WALKI AERODYNAMICZNE W DTM

Zawody aerodynamiczne DTM kształtowały równowagę sił mistrzostw w każdym aspekcie - od skrzydeł po dyfuzory, od brudnego powietrza po DRS: W erze Class One samochody generowały większy docisk niż nawet samochody wyścigowe GT, a próby przepisów radzenia sobie z brudnym powietrzem utrzymały przy życiu słynne "wyścigi zderzeniowe" serii. Oto cała historia.

Dlaczego aerodynamika jest tak ważna w samochodach DTM?

Skrzydła i dyfuzor samochodu wyścigowego działają jak odwrócone skrzydło samolotu: nie służą do popychania powietrza w górę, lecz do przyciskania samochodu do drogi. Wraz ze wzrostem docisku opony mocniej dociskają się do podłoża, przyczepność rośnie, a prędkości w zakrętach rosną. W DTM ta fizyka określiła całą tożsamość mistrzostw. Ponieważ przez całą historię serii regulatorzy za każdym razem stawali przed tym samym dylematem: jeśli dasz aerodynamice swobodę, technologia oszaleje, a koszty eksplodują; jeśli ją ograniczysz, ucierpi bezpośrednia walka, którą próbujesz chronić jako widowisko.

Właśnie to napięcie jest główną historią ewolucji aerodynamicznej DTM. Na drodze od otwartych przepisów lat 90., przez erę Class One ze wspólnym pakietem aerodynamicznym, aż po wreszcie epokę GT3 - każdy krok polegał na ponownym poszukiwaniu równowagi między "prędkością" a "zawodnością".

Początek lat 90.: Otwarte przepisy i skrzydła nieznające granic

Gdy mistrzostwa narodziły się w połowie lat 80., samochody były naprawdę samochodami drogowymi; zadowalały się kilkoma ograniczonymi skrzydłami zamontowanymi na nadwoziu. Ale gdy do gry weszły fabryczne zespoły, przepisy szybko oddaliły się od tej zasady. Na początku lat 90., w walce między Mercedesem, Opelem i Alfa Romeo, seria przekształciła się w jedną z najbardziej technologicznie zaawansowanych klas na świecie, a bardzo otwarte przepisy dawały inżynierom praktycznie nieograniczone pole do popisu.

Ceną tej wolności były rosnące koszty. Otwarty rozwój aerodynamiki, choć coraz bardziej przyspieszał samochody, wystrzelił budżety w kosmos i mistrzostwa zakończyły się w 1996 roku - w dodatku w tamtym sezonie seria już się umiędzynarodowiła, a wszystkie wyścigi przeniosły się poza Niemcy. A więc pierwsza wielka wojna aerodynamiczna DTM zakończyła się zwycięzcą bez klęski.

Era Class One: pakiety mocnego docisku Pakiety ogromnego docisku

Seria odrodzona w 2000 roku, od 2014 roku zbiegła się z podstawowymi zasadami japońskiej serii Super Formula, a proces ten zakończył się w 2019 roku: przeszedł z atmosferycznych V8 o pojemności 4.0 litra do turbodoładowanych jednostek 2.0-litrowych, a ta międzynarodowa klasa otrzymała nazwę Class One. Wynikiem był ostatni i najbardziej radykalny rozdział aerodynamiczny "prawdziwego DTM".

Co było zaskakujące? Przepisy pozornie ograniczały wszystko. Monokok, komponenty zawieszenia, podłoga, tylny skrzydło, tylny dyfuzor i przedni splitter były identyczne we wszystkich samochodach. Ale nawet wspólne części tworzyły taki pakiet, że docisk samochodów Class One był prawdopodobnie wyższy niż jakiegokolwiek współczesnego samochodu wyścigowego GT. Słabym punktem był dokładnie ten: wysoki opór aerodynamiczny, czyli niska wydajność aerodynamiczna. Cały samochód przyspieszał na prostych jak ostre ostrze, ale ten sam pakiet aero skazywał go na pracę przy bardzo dużym prześwicie i wrażliwości na pitch.

Co zepsuły zmiany z 2019 roku?

Samochody z 2019 roku miały mniejszy przedni splitter oraz szersze, ale jednopłaszczyznowe tylne skrzydło w porównaniu z 2018 rokiem. Ta kombinacja obniżała docisk, a co gorsza, przesuwała aerodynamikę do przodu: mały przedni dyfuzor + duże tylne skrzydło tworzyły destabilizujący efekt. Dlatego największym zmartwieniem zespołów aero nie była wydajność, ale przeniesienie równowagi do przodu - duża część pozostałej energii i tak szła na chłodzenie nowych silników z turbosprężarką.

Ciekawy szczegół: kiedy zespoły porównywały konfiguracje o tym samym środku nacisku w starych i nowych przepisach, natrafiły na znacznie mniejszą niż oczekiwano utratę docisku. Czyli zmiana przepisów wylądowała łagodniej, niż sugerowano na papierze. Ale prawdziwa różnica nie tkwiła w przepisach, lecz w podejściu inżynierów. Zespoły stosowały niską sztywność stabilizatora, starając się kontrolować platformę, zanim włączyły się twarde bump stopy. Niektóre samochody Class One używały niezwykle agresywnych geometrii anti-dive i anti-lift, aby zachować równowagę platformy aerodynamicznej podczas hamowania. Krótko mówiąc, samochód nie może nurkować nosem, żeby skrzydła działały poprawnie - nie pamiętam innej serii, w której aerodynamika była tak spleciona z zawieszeniem. To był okres, w którym zawieszenie było w istocie niewidzialnym ustawieniem aerodynamiki.

Rake Audiego, nos BMW

Mimo wspólnych części dwa podejścia się rozdzieliły: Audi przyjęło koncepcję wysokiego rake, czyli ustawienie z wyżej trzymanym tylnym skrzydłem, podczas gdy BMW pracowało przy mniejszym kącie pitch. Mówiono, że strona BMW uważała podejście Audi za skuteczniejsze, ale nie mogła zmienić swojego obecnego projektu. Zakaz trzeciej sprężyny i damperów w 2019 roku był jednym z czynników napędzających tę kreatywność; choć dyskusyjne jest, czy zakaz faktycznie przyniósł oszczędności, to jasne jest, że popychał zespoły do sprytnych rozwiązań, takich jak anti-dive/anti-lift. (Twierdzenia, że Audi miało przewagę w przepisach dotyczących mocy silnika i przepływu paliwa, pozostawały w obiegu jako niepotwierdzona spekulacja.)

Wyścig w dół: Brudne powietrze, slipstream i równowaga DRS

Znasz to, co w DTM nazywa się 'bawieniem się w kornę': dwa pojazdy jadące w kornie oddalone o metry od siebie, walka, która z ekscytacji każe widzowi wskakiwać z fotela. Dobre wyprzedzenie kryje się właśnie w wyczuciu czasu między tymi dwiema siłami. Pojazd z przodu zostawia za sobą powietrze turbulentne, czyli 'brudne'. To zaburzone opływanie obniża docisk aerodynamiczny pojazdu za nim i zaburza jego równowagę aerodynamiczną; w efekcie jadący z tyłu pojazd ma trudność z utrzymaniem tej samej prędkości w zakręcie i musi zwolnić. W Formule 1 podawano przykłady, że jadący z tyłu pojazd może stracić nawet do 35% docisku - w samochodach wyścigowych ten efekt dotyczy każdej klasy.

Ale to samo brudne powietrze ma też swoją korzystną stronę: slipstream. Na prostej, gdy suniesz w strefie niskiego ciśnienia za pojazdem z przodu, opór zmniejsza się i nabierasz prędkości. Czyli jedno zjawisko daje dwa różne skutki: na prostej możliwość zbliżenia się, a w zakręcie konieczność zwolnienia przed wjazdem w kornę. Dobre wyprzedzenie kryje się właśnie w timingu między tymi dwiema siłami.

Przepisy Class One dodały do tej równowagi nową warstwę: DRS. Wspólne duże jednoczęściowe tylne skrzydło sprawiało, że efekt redukcji oporu DRS był niesamowicie wyraźny - gdy skrzydło się otwierało, opór powietrza znacząco spadał i manewry wyprzedzania dawały poważny zysk prędkości. DRS, który można było użyć maksymalnie 3 razy na okrążenie, był dostępny w pozycji swobodnej, poza sekcjami, w których przekraczany był próg przyspieszenia bocznego lub ciśnienia hamowania. Na torze takim jak Hockenheim system ten dawał około 9 km/h zysku prędkości maksymalnej. Obok tego był jeszcze Push-to-Pass: podnosił moc, zwiększając dozwolony przepływ paliwa na określony czas, a w 2020 roku był dozwolony także podczas treningów; czasy kwalifikacyjne w konsekwencji spadły. Logika regulatora była bardzo jasna: jeśli nie możesz wymusić bliskości przez ograniczenie aero, nagradzaj bliskość systemami pomocniczymi.

Spotkanie z Super GT: Dwie filozofie aero, jeden regulamin

Jednym z najbarwniejszych momentów Class One był Dream Race na Fuji w 2019 roku: samochody DTM i Super GT ścigały się według tych samych podstawowych zasad. Ale podobieństwo było mylące. DTM ścigało się ze wspólnym pakietem aero w ramach oszczędności kosztów, podczas gdy Super GT stosowało bardziej złożone i dostojniejsze projekty aero. Ten sam regulamin, dwie różne kultury inżynieryjne na dwóch kontynentach - to najpiękniejsza strona tego porównania.

W erze GT3 aerodynamika stała się 'uproszczona'?

Odejście Mercedesa w 2019 roku, wyjazd Aston Martina, który dołączył w 2019 roku, na koniec sezonu, a następnie pociągnięcie Audi do wycofania się na koniec 2020 roku, doprowadziło serię do radykalnej decyzji: w 2021 roku przepisy Class One zostały całkowicie porzucone na rzecz przepisów opartych na GT3, a własność serii została przekazana ADAC. Seria zachowuje nazwę, ale wśród fanów szeroko przyjęta jest teza, że 'prawdziwe DTM skończyło się w 2020 roku' - powszechnie wiadomo, że samochody GT3 wytwarzają docisk przedni metodami takimi jak splitter i przesuwanie rozkładu masy do przodu, ale nie są w stanie zbliżyć się do szaleńczego poziomu docisku Class One.

Przy okazji problem brudnego powietrza nigdzie na świecie nie został rozwiązany: Nawet przepisy Formuły 1 na 2026 rok mają na celu zmniejszenie roli efektu przyziemnego dzięki płaskim podłogom i złagodzenie problemu brudnego powietrza. To znaczy to, co DTM w epoce Class One próbowało wyrównać przepisami, to w istocie walka w samym sercu sportów motorowych.

Pod koniec: Szybkość czy wyścig?

Czytając o historii aerodynamiki DTM, myślę o tym tak: najszybszy samochód każdej epoki nie był najlepszym samochodem wyścigowym tej epoki. Bezgraniczne skrzydła lat 90., choć były ucztą technologiczną, zakończyły tę serię; wspólny pakiet aerodynamiczny Class One uratował rywalizację, ale sprawił, że inżynierowie zamiast „prawdziwych osiągów" zajmowali się chłodzeniem i balansem. Regulator za każdym razem chodził po tej samej cienkiej linie i właśnie dzięki temu napięciu DTM odnalazło własną tożsamość. Bliska rywalizacja nie była przypadkiem, lecz efektem projektu - i moim zdaniem to wciąż najuczciwsza lekcja sportów motorowych.

Co byś zrobił na jego miejscu: nieograniczona swoboda aerodynamiczna czy samochody, którymi można jechać tuż obok?

Źródła

• The real DTM – A look into Class One (Part 1) - DrRacing's Blog
• The real DTM – A look into Class One (Part 3) - DrRacing's Blog
• Slipstream and 'dirty air' explained - Racecar Engineering
• What's the difference between slipstream and dirty air? - Racecar Engineering
• Feature: Downforce in Formula One, Explained - Mercedes AMG F1
• Diffusers | Engineering basics - Racecar Engineering
• Why Super GT won't be left behind by DTM in Dream Race at Fuji - Autosport
• Deutsche Tourenwagen Masters - Wikipedia
• Class 1 Touring Cars - Wikipedia