Aerodinamik csaták a DTM-ben

A DTM aerodinamikai csatái a bajnokság versenyegyensúlyát minden területen formálták, a szárnyaktól a diffúzorokon át a dirty air-től a DRS-ig: a Class One időszakában az autók még a GT versenyautóknál is nagyobb leszorítóerőt termeltek, miközben a szabályok szennyezett levegő kezelésére irányuló törekvése élénken tartotta a sorozat híres 'alharcaát'. Íme a teljes történet.

Miért ilyen fontos az aerodinamika a DTM autóiban?

Egy versenyautó szárnyai és diffúzora éppúgy működnek, mint egy fejjel lefelé fordított repülőgép szárnya: nem a levegő felfelé nyomására szolgálnak, hanem az autó útra szorítására. Ahogy nő a leszorítóerő, a gumiabroncsok szorosabban tapadnak a talajhoz, nő a tapadás, és emelkednek a kanyarsebességek. A DTM-ben ez a fizika határozta meg a bajnokság teljes identitását. Mivel a sorozat története során a szabályalkotók minden alkalommal ugyanazt a dilemmát élték át: ha szabadságot engednek az aerodinamikának, a technológia megvadul és a költségek kilengenek, ha pedig korlátozzák, akkor maga a közeli küzdelem szenved, amelyet megpróbálnak megőrizni.

Ez a feszültség a DTM aerodinamikai fejlődésének fő története. A 90-es évek nyitott szabálykönyvétől a közös aero csomagot használó Class One időszakon át egészen a GT3 korszakig vezető úton minden lépés a 'sebesség' és a 'versenyképesség' közötti egyensúly újbóli keresése volt.

A 90-es évek eleje: Nyitott szabályok és határokat nem ismerő szárnyak

Amikor a bajnokság a 80-as évek közepén született, az autók valóban közúti autók voltak; néhány, a karosszériára szerelt korlátozott szárnyal elégedtek meg. De amikor a gyári csapatok bekapcsolódtak, a szabályok gyorsan eltávolodtak ettől az elvtől. A 90-es évek elején a Mercedes, az Opel és az Alfa Romeo közötti harc során a sorozat a világ egyik legtechnológiaibb fejlett osztályává vált, és a nagyon nyitott szabálykönyv a mérnököknek gyakorlatilag korlátlan játéktéret kínált.

Ennek a szabadságnak az ára a felfúvódó költségek voltak. A nyitott aero fejlesztés egyre gyorsította az autókat, miközben a költségvetések az egekbe szöktek, és a bajnokság 1996-ban megszűnt - ráadásul abban a szezonban ITC néven nemzetközivé vált, és a versenyek teljes egészében Németországon kívülre kerültek. Vagyis a DTM első nagy aerodinamikai csatája győztes nélkül ért véget.

A Class One időszak: Óriási leszorítóerő csomagok

A 2000-ben újjászületett sorozat 2014-től Japán Super GT-jével azonos alapvető szabályokra állapodott meg, és ez a folyamat 2019-ben fejeződött be: a 4,0 literes szívó V8-as motorokról turbós 2,0 literes egységekre váltottak, és ez a nemzetközi osztály a Class One nevet kapta. Az eredmény a 'valódi DTM' utolsó és legradikálisabb aero fejezete lett.

Mi volt a meglepő? A szabályok látszólag mindent korlátoztak. A monokok, a felfüggesztés alkatrészei, a padló, a hátsó szárny, a hátsó diffúzor és az első splitter minden autóban azonos volt. De még a közös alkatrészek is olyan csomagot alkottak, hogy a Class One autók leszorítóereje valószínűleg magasabb volt, mint bármely jelenlegi GT versenyautóé. És pontosan itt volt a gyenge pont: a nagy légellenállás, vagyis az alacsony aerodinamikai hatékonyság. Az autó egésze a egyenes szakaszon éles késként gyorsult, de ugyanaz az aero csomag arra kárhoztatta, hogy nagyon nagy men magassággal és pitch érzékenységgel dolgozzon.

Mit rontott el a 2019-as változás?

A 2019-es autók kisebb első splittert és szélesebb, de egyprofilos hátsó szárnyat hordoztak a 2018-ashoz képest. Ez a kettős kombináció csökkentette a leszorítóerőt, ami még rosszabb, előre tolta el az aerodinamikát: a kis első diffúzor + nagy hátsó szárny párosa kiegyensúlyozatlanná tevő hatást keltett. Az aero csapatok legnagyobb gondja ezért nem a teljesítmény, hanem az egyensúly előretolása volt - a megmaradt energia nagy része amúgy is az új turbós motorok hűtésére ment el.

Érdekes részlet: amikor a csapatok a régi és az új szabályok azonos nyomásközéppontú konfigurációit hasonlították össze, a vártnál sokkal kisebb leszorítóerő-veszteséggel találták szemben magukat. Vagyis a szabályváltozás lágyabban ért földet, mint amilyen a papíron volt. De a valódi különbség nem a szabályokban, hanem a mérnökök hozzáállásában rejlett. A csapatok alacsony gördülékenységi merevséget használtak, és megpróbálták a platformot ellenőrzés alatt tartani, mielőtt a kemény bump stopok aktiválódnának. Néhány Class One autó rendkívül agresszív anti-dive és anti-lift geometriákat használt, hogy fékezéskor megőrizze az aerodinamikai platform egyensúlyát. Röviden: az autó orra ne süllyedjen, hogy a szárnyak rendesen működjenek - nem emlékszem másik sorozatra, ahol az aerodinamika ennyire összefonódott a felfüggesztéssel. Ez egy olyan korszak volt, amikor a felfüggesztés valójában láthatatlan aero-beállítás volt.

Az Audi ráfája, a BMW orra

A közös alkatrészek ellenére a két megközelítés szétvált: az Audi a nagy rake koncepciót, vagyis a hátsó részt magasabban tartó beállítást alkalmazta, míg a BMW kisebb pitch szöggel dolgozott. Beszélték, hogy a BMW oldal úgy vélte, az Audi megközelítése hatékonyabb volt, de nem tudta megváltoztatni a meglévő terveit. A harmadik rugó és a lengéscsillapítók 2019-es betiltása is az egyik tényező volt, amely táplálta ezt a kreativitást; bár vitatott, hogy a tilalom valóban megtakarítást hozott, kétségtelen, hogy a csapatokat olyan ügyes megoldások felé terelte, mint az anti-dive/anti-lift. (Az a állításai pedig, hogy a motorteljesítmény és az üzemanyag-átfolyás szabályozásában előnyben részesült, megerősítetlen spekulációként maradtak forgalomban.)

Az alóla zajló verseny: szennyezett levegő, slipstream és a DRS egyensúlya

Ismered azt, amit a DTM-ben 'kötegelt harcnak' hívnak: a kúrán belül, egymástól néhány méterre haladó két autó, azokat a párbajokat, amelyek a nézőt az izgalomtól kiugrasztják a székből. De ennek a látványnak a mögött kemény fizika van. Az elöl haladó autó turbulens, azaz 'szennyezett' levegőt hagy maga után. Ez a zavart légáramlás csökkenti a mögötte haladó autó leszorítóerejét, és felborítja az aerodinamikai egyensúlyát; ennek eredményeképpen a következő autónak nehezére esik ugyanolyan sebességgel fordulni a kanyarban, és lassítania kell. A Formula 1-ben volt példa arra, hogy egy következő autó akár a leszorítóereje 35%-át is elveszítheti - a versenyautóknál ez a hatás minden kategóriában érvényes.

De ugyanennek a szennyezett levegőnek van egy hasznos oldala is: a slipstream. Az egyenesen az előtted haladó autó mögötti alacsony nyomású zónában csúszkálva a légellenállásod csökken, és a sebességed nő. Vagyis egyetlen jelenség két különböző eredményt produkál: az egyenesen lehetőséget ad az approximációra, a kanyarban viszont lassítanod kell, mielőtt belépsz a kötegbe. A jó előzés pontosan e két erő közötti időzítésben rejlik.

A Class One szabályok új réteget helyeztek erre az egyensúlyra: a DRS-t. A közös, nagy, egyelemmel rendelkező hátsó szárny a DRS késleltetés-csökkentő hatását hihetetlenül hangsúlyossá tette - amikor a szárny kinyílt, a légellenállás jelentősen csökkent, és az előzési manővereknél komoly sebességnövekedés keletkezett. Fordulónként legfeljebb 3 alkalommal használható DRS szabad pozícióban volt, kivéve az oldalirányú gyorsulás vagy a féknyomás küszöböt meghaladó szakaszokat. Egy olyan pályán, mint a Hockenheim, ez a rendszer körülbelül 9 km/h csúcssebesség-növekedést biztosított. Mellette ott volt a Push-to-Pass is: meghatározott időtartamra megnövelte a megengedett tüzelőanyag-áramlást, ezáltal növelte a teljesítményt, 2020-ban az edzéseken is szabad volt; az időmérő idők ennek megfelelően csökkentek. A szabályozó logikája nagyon egyértelmű volt: ha az aerodinamika korlátozásával nem tudod kikényszeríteni a közelséget, akkor a segédrendszerekkel jutalmazd a közelséget.

Találkozás a Super GT-vel: Két aerodinamikai filozófia, egyetlen szabálykönyv

A Class One legszínesebb pillanatai közé tartozott a 2019-as Fuji-beli Dream Race: a DTM és a Super GT autók ugyanazon alap szabályok alatt versenyeztek. De a látszólagos hasonlóság megtévesztő volt. A DTM költségmegtakarítás keretében közös aerodinamikai csomaggal versenyzett, míg a Super GT összetettebb és súlyosabb aerodinamikai terveket használt. Ugyanaz a szabálykönyv, két kontinensen két különböző mérnöki kultúra - ennek az összehasonlításnak ez a legszebb oldala.

Mi lett az aerodinamikával a GT3-korszakban?

A Mercedes 2019-as kilépése, az 2019-ben csatlakozott Aston Martin idény végi távozása, és amiatt az Audi is 2020 végére visszavonulásra kényszerült, a sorozatot gyökeres döntéshez vezette: 2021-ben a Class One szabályokat teljesen elhagyták, és GT3-alapú szabályokra váltottak, a sorozat tulajdonjogát pedig az ADAC-ra ruházták át. A sorozat megtartotta a nevét, de a nézők körében elterjedt az a vélemény, hogy 'az igazi DTM 2020-ban ért véget' - közös meggyőződés, hogy a GT3 autók splitterrel és a súlyegyensúly előretolásával olyan módszerekkel termelnek leszorítóerőt, de nem tudják megközelíteni a Class One őrületes fokú leszorítóerejét.

Egyébként a dirty air (szennyezett levegő) probléma sehol sem lett megoldva a világon: még a Formula 1 2026-as szabályai is azt célozzák, hogy laposabb padlókkal csökkentsék a ground effect szerepét, és enyhítsék a szennyezett levegő gondját. Tehát az, amit a DTM a Class One idején szabályokkal próbált kiegyensúlyozni, valójában a motorsport közepén zajló küzdelem.

A végére: sebesség vagy verseny?

Amikor a DTM aerodinamikai történetét olvasom, ezt gondolom: minden korszak leggyorsabb autója nem volt feltétlenül az adott korszak legjobb versenyautója. A 90-es évek korlátlan szárnyai technológiai lakomát kínáltak, miközben véget vetettek a sorozatnak; a Class One közös aero csomagja megmentette a versenyt, de azt eredményezte, hogy a mérnökök a "valódi teljesítmény" helyett hűtéssel és stabilitással bajlódtak. A szabályalkotó minden alkalommal ugyanazon a kötélen táncolt, és a DTM éppen ennek a feszültségnek köszönhetően, éppen ezért a feszültség miatt találta meg a saját identitását. Az alulról érkező győzelem nem véletlen volt, hanem a tervezés eredménye - és szerintem ez máig a motorsport legőszintébb tanulsága.

Te mit tennél a helyemben: korlátlan aero szabadság, vagy szorosan megelőzhető autók?

Források

• Az igazi DTM – Betekintés a Class One-ba (1. rész) - DrRacing blogja
• Az igazi DTM – Betekintés a Class One-ba (3. rész) - DrRacing blogja
• Slipstream és "koszos levegő" magyarázata - Racecar Engineering
• Mi a különbség a slipstream és a koszos levegő között? - RaceTeq
• Ajánlat: A leszorítóerő a Formula 1-ben, magyarázva - Mercedes AMG F1
• Diffúzorok | Mérnöki alapok - Racecar Engineering
• Miért nem marad le a Super GT a DTM-től a Fuji Dream Race-en - Autosport
• Deutsche Tourenwagen Masters - Wikipédia
• Class 1 touring carok - Wikipédia