Varje minuts exteriördetalj på toppklassiga konsumentbilar som en McLaren 620R och professionella racerbilar som en IndyCar eller Formel 1-bil är designad för att få mekanisk fysik att fungera till förarens fördel. Varje millimeter kaross gör skillnad i hur fordonet kör och presterar, och bilens förhållande till luften den skär igenom är avgörande. En avgörande del av detta förhållande är downforce, som kan utnyttjas och appliceras av aerodynamiska delar genom hela bilens form. Vetenskapen om downforce kan bli ganska djup, men vi är här för att ge en översikt över vad det betyder och en uppdelning av varför det är viktigt för att driva utförandet.
För att definiera downforce med bara ett par ord, är det vertikal belastning som skapas av ett fordons aerodynamiska delar när det är i rörelse. För att koka ner det ännu mer delas bilens yttre komponenter, dirigerar och riktar luftflödet på ett sätt som trycker ner fordonet och ökar greppet och stabiliteten. Främre splitters, canards (även känd som dykplan), bakspoilers, främre spoilers, de där massiva justerbara luftfolierna som Chaparral fäste på sina elaka Can Am-racerbilar förr i tiden, och andra aerodynamiska bitar skapar alla downforce. Downforce håller bilar planterade på vägen i hastighet och säkerställer att däcken pressas stadigt på vägen för maximalt grepp.
Det som är coolt med downforce är att den kan användas i både höga och låga hastigheter i förhållande till fordonets kapacitet. Downforce förknippas ofta med höghastighetskörning, särskilt kurvtagning, som en IndyCar som behöver varje liten bit av grepp den kan uppbringa när den tar sig genom Long Beach Grand Prix-banan. Det Dallara-designade chassit är ett utmärkt exempel på grund av dess tunga användning av flygarbete.
Men downforce spelar också in i låghastighetsprestanda - det är därför du ofta ser kraftigt modifierade autocrossbilar med massiva vingar. Trots att autocrossbanor ofta har låghastighetssektioner i sina snäva banor, kan bilar med vingar som har en stor yta fortfarande använda den luften för att hålla sig planterade och raka tusendelar av en sekund av sina körtider.
Beroende på omständigheterna och typen av körning kan fordon ha för mycket downforce, eller till och med obalanserad downforce. På grund av den ökade vikten som orsakas av downforce, kan en felaktigt justerad vinge eller spoiler orsaka för mycket aerodynamiskt motstånd och sakta ner bilens hastighet, särskilt om bilen inte har tillräckligt bra kraft-till-vikt-förhållande. Det är därför varje vinge som är värd sin vikt i grepp är justerbar, vilket innebär att du kan ändra vinkeln som luften kommer i kontakt med och rör sig över den. Vissa kan justeras på två eller tre sätt medan många professionella applikationer kan justeras på mer än 10 sätt. Många andra delar av en racerbils aerodynamiska kit är också justerbara, särskilt vid nosen.
Downforce är avgörande i kurvor såväl som vid inbromsning. För banor med fler raksträckor och färre tekniska sektioner med låg hastighet, är vinkeln på bilens olika komponenter som adderar nedkraft inte lika betydande, vilket innebär att de är placerade för att fortfarande producera nedåtkraft utan att orsaka så mycket motstånd. För banor med mer låghastighet, tekniska sträckor och färre raksträckor, kommer dessa komponenter att placeras så att de har mer vinkel för att lägga till mer nedåtkraft för att öka kurvtagningen och bromsgreppet, eftersom motståndet är mindre oroande.
Att balansera downforce är också avgörande. Om en bil har en massiv vinge baktill och ingen främre splitter för att balansera den framtill, kan bilen uppvisa understyrning eftersom den bakre vingen lastar av framsidan och stjäl avgörande grepp. Suspension tuning har också en finger med i detta, men det sparar vi till en framtida blogg.
Downforce är en avgörande komponent för prestandakörning och har till och med stabilitetsförbättrande fördelar för gatubilar, som att den integreras i den ursprungliga Audi TT för att hålla bakdelen i schack. Vi hoppas att du gräver den här grundläggande förklaringen och följer med när vi diskuterar mer om aerodynamik i framtiden.
I det här snabba klippet förklarar proffsföraren Nelson Piquet Jr. den grundläggande aerodynamiken hos en Formel E-bil och hur downforce tillämpas på dessa racerbilar.
A . Det finns alltid en kompromiss mellan downforce och drag, och allt beror på chassit som används och banan det körs på. Om bilen har mycket downforce kommer detta att sakta ner den på en raksträcka.
A . Generellt sett, ja! Men för mycket kan skapa motstånd, vilket saktar ner bilens hastighet och minskar bränsleekonomin.
A . Det betyder att bilen får mer fart i raksträckorna, men mindre grepp i kurvorna. Motsatsen är hög downforce.
A. Occam's Racer har en bra beskrivning av hur en vinges nedåtkraft beräknas, vilket är med hjälp av ekvationen:nedåtkraft =1/2p * A * Cl * V^2. Den innehåller några fiffiga länkar för att fortsätta räkna ut vetenskapliga mätningar också. För att dyka lite djupare har Formula1-Dictionary.net en grundlig beskrivning av hur man beräknar ett fordons totala nedtryckskraft.
