Как слэкстрим (драфт) определяет результат гонки в NASCAR?

В NASCAR драфт означает, что автомобиль, прижимаясь вплотную к другому, прорезает сопротивление воздуха, и на овальных трассах это настоящий козырь гонки: автомобиль, попадающий в зону пониженного давления воздуха позади впереди идущей машины, едет быстрее с меньшим сопротивлением, а вдвоём они проходят круг даже быстрее, чем одиночный автомобиль. Исход гонки чаще всего определяет именно эта невидимая игра с воздухом - включая расчёты пит-стопов, стопы под зелёными флагами и слингшоты на последнем круге.

Физика драфта: почему два автомобиля быстрее одного?

Представь: на велосипеде против ветра тебе приходится крутить педали в одиночку, но если спрятаться за чьей-то спиной, работу против ветра делает он, а тебя просто тянет. В NASCAR всё именно так. Передний автомобиль, продвигаясь вперёд, оставляет за собой турбулентную зону пониженного давления (wake). Когда нос второго автомобиля попадает в эту зону, поток воздуха высокого давления, ударяющийся в его нос, уменьшается, а значит снижается аэродинамическое сопротивление, то есть drag.

А самое интересное то, что и передний автомобиль тоже остаётся в выигрыше. Когда задний автомобиль приближается, он толкает высокое давление воздуха перед собой вперёд, что уменьшает быстрый поток воздуха, ударяющийся в спойлер передней машины. Итог? Меньше drag и более высокая скорость для обоих автомобилей. Согласно симуляциям воздушного потока, два автомобиля, сблизившиеся достаточно сильно, начинают вести себя практически как единое длинное аэродинамическое тело; при минимальной дистанции wake переднего автомобиля почти полностью исчезает.

Почему же это работает не на каждой трассе? Потому что drag растёт пропорционально квадрату скорости. На 50 миль/ч это почти не ощущается, но при 200 миль/ч цифры растут лавинообразно. Поэтому эффект драфта обычно реально ощущается на скоростях выше 80 км/ч - а трассы NASCAR как раз всегда проходят в этой зоне.

Драфт в цифрах: пример симуляции

Рассмотрим конкретный пример: для одиночного автомобиля, движущегося на скорости около 180 миль/ч, коэффициент аэродинамического сопротивления (CD) составляет около 0,805, а у автомобиля, следующего в одной оси позади (примерно 3,5 метра), это значение падает до 0,625. То есть задний автомобиль получает скорость практически «бесплатно». «Бесплатно», конечно, не совсем, ведь он тоже теряет прижимную силу передней осью в поворотах - к этому мы ещё вернёмся.

Супerspeedway и динамика пачковых гонок

Настоящая сцена для дрифта - огромные овальные трассы: Daytona International Speedway (2,5 мили) и Talladega Superspeedway (2,66 мили). Талладега - самый большой овал в календаре, а Дайтона принимает самую крупную гонку сезона - Daytona 500. Раньше на этих трассах использовались так называемые ограничительные пластины (restrictor plate); пластины ограничивали способность двигателя прогонять большие объёмы воздуха, и поскольку именно здесь достигались самые высокие скорости, аэродинамические эффекты ощущались сильнее всего. Сегодня пластины заменены конусными проставками (tapered spacer), но термин «plaka pisti» (трасса с пластинами) по-прежнему используется для описания этого стиля супerspeedway.

Гонки на этих трассах проходят обычно не по одиночке, а в большой группе - так называемый pack racing. Логика проста: одиночная машина без дрифта не может обогнать, поэтому все пристраиваются друг за другом и движутся, как огромная стая гусей. Оторваться от своей группы - значит в одиночку столкнуться с сопротивлением воздуха; иногда даже для обгона приходится держаться соперника. Поэтому в pack racing дрифт - это как верность: если тебя кто-то толкает и тянет, ты удерживаешь позицию, иначе группа тебя поглотит.

Промежуточные трассы и проблема dirty air

Овалы длиной от 1,33 до 2 миль, то есть промежуточные трассы, - совсем другая история. Здесь машины гоняются поодиночке, более рассредоточенно, и задача догоняющей машины усложняется. Причина - dirty air, то есть возмущённый, турбулентный воздух, оставляемый впереди идущей машиной. На супerspeedway этот воздух даёт тебе скорость, а на промежуточных трассах в поворотах нагружает переднюю часть машины; задней машине это даёт ощущение, называемое «aero push», - когда нос плохо врезается в поворот. Из-за этого эффекта, схожего с гонками с открытыми колёсами, обгоны затрудняются - пока передняя машина оставляет dirty air позади, лидировать ей легче.

Slingshot: самый драматичный приём последнего круга

Самый обсуждаемый приём, связанный с дрифтом, - slingshot, то есть выстрел из пращи. К концу прямой преследователь, используя след (wake) передней машины, набирает максимальный импульс, а затем резко выезжает вбок. Физика здесь очень изящна: до этого момента ты сражался с сопротивлением воздуха, а преследователь - нет, и в момент выезда вбок он высвобождает накопленную энергию. Он входит в поворот на высокой скорости, пересекает след лидера, соскальзывает вниз, и комбинация снижения с прохождением зоны наименьшего сопротивления позволяет ему пройти лидера изнутри.

Приведём два примера из истории: Дейл Эрнхардт-младший на Daytona за 12 кругов до финиша совершил slingshot-рывок с 4-го места на 2-е. Ещё более впечатляюще поступил Кевин Харвик: на Talladega в 2010 году в последнюю секунду он прошёл Джейми Макмюррея с помощью slingshot и серию из 115 гонок без побед оборвал этим манёвром. Когда смотришь на это, у меня мурашки по коже, скажу я вам.

Но внимание: слингшот не во все эпохи был одинаково сильным. В эпоху рестрикторных пластин автомобили не имели мощности, чтобы сохранять скорость дрифта в одиночку, поэтому в момент отрыва вы теряли скорость и часто обратно прижимались к стене. Поэтому на трассах с пластинами обгоны совершаются чаще за счёт сотрудничества, даже с помощью техники, называемой side drafting: вы «высасываете» воздух сбоку от рядом идущего соперника, то есть притягиваете к себе воздух, ударяющийся в его боковую поверхность, замедляя его, и проезжаете в образовавшийся коридор. Приём продвинутого уровня, но эффект невероятный.

Bump Drafting: Азарт и Риск Толчкового Дрифта

Bump drafting начинается как обычный дрифт, но идёт на шаг дальше: задний автомобиль действительно контактирует с передним, толкает его, и момент обоих сохраняется. Его популярность началась в конце 1980-х в серии SCCA Sportruck с братьями Арчер. На прямой и выполненный правильно - это прекрасно, но в неправильном месте - например, близко к входу в поворот - нарушает равновесие переднего автомобиля и приводит к аварии. Грубое использование называется «slam drafting», и NASCAR это наказывает: он ограничил усилители бамперов, запретил bump drafting в поворотах и определил «no bump zones» на некоторых участках трасс.

Интересна и история, к которой привёл тандемный дрифт двух автомобилей. Кайл Буш на тестах в Талладеге в 2007 году попросил Райана Ньюмана толкать его сзади, и они увидели, что вдвоём они на две секунды быстрее, чем один автомобиль. В Дайтоне в 2011 году тандемный дрифт стал возможен по всей длине трассы: Кайл Буш, которого толкал партнёр по команде Курта Буша Брэд Кезеловски, проходил круг на 15 mph быстрее одиночного автомобиля. В том году тандем доминировал в Daytona 500 и Aaron's 499; такие дуэты, как Джимми Джонсон - Дейл Эрнхардт-мл. и Джефф Гордон - Марк Мартин, объединялись в команды и дрифтили вместе. Но в 2012 году автомобили были изменены так, чтобы гонки вернулись к формату пелотона; в 2014 году bump drafting был запрещён в сериях Nationwide и Truck. С переходом на конусные распорки тандем на время вернулся - вплоть до аварии Райана Ньюмана на Daytona 500 в 2020 году: после этого NASCAR убрал аэродинамические воздуховоды и уменьшил дроссельный корпус, снижая скорости тандемов и разницу сближения. То есть эта тактика - «игра правил», меняющаяся от трассы к трассе и от эпохи к эпохе - риск берут на себя и толкающий, и толкаемый, потому что плохо рассчитанный толчок может закончить гонку для обоих.

Пит-Стратегия: Невидимый Партнёр Дрифта

Итак, дрифт прекрасен, гонка в пелотоне великолепна... А если закончится топливо? Здесь вступает в игру второй мозг гонки: пит-стратегия. На таких трассах, как Нью-Гэмпшир, пит-стопы часто определяют результат гонки, и не зря говорится, что в сути этого спорта «окна шин и топлива определяют гонку не меньше, чем чистая скорость».

Пит-окно и стопы под зелёными флагами

Окно пит-стопа - это диапазон кругов, в течение которых автомобиль может продержаться до вызова на пит-стоп - он рассчитывается исходя из расхода топлива, длины трассы и вероятности появления caution (жёлтого флага). Green flag pit stop - это пит-стоп, совершаемый в момент, когда гонка идёт в полном «зелёном» режиме и все едут на полной скорости. Риск огромен: пока ты находишься на пит-лейне, пелетон продолжает ехать впереди, и ты теряешь ценные секунды. Расширенный green flag стоп - например, дополнительное вмешательство для корректировки передней части - может стоить лидирующему гонщику серьёзной потери времени. То, кто выйдет впереди на выезде с пита, полностью зависит от скорости стопов: обгон между двумя автомобилями, заехавшими на пит, складывается в зависимости от того, какая команда сработала быстрее.

Стратегия меняется от трассы к трассе. На коротких трассах вроде Phoenix, где круги проходятся за 26–28 секунд, пит-роуд добавляет отдельный стратегический слой. На трассах plate-типа, где идёт пелетонная гонка, шины чаще всего отходят на второй план; если стоп делается под зелёным флагом, обычно предпочитают менять две шины, а под жёлтым флагом команды всерьёз это обсуждают. Командная стратегия тоже играет роль: Joe Gibbs Racing в одной из гонок разделил пит-стратегии между гонщиками в финальном этапе и гарантировал финиш 1-2-3. Иными словами, пит-лейн может дать то, что не дал слипстрим, - или разрушить победу.

Застрять в слипстриме: помощь или ловушка?

Есть вопрос, который часто задают читатели: в чём разница между слипстримом и застреванием в нём? Ответ кроется в контроле. Если ты нашёл полезного партнёра, набираешь momentum и у тебя есть план обгона - слипстрим твоё оружие. Но автомобиль впереди может утащить тебя куда захочет: заставить отстать от пелетона, вынудить заехать на пит против твоей воли или, задержав тебя в dirty air, не дать совершить манёвр. То есть слипстрим - это партнёрство: с хорошим партнёром это золото, с плохим - темница.

Похожая путаница касается темы «липкого воздуха». В источниках нет отдельного технического термина «sticky draft»; то, что описывают в народе, - на самом деле комбинация dirty air и aero push: пока партнёр прибавляет тебе скорости, в поворотах он может утомлять твою переднюю часть и «приклеивать» тебя к нежелательной траектории. Тактическая деталь, которую стоит запомнить: в поворотах баланс слипстрима меняется. Передний автомобиль получает обычную переднюю прижимную силу, но уменьшенную заднюю; задний автомобиль испытывает уменьшенную переднюю и обычную заднюю прижимную силу. А автомобиль, у которого есть партнёр по слипстриму с обеих сторон, теряет прижимную силу на обоих концах. Поэтому, выбирая автомобиль, к которому прижимаешься в повороте, нужно думать не только о скорости, но и о балансе сцепления этого автомобиля.

Стоит ли рисковать с bump drafting?

С точки зрения принципов: риск bump drafting всегда двусторонний из-за вероятности нарушить баланс автомобиля впереди. Хороший гонщик толкается на прямой и только с договорным партнёром; рядом с поворотом, с незнакомым или нестабильным автомобилем он этого никогда не делает. Плохо рассчитанный толчок может привести к развороту впереди идущего автомобиля и к аварии с участием нескольких машин. Хотя детали правил в серии Cup меняются время от времени, общая позиция ясна: грубые толчки наказываются.

Что определяет победителя на последнем круге?

В последнем круге гонки карты открываются: у кого осталось топливо, у кого свежие шины, у кого остался партнёр по драфту? У обгонов на последнем круге есть негласные правила, и именно из таких комбинаций родились некоторые из самых захватывающих финишей последних лет. Росс Честейн в последнем круге Xfinity 500, прижавшись к стене, с 10-го места обогнал сразу пять машин и вышел на 5-е - манёвр, объединивший аэродинамику и смелость. Такие моменты, как слингшот Кевина Харвика в Талладеге и прыжок Дэйла Эрнхардта-младшего в Дейтоне, - доказательство того, как драфт на самом деле определяет исход гонки.

Суть такова: в NASCAR самая быстрая машина побеждает не всегда. Побеждает тот пилот, который знает, с кем и как делить воздух, правильно рассчитывает пит-стоп и в последнем круге готов к рывку. Какой манёвр мы увидим в больших финишах этого сезона - классический слингшот или решающее влияние пит-стратегии?

Источники

• Как работает драфтинг в NASCAR
• Драфтинг (аэродинамика)
• Аэродинамический драфтинг (слипстрим) в гонках
• Что такое бамп-драфтинг? Законен ли он?
• Наука пит-стопов
• Негласные правила обгона на последнем круге
• Слингшот Харвика мимо Макмюррея в Талладеге
• Что такое грязный воздух в NASCAR
• Стратегическая трасса Финикс Рэйсуэй
• Типы трасс NASCAR - объяснение