تحليل تقني: نظرة أوّليّة على التوجّهات المحتملة لتصاميم 2017

جلبت العديد من الفرق قطعاً جديدة على سياراتها خلال جائزة المكسيك الكبرى، إذ تُساعد الاختبارات كاملة الحجم على دعم تقنيات المحاكاة المستخدمة في المصنع عندما يتعلّق الأمر بمعرفة ما إذا كانت الفرق تتّخذ الوجهة الصحيحة.

لكنّ ذلك لا يدفعنا للقول بأنّ هذه الأجزاء تمثّل ما سنراه على سيارات 2017 لكنّها توفّر بعض العلامات على التقاليد والمقاربات التي سنراها. 

مقارنة بين الجناح الأمامي لسيارة مكلارين إم.بي4-31 ومرسيدس دبليو07 فى سباق الولايات المتحدة

تصوير: جورجيو بيولا 

بدأت مرسيدس اختباراتها منذ بعض السباقات، وتحديداً في ماليزيا، حيث قامت بتجربة تصميم جناحٍ أمامي جديد مرتكزٍ على الفتحات الهرميّة ذات الحافة الأماميّة المفتوحة على الجناح الخلفي الذي بدأه فريق تورو روسو قبل أن تتبعه فرق ساوبر، ومكلارين ومرسيدس نفسها.

وبوسعكم ملاحظة انفصال القسم الأساسي إلى مُكوّنين غير متّصلين بالصفيحة الجانبيّة والأخرى السفليّة، حيث استُخدمت قطع معدنيّة فقط للدعم (انظر الأسهم).

ويلفت ذلك نظرنا إلى تطويرٍ قد تختار مرسيدس اعتماده في 2017، حيث اعتبر الفريق أنّ هذا الحلّ يستحقّ العمل عليه ضمن أنظمة ديناميكا الموائع الحسابيّة ونفق الهواء، لكنّه يحتاج أيضاً لبياناتٍ واقعيّة يُمكن الاعتماد عليها من أجل التأكّد من صحّة المعلومات الأخرى.

وخلال الجولات الماضية، قام أحد سائقي مرسيدس فقط بتقييم الجناح الأمامي خلال حصص التجارب الحرّة، لكن في المكسيك زوّدت السهام الفضيّة سيارتيها بالتصميم الجديد. 

مقارنة أطراف الجناح الامامي لسيارة مرسيدس دبليو07 فى كندا وماليزيا

تصوير: جورجيو بيولا 

وتُقدّم الصورة أعلاه مقارنة بين الجناح الأمامي المستخدم من قبل مرسيدس (الصورة اليسرى) الذي يتضمّن فصل الصفيحتين والآخر الاعتيادي المستخدم في موسم 2016.

لكنّ قوّة الدوّامات الهوائيّة التي يُنشؤها هذا الفصل بين الصفيحتين يُمثّل العامل الأكثر أهميّة، بالنظر إلى مدى تأثير قوّة الدوامات على توجّه الهياكل الهوائيّة الأخرى.

تستخدم جميع الفرق صفيحة سفليّة تختلف هندستها من سيارة إلى أخرى عند حافة الجناح من أجل إنشاء دوامات تسحب الهياكل الهوائيّة الداخليّة لتُوجّه الهواء فوق وحول واجهة الإطار الأمامي.

كما تستخدم جميعها قوساً قُمعياً إلى الخارج من الحافّة الأمامية للقسم الأساسي من أجل إنشاء دوامة أكثر اتّساعاً تعمل على دفع الهواء فوق الإطار الأمامي وتُجذب إلى الخارج عن طريق الدوامة المذكورة سابقاً والهياكل الانسيابيّة الأخرى المتواجدة عند تلك المنطقة.

هاتين الدوامتين ستتأثّران باستخدام تصميم الفصل بين الصفيحتين ومن المرجّح أن يقلّ تأثير أحد أدوارهما في حال تمّ اعتماد التصميم في الموسم المقبل. 

الجناح الامامي لسيارة مرسيدس دبليو07 فى الصين

تصوير: جورجيو بيولا 

قدّمت مرسيدس قوساً ونفقاً جديدين خلال جائزة اليابان الكبرى 2015، وهو ما بدأت العديد من الفرق الأخرى على غرار فورس إنديا بتبنيه هذا العام بالنظر إلى الهيكل الانسيابي المهمّ الذي يُنشئانه.

لكنّ تعديلات قوانين 2017 قد تُغيّر مرّة أخرى كيفيّة تصميم الفرق لأجنحتها بالنظر إلى اقترابها من الإطار، فضلاً عن المزيد من التنازلات التي تمّ اعتمادها في القوانين في العديد من الجوانب الأخرى من السيارة.

وللبحث في هذا الأمر علينا النظر إلى القسم الأمامي بأكمله من السيارة وكيفيّة تأثير ذلك على بقيّة أجزاء السيارة.

قلّص تغيير القوانين في 2009 من حجم الزعانف الجانبيّة، وهي منطقة شهدت تحسيناً كبيراً حيث ستسعى الفرق للحصول على تقدّمٍ كبيرٍ في الأداء يُقدّر بقرابة 5 ثوانٍ في اللفّة الواحدة.

يمنح ذلك المصمّمين مرّة أخرى مكوّنا فعلياً لحماية الحافة الأماميّة للأرضيّة وجانب السيارة من الاضطرابات الهوائيّة الناجمة عن الإطار الأمامي، ما يُقلّل الحاجة للتعامل مع تأثير الجرّ على الهياكل الانسيابيّة التي تعمل على تلبية الهدف ذاته.

مقارنة بين الأجنحة الامامية لموسم 2016/2017

تصوير: جورجيو بيولا 

لن يعني ذلك نسيان الفرق لهذه الحلول بشكلٍ كامل، بل أنّه سيتمّ توفيرها بطرقٍ مختلفة، حيث لا يزال الجرّ الناتج عن الدوران وتغيّر شكل وحركة الإطار الأمامي عاملاً يجب العمل على إدارته.

لكن عوض إنشاء تيارات هوائيّة خارجيّة قويّة تسحب اضطرابات الهواء الناجمة عن الإطار بعيداً عن الأرضيّة، فقد تُقرّر الفرق إنشاء هياكل انسيابيّة داخليّة بالنظر إلى المساحة الإضافية المتواجدة بين الحافة الخلفيّة للجناح والحافة الأماميّة للأرضيّة. 

زعانف الجناح الامامي لسيارة مكلارين إم.بي4-31

تصوير: جورجيو بيولا

وواصلت مكلارين برنامج استكشافها الخاص لتصاميم 2017 خلال التجارب الحرّة في المكسيك أيضاً، حيث أعادت تقييم الجناح الأمامي الجديد مرّة أخرى.

أوضحنا التغييرات الأساسيّة في الصورة أعلاه، حيث تتضمّن التخلّي عن استقامة الحافة الأماميّة للجناح والقوس الاعتيادي (1).

كما تمّ تغيير شكل الصفيحة السفليّة (2) من أجل تعديل شكل وقوّة الدوّامة التي تُنشئها، وأخيراً زيادة عدد الأشرطة المثبّتة أسفل الجناح (3) والتي باتت أربعة عوضاً ثلاثة.

وفي حين قد تبدو الأشرطة غير مهمّة للغاية، إلّا أنّها تعمل على تعديل وجهة التيارات الهوائيّة التي ستكون ذات أهميّة في العام المقبل بالنظر إلى الإطارات الأعرض وازدياد عرض الجناح نفسه. 

مقارنة الجناح الأمامي لسيارة مكلارين لموسم 2016 و2017 فى المكسيك

تصوير: جورجيو بيولا

توضّح الصورة أعلاه الفوارق الدراماتيكيّة بين جناحي التجارب والسباق من الواجهة الأماميّة، كما تظهر العلامات الصفراء والسهم مدى اختلاف كيفيّة تحرّك التيارات الهوائيّة أسفل الجناح.

وإليكم رسومات متحرّكة ثنائيّة الأبعاد للمقارنة بين جناح الاختبار والآخر الذي تستخدمه مكلارين في السباقات.

ولم تتوقّف أعمال التقييم عند ذلك الحدّ بالنسبة لفريق مكلارين، حيث تمّ تثبيت العديد من الكاميرات على سيارة "إم.بي4-31" في وقتٍ تستخدم فيه الحظيرة البريطانيّة سيارة هذا العام لمقارنة البيانات الفعليّة مع تلك التي تقوم بتجميعها في المصنع ضمن أعمال تصميم سيارة 2017.

وثبّت الفريق كاميراتين على المنطقة المحايدة من الجناح موجّهتين نحو الفاصل، حيث من المرجّح أنّ إحداهما تعمل بالأشعّة ما تحت الحمراء والأخرى ذات تصوير بطيء في ظلّ مواصلة الفريق دراسة مدى انحناء الفاصل الذي بوسعه بلوغه. 

كاميرا التصوير الحراري على جوانب سيارة مكلارين إم.بي4-31

تصوير: اكس بي بي

في الوقت ذاته قام الفريق بتثبيت كاميرات حراريّة فوق جانبي السيارة على موجّهات الهواء (انظر السهم). وكان تصميم علب الكاميرات انسيابياً قدر الإمكان من أجل تقليص تأثيرها على التيارات الهوائيّة المحيطة.

وتحتوي كلّ علبة على كاميراتين، إحداهما موجّهة نحو الواجهة الخلفيّة للإطار الأمامي والأخرى صوب الواجهة الأماميّة للإطار الخلفي. ستوفّر البيانات المجمّعة هنا توضيحاً إضافياً لأداء الإطارات وتآكلها نتيجة العبء المسلّط عليها.

مقارنة أجنحة صفيحة "تي" على سيارة فيراري اس.اف16-اتش

تصوير: جورجيو بيولا

لم تجلب فيراري جناحاً أمامياً اختبارياً خاصاً بالموسم المقبل، لكنّها واصلت بشكلٍ مماثلٍ لأوستن تقييم خياراتها أسفل هيكل سيارتها "اس.اف16-اتش". 

مقارنة جنيّح الوطواط على سيارة فيراري اس.اف16-اتش فى ماليزيا واليابان

تصوير: جورجيو بيولا

فمنذ سباق اليابان، بدأ الفريق باستخدام مجموعة من شفرات توجيهٍ أكثر تعقيداً وجناح وطواط، عوضاً عن الجنيّحات أسفل الهيكل التي قدّمها في سيلفرستون. فخلال التجارب الحرّة كانت سيارة سيباستيان فيتيل مزوّدة بتصميمٍ آخر، حيث تميّز بجنيّحٍ مشابهٍ لجناح الوطواط ومثبّتٍ أعلى الفاصل من أجل فهم الفلسفة التي اعتمدتها ريد بُل أوّلاً قبل أن تنسخها مكلارين (الصورة أسفله).

جنيّح الفاصل على سيارة مكلارين إم.بي4-31

تصوير: جورجيو بيولا

وتملك جميع هذه الأجزاء، سواءً تمّ اعتمادها جميعها مع شفرات التوجيه أو الفاصل، الأهداف نفسها: إنشاء دوامات تساعد على تغيير موقع دوامات "واي250" أثناء عبورها نحو الأقسام التالية من السيارة.

لكن من المثير للاهتمام أنّ فيراري اختبرت إلى الآن ثلاثة حلولٍ مختلفة على الأقل ضمن تطلّعها للتغييرات الانسيابيّة المنتظرة في الموسم المقبل. 

مقارنة بين الأجنحة الامامية لموسم 2016/2017

تصوير: جورجيو بيولا

هذه التغييرات تتضمّن زيادة بـ 200 ملم على الأقل في طول أنف السيارة، على أن يكون الطول الأدنى 1050 ملم عوضاً عن 850 ملم حالياً، إذ من الواضح أنّ ذلك ينشئ علاقة مختلفة بين الأنف والمنطقة المحايدة من الجناح، ما يُغيّر كيفيّة تشكيل الهياكل الهوائيّة أسفل الأنف والهيكل.

ثانياً فإنّ شكل المنطقة المحايدة المثلّثة قد يُغيّر قوّة واتّجاه دوّامات "واي250". وثالثاً فإنّ الحجم المسموح به للزعانف الجانبيّة قد تمّت زيادته بشكلٍ كبير وسيغيّر ذلك كيفيّة التعامل مع الاضطرابات الناجمة عن الإطار من خلال الهياكل الهوائيّة المحيطة.

وأخيراً، فإنّ الفاصل سيكون أقصر بـ 100 ملم، ما يسمح للسيارات باعتماد زاوية انحناءٍ أمامي أعلى بقليلٍ ما يُغيّر علاقته بالهواء الذي يتلقاه ويمرّ أسفل وأعلى الأرضيّة، التي ستتميّز بشكلٍ مثلّثٍ أيضاً.

وستكون لجميع هذه التغييرات تأثيرات كبيرة على كيفيّة عبور التيارات الهوائيّة حول السيارة، ما يُغيّر من دون شكّ مركز الضغط ويتسبّب في دفع الفرق نحو إعادة تقييم تصاميمها بالتقدّم إلى المستقبل.