Dlaczego Zespoły NASCAR Regenerują Swój Samochód pod Każdy Tor?

Zespoły NASCAR dostosowują samochód Next Gen - technicznie identyczny w każdym wyścigu - do konkretnego toru, ponieważ zwycięski setup zupełnie różni się w zależności od typu toru: na krótkich owalach stosuje się camber dostosowany do skrętów w lewo oraz geometrię zawieszenia, na superspeedwayach zamkniętą atrapę i długie przełożenie dla minimalnego oporu powietrza, a na torach ulicznych symetryczną geometrię dla zakrętów w obie strony oraz wyposażenie w piasecznicę. Czyli samochód jest ten sam, ale inżynieria leżąca u jego podstaw jest pisana od nowa co tydzień.

Jak bardzo realistyczne jest twierdzenie o "tym samym samochodzie"?

W Cup Series wszyscy jeżdżą samochodem według tego samego przepisu; nazywa się Next Gen, a niektórzy nazywają go Gen-7. Swoje pierwsze wyścigi rozegrał 20 lutego 2022 roku podczas Daytona 500. Podwozie rurowe z kratownicy stalowej, wolnossące silniki V8 o pojemności 5,86 litra, opony Goodyear, paliwo Sunoco Green E15... Czyli nadwozia Chevroleta, Forda i Toyoty wyglądają inaczej, ale szkielet i podstawowe wyposażenie pod spodem są wspólne. Nawet waga jest określona przepisami: minimum 1451 kg z kierowcą i bez paliwa.

Skoro więc mówimy o tym samym samochodzie, dlaczego kierowca jeżdżący w Daytonie o samochodzie z Martinsville mówi "to zupełnie co innego"? Sekret tkwi w setupie. NASCAR celowo zaprojektował Next Gen z mniejszą liczbą aerodynamicznych trików: całkowicie symetryczne nadwozie, schodkowy splitter przedni i - po raz pierwszy w historii NASCAR - dyfuzor tylny. Celem było ograniczenie dominacji przepływu powietrza i przeniesienie nacisku z powrotem na umiejętności mechaniczne zespołu. Wynik: to samo nadwozie, każdy tydzień zupełnie nowy pakiet inżynieryjny. A ty jak myślisz - to trik, czy prawdziwa ekscytacja tego sportu?

Camber: Jak kąt nachylenia koła decyduje o wyścigu

Najbardziej widoczną różnicą setupu między owalem a torem ulicznym jest camber kół, czyli o ile stopni koło jest pochylone względem pionu. Na owalach zespoły dają camber dodatni po lewej stronie, ujemny po prawej. Dlaczego? Ponieważ samochód jedzie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, czyli zawsze skręca w lewo. Kiedy "przechylasz" koła w lewo, na zakręcie uzyskujesz większą przyczepność, a tym samym lepszą przyczepność do drogi. Wyobraź sobie: Na torze ulicznym są skręty zarówno w prawo, jak i w lewo.

Dlatego camber ujemny stosuje się po obu stronach; samochód nie jest już jak jednokierunkowy stożek, ale jak walec zachowujący się jednakowo po obu stronach. pojazd zachowuje się teraz nie jak jednokierunkowy stożek, lecz jak walec, który zachowuje się jednakowo po obu stronach. Ponieważ prawa strona i tak używa ujemnej pochylenia kół (camber) na obu typach torów, większość zmian koncentruje się na przednim lewym rogu. Ten szczegół naprawdę ułatwia życie zespołom.

Dzięki elementom na śruby: jedna rama, wiele torów

Jedna z najmądrzejszych decyzji projektowych Next Gen ukryta jest w słupku zawieszenia. Sam słupek jest identyczny na wszystkich torach; od góry przykręca się do niego wspornik Ackermanna dostosowany do toru, a od dołu płytę shear wahacza dostosowaną do toru. Dzięki temu bez wyrzucania drogłego słupka na złom możesz używać tego samego słupka na różnych torach, wymieniając jedynie wsporniki i płyty.

Wahacze i drążki zbieżności także zmieniają się w zależności od konfiguracji: w konfiguracji owalu po lewej i prawej stronie stosuje się różne elementy, a w konfiguracji toru drogowego po obu stronach stosuje się te same elementy. W tylnym zawieszeniu wahacze są dublowane lustrzanie pod kątem ujemnej pochylenia, a płyty oporowe między wałem a piastą są dostosowywane do geometrii zawieszenia. Krótko mówiąc, dawniej do każdego typu toru potrzebna była spawana, dedykowana rama; dziś na konwersję toru drogowego najczęściej wystarczy przykręcenie nowych płyt i wsporników. Pod względem inżynieryjnym to ogromna oszczędność, prawda?

Pakiet toru drogowego ma także dodatkowe wyposażenie: silnik wycieraczek, urządzenie odmgławiające, światła do jazdy w deszczu i tylne letwki zmniejszające rozbryzg wody. Wymiary wycieraczki również określono przepisami, aby nie była używana jako element aerodynamiczny: maksymalnie 2,50 cala wysokości i 1,50 cala szerokości. Gdy zostaje ogłoszona jazda na mokrej nawierzchni, obowiązkowe staje się również zamknięcie kanału chłodzącego kierowcy.

Sztywności sprężyn i sterowanie tylną osią: Niewidzialne równowagi

Sprężyny zawieszenia to elementy, które w praktyce zapisują, jak samochód zachowa się na wyjściu z zakrętu. Sztywniejsza lewa tylna sprężyna utrzymuje wysokie dynamiczne obciążenie skośne, tworząc tendencję do understeeru, czyli podsterowności; miękka lewa tylna sprężyna działa dokładnie odwrotnie. Sztywność prawej tylnej sprężyny utrzymuje to koło wyżej, a duże tylne sprężyny utrzymują tylny spoiler wyżej na wietrze, zapewniając przyczepność, czyli "gryzienie" do przodu na wyjściu z zakrętu. Ze względu na kombinacje sprężyn, amortyzatorów i łączników ustawiane osobno dla każdego owalu zawieszenie samochodu Cup trzeba naprawdę traktować jako system "ręcznie robiony pod każdy tor".

Drugą subtelną regulacją jest sterowanie tylną osią, czyli rear steer. Oś skręcona w prawo od środkowej linii osi obraca tył w prawo od środka i czyni samochód bardziej "luznym"; samochód, którego tył traci przyczepność, szybciej pokonuje zakręty, ale trudniej go opanować. To pole jest tak skuteczną bronią, że NASCAR zmuszony był zacieśniać je przepisami. W pierwszych dniach Next Gen dla kąta skrętu tylnego koła tolerowano zakres od -0,30 do 0,30 stopnia; tolerancję tę zaostrzono do specyfikacji 0 stopni. Co więcej, powstała nawet specjalna zasada ograniczająca udoskonalenia zespołu Hendrick Motorsports zapewniające kierowcy łatwy skręt tylnej osi. To, że zmiana przepisu celuje w udoskonalenie jednego zespołu, jest moim zdaniem najjaśniejszym dowodem na to, ile te detale dają.

Uwaga dodatkowa: W edycji Daytona 500 z 2022 roku niezależne tylne zawieszenie wykorzystywano do uzyskania dodatkowego efektu skrętu poprzez skręcanie nadwozia (skew), a NASCAR ograniczyło tę praktykę przed sesjiami kwalifikacyjnymi. Kreatywność zespołów naprawdę przekracza granice.

Przełożenie: Ten sam silnik, inne oddychanie

Next Gen ma 5-biegową sekwencyjną skrzynię manualną, a przełożenie na najwyższym biegu zawsze wynosi 1:1; czyli silnik kręci się przy bezpośrednim wyjściu. Więc gdzie jest różnica? W przełożeniu mostu, czyli w stosunku między zębatką wału napędowego a pierścieniem mechanizmu różnicowego. NASCAR daje zespołom elastyczność w wyborze różnych przełożeń w zależności od typu toru: na krótkim, krętym owalu przyspieszasz natychmiast z zakrętów na krótkim przełożeniu, a na superspeedwayu utrzymujesz niskie obroty na długim przełożeniu i płyniesz z maksymalną prędkością.

Dlatego na krótkich owalach takich jak Martinsville czy Bristol oraz na superspeedwayach takich jak Daytona i Talladega zespoły w trakcie sezonu używają różnych zakresów przełożenia mostu. Pomyśl: ten sam silnik, ta sama skrzynia biegów, ale zupełnie inna koncepcja przełożeń w zależności od charakteru toru. Uwielbiam to porównanie: na rowerze pod górę zmieniasz na małą zębatkę, a przy przyspieszaniu na prostej na dużą. W garażu NASCAR wykonują co tydzień tę samą kalkulację, ale z inżynierską precyzją.

Balans aerodynamiczny: Finezja oklejania kratki

Najprostszy i najbardziej lubiany sposób regulacji balansu aerodynamicznego od lat jest ten sam: oklejenie przedniej kratki. Kiedyś przednia kratka bezpośrednio zasilała chłodnicę powietrzem; zespoły od lat oklejają kratkę taśmą, balansując chłodzenie z aerodynamiką. Każdy oklejony wlot zmniejsza ilość powietrza wchodzącego do pojazdu: zmierzono, że zmienia to ciśnienie na dolnej chłodnicy o około -10 Pa. Mniej powietrza na wlocie oznacza mniejszy opór; czyli szybszy samochód na prostej, ale jest ryzyko, bo silnik mniej się chłodzi.

Dlaczego na superspeedwayach pojawia się jazda w pojedynczej linii?

Na superspeedwayach o wyniku nie decyduje moc silnika, tylko powietrze. Zespoły chcą tu zredukować opór aerodynamiczny jak najbardziej: oklejają wlot kratki, utrzymują silnik na najwyższym biegu przy przełożeniu 1:1 na ekonomicznych obrotach, a samochody przyspieszają, chowając się za sobą i przecinając powietrze. Gdy wszystkie auta dążą do tej samej optymalizacji, nieuchronnie ustawiają się w pojedynczą linię; aby zaś zrobić różnicę, kierowcy wykorzystują timing ataku z wnętrza draftu i współpracę z kolegami z zespołu. Setup odgrywa tu niewidzialną rolę: maleńkie aerodynamiczne wybory decydują o tym, które auto będzie się lepiej sunęło w pakiecie.

Na krótkich owalach obraz jest dokładnie odwrotny: wlot przedniej kratki jest większy niż w aucie superspeedwayowym, a dodatkowe wloty dmuchają powietrze bezpośrednio na hamulce. Bo na krótkim torze prędkość zdobyta na prostej nie ma znaczenia; wszystko polega na tym, żeby móc wchodzić w zakręt za zakrętem, zanim hamulce się nagrzeją i wyczerpią. W 2023 roku NASCAR ogłosił także pakiet aktualizacji dla krótkich torów: nowy tylny zderzak, przeprojektowany tylny klips podwozia i zmodyfikowany środkowy klips podwozia. Czyli nawet "ten sam samochód" zmienia program jak sportowcy - w zależności od zimy i lata.

Różnice w setupie w zależności od typu toru w pigułce

Ta tabela to według mnie serce artykułu: ten sam podstawowy samochód, trzy różne charaktery w trzech kolumnach. Trudno o lepsze podsumowanie pokazujące skalę transformacji, jaką zespoły przeprowadzają z toru na tor.

Odpowiedź na pytanie, co się zmienia, żeby "ten sam" podwozie było dobre

Podsumowując, odpowiedź brzmi tak: o jakości podwozia decyduje to, jak łatwo potrafi dostosować się do różnych konfiguracji. Next Gen zmienił tu zasady gry. Dzięki symetrycznemu nadwoziu i ograniczonym pomocom aerodynamicznym wygrywa już nie zespół, który najbardziej rozwija kanały powietrzne, lecz ten, który najlepiej dopasuje kampanię, sprężyny, kąt rear steer i przełożenia do toru danego dnia. Zmiany zasad, takie jak aktualizacja na krótkie tory, pokazują, że ta równowaga jest stale na nowo kalibrowana.

Więc następnym razem, gdy będziesz oglądać wyścig, nie myśl "wszyscy jadą tym samym autem, o co trudne pytanie?" Pod tymi pojazdami kryje się inżynierska całość, która każdego tygodnia jest budowana od nowa, a wygrywa zwykle zespół, który najlepiej rozwiąże właśnie te niewidzialne detale. Według mnie to najsłodszy sekret NASCAR ukryty pod widocznym spektaklem. A gdyby to być twoja decyzja - wybrałbyś ostre zakręty krótkiego owalu czy jednokolumnową prędkość superspeedwaya?

Źródła

• NASCAR: Next Gen features impact road-course setups
• Next Gen (NASCAR)
• Analiza The Drive: jak zespoły dostosowują się do zmiany zasad wprowadzonej we wtorek
• NASCAR: Next Gen analysis: Autoweek Club oferuje mocne dane dotyczące napraw i regulacji
• NASCAR Next Gen car: omówienie szczegółów
• Nadwozie odpowiednie dla toru - jak działają auty wyścigowe NASCAR
• Podręcznik aut NASCAR Next Gen
• Technologia Rear Steer - Circle Track Magazine
• Zmiana zasad NASCAR hamuje rozwój Hendricka
• Sekrety setupu Big Bar Soft Spring
• Jak zespoły NASCAR wydały miliony, komplikując seryjny samochód
• Ile biegów ma samochód NASCAR?
• Modyfikacja przepływu chłodnicy