Behöver lite hjälp av aerodynamiskt kunnande!

Hejsan!

mitt projektarbete på gymnasiet har tagit fart. Ämnet är, "yrkesskadad som man är", Formel 1-aerodynamik...

dock finns det problem med det eftersom jag kan en hel del, men det finns ganska lite skrivet om det!

så nu undrar jag om detta forum, som alltid finns här för alla om man behöver hjälp, har någon duktig aeodynamiker som skulle kunna hjälpa mig med att verifiera en del information om Formel-1 från 50-talet till idag!

skicka gärna ett PM!

MVH / Alexander Eklöw

Ett nummer av F1-Racing så behandlas ämnet på flera sidor. Många bilder och en hel del text. Som jag minns så är det de moderna vagnarna som behandlas. Jag kommer inte ihåg vilket nummer av tidningen det är men jag kan kolla upp det.

Jag vet inte vilken nivå det ligger på då mitt egna kunnande är väldigt liten, men något vettigt kanske det går att få fram?

Anton Lillsund skrev:

Ett nummer av F1-Racing så behandlas ämnet på flera sidor. Många bilder och en hel del text. Som jag minns så är det de moderna vagnarna som behandlas. Jag kommer inte ihåg vilket nummer av tidningen det är men jag kan kolla upp det. Jag vet inte vilken nivå det ligger på då mitt egna kunnande är väldigt liten, men något vettigt kanske det går att få fram?

tja!

jo, den tidnignen har jag redan! men tack ändå för svaret!

MVH / Alexander Eklöw

Skriv in några specifika frågor här så kan vi se om jag eller nån annan kan svara på dem. Jag kan inte påstå att jag direkt kommer ihåg när de ändrade reglerna och exakt vad reglerna var, utan att kolla upp det, men nåt kanske jag kan komma med.

tackar anders!

mjo, det största är väl en förklaring på masströghetsmoment och downforce, att downforce inte är det samma som att lägga på tyngder... skulle behöva en snygg förklaring på det...

MVH / Alexander Eklöw

Du MÅSTE bara ta med en bild på f1an som hade en fläkt. Kommer inte ihåg vilket märke det var men den gick bara ett race på anderstorp

Joni skrev:

Du MÅSTE bara ta med en bild på f1an som hade en fläkt. Kommer inte ihåg vilket märke det var men den gick bara ett race på anderstorp

det var väl en brabham har jag för mig... självklart har jag med den!

Härligt!

Jag kan försöka mig på en gymnasial förklaring på din fråga.

Antar att du sett ekvationen F=m*a, dvs kraft = massa gånger acceleration. Den gäller för alla LINJÄRA rörelser, dvs fallande kroppar (rakt ner), accelererande bilar (rakt fram 402m) och sidokrockar.

Motsvarande ekvation finns för ROTATIONER, M=J*racc, där M är ett vridmoment (inte bara motorer ger vrid...), racc är en roterande acceleration och J är tröghetsmomentet (masströghet är ett gammalt uttryck, på amerikanska "polar moment of inertia", ofta felöversatt till "polarmoment").

När något står still eller roterar med konstant rotationshastighet behövs inget vridmoment (ej motor-vrid) och då är tröghetsmomentet inte viktigt. Om man tittar på en kurva på bana (starkt förenklat) där man kommer på en raka och sedan lägger ner bilen och svänger med konstant radie och fart så finns det en övergång från rakan (ingen rotation) till kurvan (rotation med viss mängd grader per sekund). Under den övergången då rotationshastigheteten ökar har man en rotationsacceleration och det som strävar mot det är tröghetsmomentet på samma sätt som bilens massa strävar mot bilens acceleration 0-100 km/h.

Man kan säja att tröghetsmomentet är rotationsrörelsens massa.

Downforce är luftens verkan på bilen ner mot marken. Kan man öka downforce (dvs mer vingar, venturi, fläktar eller vad som helst) så ökar den vertikala lasten på hjulen, precis som om man lägger på säckar med sand eller bly. Skillnaden uppstår först när man börjar svänga (eller köra i gupp), då behöver man bara fixa sidkraft för bilens massa, inte för både bil och sandsäckar.

Ett enkelt räkneexempel med anagande att friktionskoefficienten my=1 och att den inte ändras oavsett vad vi gör (inte helt sant, men enkelt)

Bilen väger 1018kg vilket ger 10000N i vertikal last, då kan vi med hjälp av my räkna ut att 10000*1 ger oss exakt 10000N att svänga med, dvs vi kommer upp i 1,0g i sidled eller 9,82m/s^2

om vi nu lastar 1018 kg bil med ytterligare 1018 kg sand har vi något som väger 2036kg vilket ger 20000N i vertikal last och med my=1 kan vi använda 20000N att svänga med, dvs 1,0g.

om vi istället ger bilen på 1018kg ytterligare 10000N i downforce så blir ven vertikala lasten samma 20000N som med sandsäckar och med my=1 kan vi använda 20000N i sidled. MEN den massa vi behöver accelerera i sidled är bara 1018kg, så vi får ut 2,0g eller 18.64m/s^2 i kurvorna.

Med dubbla sidaccelerationen kan vi köra 41% (roten ur 2) snabbare i kurvan och varvtiderna sjunker med ca 20-30% beroende på bana, effekt och vikt. Tex 25% av kinnekulles varv kring minuten är 15 sek per varv..., dvs man varvar sina konkurenter vart fjärde varv. Överlägset? Japp.

Poängen är att downforce ökar den vertikala lasten utan att öka massan på bilen.

/ Jonas Jarlmark

oops, den här glömde jag bort att svara på. Men nu har ju Jonas fixat det så bra.

Downforce ger även lite problem, som att man plötsligt kan tappa grepp i kurvan om något stör strömningen, som framförvarande bil Ett annat problem är att nedåtkraften ökar med kvadraten på hastigheten, så om man ändrar hastighet i en kurva, eller vid inbromsning så ändrar sig "greppet". Dessutom kanske bilen blir onödigt stum i låga hastigheter för att det skall funka i högre. Många ggr använder man även avståndet till backen under bilen för att accelerera luften lite extra och få en s.k. markeffekt. Den kan vara ganska känslig för höjd på markfrigång, så att kraften ökar markant när avsåndet till marken minskar, tills det plötsligt blir "chokat" och man plötsligt tappar nästan allt grepp. Väldigt känsligt för formelbilar som har en effektiv frontvinge nära marken, som t.ex. F1-bilar för några år sedan. Vid inbromsning kan det då bli väldigt underliga uppträdanden.

Så riktigt mycket downforce kan göra bilarna väldigt snabba men medför även en massa fler problem att lösa, inkl. det som befiner sig mellan ratt och pedaler. Men vill man nå riktigt snabba varvtider finns det inget val, om man inte skall ha däckgummi modell karting...

Angående tröghetsmoment så finns det nåt som heter yttröghetsmoment också, vilket kanske är anledningen till att man ibland använder masströghetsmoment som benämning?

Du har väl läst Johan Jarls grundgenomgång osså?

https://rejsa.nu/arkivet.asp#Teknik

tackar alla!

Extra tack till Jonas Jarlmark! tackar för den lätta och grundliga förklaringen! E det ok att använda ditt namn som källa i mitt arbete?

också många tack till Anders!

MVH / Alexander Eklöw