لماذا عانت فرق الفورمولا 1 بشكلٍ كبيرٍ مع التحديثات في 2024

كان هناك وقتٌ كانت فيه فرق الفورمولا 1 واثقة إلى حد كبير من أن أي تحسينات يتم اكتشافها في أنفاق الهواء يمكن تركيبها على السيارات في السباق التالي لتجعلها أسرع.

لكن منذ عودة حقبة التأثيرات الأرضية في عام 2022، اختلفت الأمور بعض الشيء، حيث لم يعد هناك رابط مباشر بين زيادة القوة الارتكازيّة وتحسين زمن اللفة.

في الواقع، وبعد مرور ثلاث سنوات على اللوائح الحالية، ومع اقتراب الفرق من الحد الأقصى لما هو ممكن، يبدو أن هناك حالة من عدم اليقين أكثر من أي وقت مضى بشأن ما إذا كانت الوعود المحققة في المصنع ستتحقق بالفعل على أرض الحلبة. هذا هو السبب في أن فريق مكلارين تمسّك بتصميم الأرضية التي استخدمها منذ سباق ميامي حتى الآن.

وعلى مدار هذا الموسم، كانت هناك قصص متكررة حول ترقيات جُلبت إلى السيارات وأدت إلى نتائج عكسية غير متوقعة.

يشمل ذلك عودة الاهتزازات عالية السرعة بسبب الأرضية التي جلبها فريق فيراري في إسبانيا، ومشاكل التوازن التي أثارتها ترقيات أستون مارتن وريد بُل، أو حالة الشك التي نتجت عن أرضية فريق مرسيدس في سباق سبا.

ولكن مع تعقيد المعرفة الهندسية وتطور تحديث السيارات بشكل غير مسبوق مقارنةً بالسنوات السابقة، لماذا واجهت الفرق مشاكل في تحقيق النجاح؟

هناك إجابة مزدوجة على هذا، تشمل طبيعة السيارات نفسها والصعوبات في محاكاتها في أنفاق الهواء.

كما أوضح المدير الهندسي لفريق أستون مارتن، لوكا فرباتو: "تحتاج إلى العمل قريبًا جدًا من الأرض، لكن من الصعب للغاية اختبار ذلك في نفق الهواء".

وتابع: "اعتمادًا على الخريطة الديناميكية التي تستخدمها، قد يبدو الأمر أفضل قليلاً في نفق الرياح. لذا تقوم بإجراء التعديلات، لكن بعد ذلك قد تجلبها إلى الحلبة، وربما تحدث بعض الاهتزازات، وتحتاج إلى رفع السيارة، وبالتالي تفقد ما اكتسبته".

وأكمل: "أعتقد أن العديد من الفرق وقعت في هذا الفخ. لذا فإن تطوير السيارة ليس سهلاً على الإطلاق".

فرناندو ألونسو، أستون مارتن

الصورة من قبل: صور موتورسبورت

مشكلة ارتفاع السيارة

السيارات الحالية التي تعتمد على التأثير الأرضي أكثر حساسية لارتفاعها (خاصة عندما تكون قريبة جدًا من الأرض) مقارنةً بجيل السيارات السابقة في سباقات الجائزة الكبرى.

في الواقع، إحدى الظواهر التي تواجهها هذه السيارات هي أنها كلما اقتربت من الأرض، تزداد القوة الضاغطة تدريجيًا – حتى تصل إلى نقطة (أو تلامس سطح الحلبة نفسه) حيث يتم فقدان كل الارتكازيّة بشكل مفاجئ.

لذلا تمشي الفرق على حبل مشدود عند محاولة العثور على نقطة التحول التي يصل فيها الأداء إلى ذروته.

وكما يوضح مهندس فيراري جوك كلير: "في الماضي، كانت السيارات ترتد عن الأرض، عن اللوح الخشبي، لكن الارتكازيّة لم تكن قط بهذه الأهمية".

وأضاف: "الآن هذه السيارات تعتمد على التأثير الأرضي، وقد كان هذا الحال خلال العامين الماضيين، مما يعني ببساطة أنه عندما تلامس السيارة الأرض، تختفي كل الارتكازيّة".

وأكمل: "لذا عليك حقًا أن تكون حذرًا بشأن مدى عدوانية القوة الارتكازيّة في آخر بضعة مليمترات. هذا جزء من طبيعة هذه السيارات، وهو فخ وقعنا فيه في وقت سابق من هذا الموسم".

شارل لوكلير، فيراري

الصورة من قبل: صور موتورسبورت

مشاكل المحاكاة

تتفاقم المشكلة المتعلقة بعمل السيارات في هذا النطاق الضيق بين مستويات عالية من الارتكازيّة وبين فقدانها الكامل بشكل مفاجئ بسبب حقيقة أن الفرق لا تستطيع محاكاة هذا بشكل دقيق في نفق الرياح.

القيود الحالية على الديناميكا الهوائية في الفورمولا 1 تفرض أن تكون نماذج السيارات بمقاس لا يزيد عن 60% من الحجم الحقيقي، وأن تكون سرعة الرياح القصوى 50 متر/ثانية – أي ما يعادل 180 كم/ساعة أو 111.85 ميل/ساعة.

نظرًا لأن السرعة الحرجة التي يحدث عندها هذا التوازن بين أعلى مستويات الارتكازيّة وحدوث الاهتزاز تصل إلى 300 كلم/ساعة تقريبًا، فإن هذا يعني أنه لا توجد وسيلة مباشرة لمحاكاة ذلك.

لذلك تضطر الفرق إلى الاعتماد على التخمين إلى حدٍ ما لتحديد كيفية انتقال الأمور من نفق الرياح إلى العالم الحقيقي عندما تقترب من هذه النقطة الحرجة – لكن هذا ليس فنًا مثاليًا على الإطلاق.

وقال سيموني بينيلي، رئيس قسم الديناميكا الهوائية في فريق هاس، إن الفرق تبذل قصارى جهدها للرد على علامات التحذير – لكن لا يمكنها أن تكون واثقة تمامًا.

وقال حيال ذلك: "تأتي بخوارزميات قياسية تعتمد في النهاية على الفيزياء، لكنها تبقى محاكاة".

وأكمل: "تحاول أن تبني بعض الخبرة على هذا الأساس. لكن عندما تُغير مفهوم الأرضية تمامًا، كما فعلنا في سيلفرستون، على سبيل المثال، عليك أن تثق في أن الخبرة التي بنيتها على مفهوم مختلف ستبقى صالحة. إنها ليست مسألة بسيطة".

تزداد صعوبة التنبؤ بالأمور بالدقة المطلوبة بسبب أن أنفاق الهواء لا تستطيع محاكاة كيف تتفاعل السيارات والأجزاء الديناميكية الهوائية مع تدفق الهواء بشكل كامل عند الانتقال عبر المنعطفات.

وأضاف بينيلي: "سلوك السيارة عند السرعات المنخفضة صعب للغاية لأنه يعتمد على المنحنيات. السيارات الحالية ذات التأثير الأرضي أكثر حساسية لارتفاع السيارة عن الأرض (خاصة عندما تكون قريبة جدًا من الأرض) مقارنة بجيل السيارات السابق.

في الواقع، إحدى الظواهر التي تواجهها السيارات هي أنه كلما اقتربت من الأرض، تزداد الارتكازيّة تدريجيًا – حتى تصل إلى نقطة (أو تلامس سطح المضمار نفسه) حيث يتم فقدان كل القوة الضاغطة.

لذلك، تسير الفرق على حافة دقيقة للغاية عند محاولة العثور على نقطة الذروة التي يصل فيها الأداء إلى أقصى مستوى.

كما يشرح المهندس فيراري جوك كلير: "في الماضي، كانت السيارات ترتد عن الأرض، عن اللوح الخشبي، لكن الديناميكا الهوائية لم تكن قط بهذه الأهمية.

وتابع: "الآن هذه السيارات لديها تأثير أرضي، وقد كان كذلك خلال السنوات القليلة الماضية، مما يعني ببساطة أنه عندما تلامس السيارة الأرض، تختفي كل الارتكازيّة.

وأكمل: "لذا عليك حقًا أن تكون حذرًا بشأن مدى عدوانية القوة الضاغطة في آخر بضعة ملليمترات. هذا جزء من طبيعة هذه السيارات، وهو فخ وقعنا فيه في وقت سابق من هذا الموسم".

نيكو هلكنبرغ، هاس

الصورة من قبل: صور موتورسبورت

وتابع: "نموذج نفق الرياح يكون في وضعية انحراف تام، لكن الجناح الأمامي يرى الرياح من الداخل؛ في حين أن الجزء الخلفي من السيارة يرى الرياح بشكل أقل، أو حتى رياحًا من الخارج".

وأكمل: "تُنشئ دوامة في المقدمة بزاوية انحراف معينة، وتنتقل تلك الدوامة لتصطدم بالخلف بزاوية مختلفة. ليس الأمر ببساطة أنك تقول إن المقدمة ترى قيمة سالبة، والخلف قيمة موجبة".

تحديات البيئة النظيفة في نفق الرياح

العامل الآخر، كما يشرح كلير، هو أن أنفاق الرياح توفر بيئة نقية للغاية – على عكس الأسطح غير المنتظمة للمضمار.

وقال في هذا الصدد: "التحدي هو أن ما يراه نفق الرياح نقي للغاية. لا تحصل على الاهتزازات التي غالبًا ما يتم تحفيزها فقط من خلال المطبات، وارتداد السيارة على المطبات، مما يبدأ في إثارة الاهتزازات الهوائية.

وأكمل: "لكن نماذجنا تتحسن، ونحن واثقون من أننا أصبحنا الآن قادرين بشكل أفضل على تحقيق القليل من تلك الارتكازيّة العدوانية التي تراها في الاهتزاز، دون إثارة الاهتزاز".

نفق هواء فيراري

الصورة من قبل: فيراري

تحدي العثور على حدود السطح

من الصعب أيضًا على الفرق العثور على الحد الفعلي للسطح في نفق الهواء – لأن ملامسة النموذج لأرضية النفق يمكن أن تسبب الكثير من الضرر.

وقال بينيلي، الذي يستخدم فريقه منشأة مارانيللو الخاصة بفريق فيراري: "لا نريد أن نحطم نفق الهواء الخاص بفيراري. في كل الظروف التي تلامس فيها السيارة الأرض، هذا ليس شيئًا تحاكيه في نفق الهواء، لأنك ستدمر كلاً من النموذج والنفق نفسه".

وأكمل: "لذلك، كل ذلك يُعتبر عملًا خارج النطاق. نحاول زيادة تغطية الخريطة الديناميكية الهوائية – وهذا يعني جزءًا من الحلبة يتم تغطيته فعليًا بخريطة نفق الهواء الخاصة بك. لكن مع هذا الجيل من السيارات، هذا أمر صعب للغاية".