en weerstand kunnen balanceren. Opstellen kan helpen. Door op het circuit te tekenen, kan het voertuig dat de voorste auto volgt, zijn weerstand verminderen. De lucht die over de voorste auto stroomt, gaat ook recht over de voorruit en het dak van de tweede auto. Dat is geweldig voor de tweede auto en elke auto die er toevallig achter staat, maar wat haalt de voorste auto uit dit alles? De voorste auto in een tekenend paar haalt ook iets uit de manoeuvre. De tweede auto vermindert de drukweerstand van de voorste auto. U kunt de luchtweerstand zien als een kielzog onder lage druk dat de auto achterlaat terwijl deze over de baan rijdt. Dit type kielzog trekt het voertuig echter eigenlijk achteruit. Door de drukweerstand op de voorste auto weg te nemen, kunnen de twee tekenauto's een voordeel van 8 km / u behalen ten opzichte van een auto die solo ronden draait [bron: Schirber].

-Zodra de kleine aanpassingen voor precies de juiste hoeveelheid downforce zijn gemaakt, heeft de bestuurder een goed gevoel voor de raceauto (en de baan) en heeft hij misschien zelfs zijn tekenvaardigheden geoefend, er is eigenlijk maar één manier om optimaal te profiteren van de aerodynamica. tijdens de race: crash niet. Dat is toch een logisch advies? Wanneer elk NASCAR Sprint Cup-team de kleinste aanpassingen aan de aerodynamica van het voertuig heeft gemaakt in een poging om een voordeel te behalen van slechts een paar honderdsten van een seconde per ronde, kan zoiets kleins als een verkreukelde voorste hoek hun hoop op een overwinning op die dag.

Te veel voordeel

Tijdens de late jaren 60 en vroege jaren 70, voorafgaand aan de standaardisatie van de carrosserie in de NASCAR-serie, maximaliseerde de Plymouth Superbird de neerwaartse kracht en de weerstand met een lange spitse neus en een bijna komisch massieve vleugel op de rug. Het aerodynamische voordeel van het Superbird-ontwerp bleek waardevol naarmate de snelheden op de baan toenamen. NASCAR-functionarissen legden echter snel zware beperkingen op aan deze auto's, die al snel leidden tot hun ondergang in de sport en ook in de productie. De Superbird zag er zo vreemd uit dat de Plymouth-dealers niemand konden vinden om ze te kopen, dus zaten ze vaak op autokavels - ongewenst. Tegenwoordig worden originele Plymouth Superbirds beschouwd als zeer verzamelobjecten - met bijbehorende hoge prijskaartjes!

Bronnen

ESPN.com. "Downforce." 23 juli 2008. (8 december 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
Jim's Garage. "Aerodynamica, downforce, grondeffecten." 18 augustus 2007. (8 december 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
NASCAR.com. "NASCAR Woordenlijst." (8 december 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
Schirber, Michael. "De Daytona 500: vliegen zonder de grond te verlaten." WordsSideKick.com. 15 februari 2007. (8 december 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
Yager, Bryan. "Aerodynamica in autoracen." NASA. 27 augustus 2001. (8 december 2008) http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

Hoe helpt downforce een NASCAR-raceauto?

Gerelateerde artikelen

Bronnen