فورمولا 1: سيارات السباقات هي أسرع آلات السباق على الكوكب

نما اهتمام الولايات المتحدة بالفورمولا 1 بشكل كبير منذ انخفاض سلسلة Netflix"s Drive to Survive في عام 2019 ؛ شهد عام 2022 إضافة سباق ثانٍ على أرض الولايات المتحدة مع Miami Grand Prix ، وسينطلق سيرك F1 في شوارع لاس فيغاس في وقت لاحق من هذا العام.

ومع اقترابنا من السباق الأول لموسم 2023 نهاية هذا الأسبوع في الصخير بالبحرين ، أردنا التعمق في أسرار ما يجعل هذه السيارات الأسرع على هذا الكوكب. قد تبدو مثل الطائرات المقاتلة على عجلات ، لكنها في الواقع سهلة الفهم إلى حد ما.

الديناميكا الهوائية

لجميع المقاصد والأغراض ، سيارات الفورمولا 1 هي طائرات مقلوبة. بينما توفر أجنحة الطائرة قوة رفع ، تستخدم سيارات الفورمولا واحد التأثير المعاكس - المسمى بالقوة السفلية - لإبقائها عالقة في المسار.

ومع ذلك ، من المهم إيجاد التوازن الصحيح بين القوة السفلية والسحب.

إن القوة السفلية رائعة ، حيث تقوم بالضغط على الإطارات لإبقاء السيارة عالقة في المسار.

وتنتج سيارات F1 مزيدًا من القوة السفلية لأنها تسير بشكل أسرع ، مما قد يبطئها على الطرق المستقيمة. هذا يعطي علماء الديناميكا الهوائية بعض الصداع ، لأنهم يريدون زيادة سرعة الخط المستقيم إلى أقصى حد مع الحفاظ على قوة سفلية كافية للزوايا.

عادة ما تتغلب الفرق على هذه الظاهرة من خلال بناء أجنحة أمامية تنثني عند الأحمال القصوى التي تتعرض لها على الطرق المستقيمة - حيث تقطع السيارات غالبًا 200 ميل في الساعة في المسارات عالية السرعة في التقويم.

عندما ينثني الجناح ، فإنه يقلل من زاوية الهجوم ، مما يسمح بمزيد من سرعة الخط المستقيم من السيارة على حساب قوة سفلية أقل.

كان ريد بُل مذنباً ربما لكونه عدوانيًا بعض الشيء مع هذا في السنوات السابقة ؛ يمكنك أن ترى حرفيًا انحناء الجناح أثناء مشاهدة لقطات الكاميرا الموجودة على متن الطائرة.

لحسن الحظ ، توصل F1 إلى حل آخر يسمى نظام تقليل السحب (DRS). تم تنفيذه لأول مرة خلال موسم 2011 ، حيث قام بخفض رفرف في الجناح الخلفي لتقليل مقدار السحب على الطرق المستقيمة - مما أدى إلى زيادة سرعة الخط المستقيم.

أثناء السباق ، هناك مناطق معينة حيث يمكن للسائقين تنشيط DRS عندما يكونون على الأقل ثانية واحدة خلف السيارة في المقدمة.

علم المواد

يجب أن تكون سيارات الفورمولا 1 قوية بشكل لا يصدق دون أن تكون ثقيلة. هذا هو السبب في أن غالبية مكونات سيارة F1 مصنوعة بالكامل من ألياف الكربون - وهي مادة تم إنشاؤها لأول مرة لاستخدامها في سيارات السباق.

ومع ذلك ، فإن كل هذه الأجزاء المنتشرة في جميع أنحاء السيارة تحتاج إلى التعامل مع متطلبات القوة ودرجة الحرارة المختلفة إلى حد كبير.

يتم تصنيع ألياف الكربون عن طريق نسج "ألياف" الكربون وربطها ببعضها البعض في مادة الراتنج.

يمكن للفرق العبث بمجموعات من ألياف الكربون - نسج مختلفة - بالإضافة إلى راتنجات مختلفة لتحسين السلامة الحرارية والهيكلية للأجزاء المختلفة.

يقول مارك ستيل ، مدير هندسة العملاء في Solvay ، المزود الرئيسي للمكونات المركبة لفرق F1: "قد يكون لدى الفرق المتطورة ثمانية أو تسعة أنواع من الراتينج التي يتم دمجها مع ألياف مختلفة".

"ربما يأخذون 30-40 نوعًا مختلفًا من المنتجات لسيارة واحدة فقط." تسعى الفرق دائمًا إلى صنع أجزاء قوية كما يجب أن تكون. قوي جدا وسوف يثقلون السيارة. ضعيف جدا ، وسوف يفشلون.

الإطارات

كونها أسرع سيارات السباق على وجه الأرض ، تحتاج سيارات الفورمولا 1 إلى إطارات يمكنها التعامل مع قوى الانعطاف الشديدة والدفع الوحشي من المحرك.

لتقديم بعض المنظور ، تستخدم سيارات F1 محركات هجينة بسعة 1.6 لتر مزودة بشاحن توربيني والتي تنتج ما يقدر بـ 1000 حصان و 500 قدم - رطل من عزم الدوران ؛ لديهم أيضًا قوة سفلية كافية لتوليد ما يصل إلى أربعة جي في الزوايا.

للوهلة الأولى ، ستلاحظ على الأرجح أن سيارات F1 تستخدم إطارات ملساء (بدون أي مداس) أكبر بكثير من تلك الموجودة في أي سيارة على الطريق.

كما يسمح هذا النقص في المداس بمزيد من المطاط للالتقاء بالطريق - وبالتالي زيادة الجر.

هذا رائع ، لكن هذه الإطارات الخاصة بالسباق تنتج دون تماسك عندما تكون باردة. تم تصميم مطاط سباقات F1 للعمل في درجات حرارة أعلى بكثير من الأحمال الشديدة التي يتعرضون لها أثناء دورة السباق.

يتعلق الكثير من أداء إطار F1 بمركبته المطاطية ، والتي تكون أكثر التصاقًا (وبالتالي أقل متانة) مما قد تجده على الطريق.

بينما يتم تصنيع الإطارات على سيارتك على الطريق لتستمر ، فإن مطاط الفورمولا 1 لن يصل في الواقع إلى نهاية السباق - يتعين على السائقين التوقف.