Hvordan hjelper downforce en NASCAR racerbil?

Richard Petty kjørte denne Plymouth Superbird i Daytona 500 1970. Superbirds enorme bakvinge og spisse frontenden ga den en betydelig aerodynamisk fordel. RacingOne / -Getty Images

-Hvis du virkelig vil lære om nedtving i NASCAR racing - og vi gjetter det siden du leser denne artikkelen,

du gjør - et logisk sted å vende seg ville være til NASCAR selv.

Faktisk har NASCAR samlet en ganske hendig ordliste med vanlige racingbegreper, inkludert en for downforce. Den sier i utgangspunktet at lufttrykk som beveger seg over en racerbil sine forskjellige overflater skaper "downforce" eller økt vekt. Og mens downforce øker dekkets grep og hjørnerhastigheter, er det en betydelig avveining - større downforce øker også dra, noe som reduserer strake hastigheter [kilde: NASCAR.com].

-Tidligere klarte NASCAR-team å kjøre vilt forskjellige biler. Faktisk; hver deltakende produsent hadde sitt eget noe unike og gjenkjennelige utseende. I løpet av de siste årene har imidlertid NASCAR forsøkt å til og med spillefeltet ved å standardisere kroppens formløpslag får lov til å bringe til konkurranse. Som et resultat er karosseriet til hver NASCAR Sprint Cup racerbil identisk uansett produsent - med unntak av malingen, selvfølgelig.

NASCARs Car of Tomorrow er det nåværende designet som utelukkende brukes i NASCAR Sprint Cup-løp. Utformingen øker sikkerheten for sjåføren ettersom bilene går raskere og raskere hvert år. Men når hastighetene øker, for sikkerhets skyld, må nedstyrken også øke. Den ekstra nedstyrken øker dra som virker for å senke bilen.

-Virker dette som en aldri sluttet fysikkkamp? Det er det vel. Så vi tar en titt på disse styrkene, når de forholder seg til en NASCAR racerbil, på neste side.

I NASCAR etterlater nese til hale ikke noe rom for feil fra noen sjåfører. Chris Graythen / Getty Images

-På samme måte som geometri og biljard er nært beslektet, er det mye fysikk involvert i NASCAR racing - eller noen form for bilracing, faktisk. Hvis du vil ha en enkel måte å huske noen av nøkkelfaktorene i NASCAR, bare husk de tre D-ene - nedstyrking, dra og utkast.

Downforce skapes ved at luften beveger seg over toppen av bilen og skyver den ned mot banens overflate. Nedstyrken øker dra. Drag er den motstandskraften kjøretøyet opplever fra luft som skyver mot den og tilleggsvekten som nedstyrken skaper. Drivere kan redusere mengden dra de opplever på racerbanen ved å trekke. Utkast er når Driver B tenger nesen på bilen sin nesten under den bakre støtfangeren på Driver As bil for å forbedre luftstrømmen over begge bilene. Noen ganger vil du høre denne manøveren som kalles "løpende nese-til-hale."

Når det gjelder å feste dekkene til sporet i svingene, er downforce definitivt den viktigste av de tre D-ene. Men nedstyrken er ikke like viktig på de lange, rette strekningene med fortau som umiddelbart følger svingene. Det er der sjåførene vil ha litt mindre nedtur og som et resultat, litt mindre dra, også. Det er en delikat balanse, egentlig. Et fravær - eller til og med en betydelig reduksjon - av nedstyrken kan føre til at bilen løfter av banen, på samme måte som et fly som tar av. Så hvordan forhindrer utformingen av en NASCAR at dette skjer?

Støtfangeren foran på en NASCAR racerbil er veldig lav og også bred. Det er egentlig mer en luftdamme enn en støtfanger. Den leder den bevegelige luften over toppen av bilen i stedet for under. Dette skaper et område med lavt trykk under bilen og et område med høyt trykk på toppen av bilen. Dette kalles negativ heis, og det er akkurat det motsatte av hvordan et fly fungerer. Der luften skyver opp på en flyvinge, skyver den ned på en racerbil.

Tanken er å få mesteparten av luften til å strømme over toppen av bilen for å maksimere nedstyrken. Det er her frontend-fascia kommer inn. Nesen på bilen er så lav som mulig, og frontskjermene blusses brede for å skyve luften opp og over bilen.

Problemet, som du kanskje allerede har funnet ut, er at denne lave nesen med blussede fendere presenterer mye frontflate å skyve gjennom luften. Som du kan forestille deg, skaper dette mye dra. Hvis du vil ha en førstehåndsdemonstrasjon av hva dra er, neste gang du er på motorveien, kan du prøve å stikke hånden ut av bilvinduet med håndflaten vendt fremover. Slik føles dra. Vipp deretter hånden 90 grader slik at håndflaten vender mot veien. Du vil føle forskjellen umiddelbart. Med mindre overflate som vender mot vinden, kan luften skli rundt hånden din, slik at den kan skjære gjennom luften mye enklere. Du kan også variere vinkelen på hånden din for å forårsake løft (føre til at hånden stiger) eller nedstyrken (som får hånden til å dyppe). Så dra er lett nok til å finjustere med hånden, men hva med å finjustere en hel racerbil? Spesielt en som kjører i hastigheter på eller nær 200 mph (322 km / t) på forskjellige baneflater og i varierende værforhold.

-Å balansere nedstyrke og dra innenfor rammen av den NASCAR-sanksjonerte bilkroppen er et triks lagene ganske enkelt må takle på den beste måten de kan. En måte lag får mest mulig ut av disse kreftene på banen er ved å bringe den tredje D inn i blandingen - utkast. Neste gang vil vi se nærmere på utkast.

Det er lett å se hvor lav splitteren er på Jimmie Johnsons # 48-bil - underkanten er neongrønn. Harry How / -Getty Images

-Drivere sier alltid at de vil ha mer avstyrke i svingene. Hva det egentlig betyr er at de vil ha maksimal klistring i hjørnene og minimum dra på straights. Det er vanskelig å gjøre - spesielt når justeringsteamene får lov til å gjøre NASCAR Sprint Cup-kroppen er så små.

Det er imidlertid noen få finjusteringsjusteringer teamene kan gjøre, som å justere vinkelen på bakspoileren. Jo brattere vinkel på bakvingen, desto mer nedtving kan den legge til bakenden av bilen. Det er dette som holder bakdekkene godt plantet på fortauet. I fronten utfører et stykke som kalles "splitter" en lignende rolle for å holde forhjulene fast på bakken. Deleren er komponenten du ser i forkant av en NASCAR racerbil. Den kjører hele bredden på bilen, er justerbar og virker ofte som om den er lav nok til å skrape sporoverflaten.

Det er tider når lag velger å gå for så mye nedtving som mulig. For eksempel på landeveiskurs med mange svinger og veldig få lange, rette sporstier. Ved å gjøre små endringer på bakvinge og forklyver kan nedstyrken maksimeres, noe som øker bilens grep i svingene.

-Men flertallet av løpene i NASCAR-timeplanen er på høyhastighets ovale spor. Så vi er tilbake til spørsmålet vårt om hvordan vi skal balansere nedstyrking og dra. Utkast kan hjelpe. Ved å trekke på banen kan kjøretøyet som følger ledende bil redusere dra. Luften som strømmer over den fremre bilen, bærer rett over frontruten og taket på den andre bilen. Det er bra for den andre bilen og alle bilene som tilfeldigvis trekker bak, men hva får blybilen ut av alt dette? Ledebilen i et trekkpar får også noe ut av manøveren. Den andre bilen kutter ned trykkmotoren til den fremre bilen. Du kan tenke på trykkdrag som en lavtrykksvåkning som er etterlatt av bilen når den hastigheter langs sporet. Denne typen våken drar imidlertid faktisk kjøretøyet bakover. Ved å eliminere trykkføringen på blybilen, kan de to trekkbilene oppnå en fordel på 5 km / t (8 km / t) i forhold til en bil som snur runder solo [kilde: Schirber].

-Når de små finjusteringene for akkurat den rette mengden av tvinge er gjort, har sjåføren en god følelse av racerbilen (og banen) og kanskje til og med øvd sine trekkferdigheter, er det egentlig bare en måte å dra full nytte av aerodynamikken på under løpet: Ikke krasj. Det er logiske råd, ikke sant? Når hvert NASCAR Sprint Cup-lag har gjort de minste justeringer av kjøretøyets aerodynamikk i et forsøk på å oppnå en fordel på bare noen hundrelapper per sekund, kan noe så lite som et sammenkrøllet foran hjørne avslutte håpet om en seier på den dagen.

For mye fordel

I løpet av slutten av 1960- og begynnelsen av 1970-tallet, før kroppsstandardisering i NASCAR-serien, maksimerte Plymouth Superbird nedstyrken og minimerte dra med en lang spiss nese og en nesten komisk massiv vinge på ryggen. Den aerodynamiske fordelen med Superbird-designet viste seg å være verdifull etter hvert som hastighetene på banen økte. Imidlertid satte NASCAR-tjenestemenn raskt tunge restriksjoner på disse bilene som snart førte til deres undergang også i sporten og i produksjonen. Superbird hadde et så merkelig utseende at Plymouth-forhandlerne ikke kunne finne noen til å kjøpe dem, så de satt ofte på biler - uønsket. I dag regnes originale Plymouth Superbirds som svært samlebare - med høye prislapper å matche!

Relaterte artikler

• 10 essensielle verktøy fra NASCAR Pit Crew Members
• Hvordan NASCAR-sendinger fungerer
• Hvordan endres et NASCAR-spor fysisk under et løp?
• Hvordan NASCAR Racing Grooves fungerer
• Hva er hypermiling?
• Hvorfor kalles en NASCAR racerbil "løs" eller "tett?"
• Slik fungerer NASCAR kilejusteringer
• Er det lett å jukse i NASCAR?
• Hvorfor er camber så kritisk i NASCAR?
• Hvorfor er det så vanskelig å forstå NASCAR-straffesystemet?
• Slik fungerer NASCAR-planen
• Slik fungerer NASCAR-premiepenger
• Hvordan NASCAR Drafting fungerer
• Hva var NASCARs gentleman-avtale?
• Slik fungerer NASCAR inspeksjon før løp og etterløp

kilder

• ESPN.com. "Downforce." 23. juli 2008. (8. desember 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
• Jim's Garage. "Aerodynamikk, Downforce, Ground Effects." 18. august 2007. (8. desember 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
• NASCAR.com. "NASCAR-ordliste." (8. desember 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
• Schirber, Michael. "The Daytona 500: Fly uten å forlate bakken." Levende vitenskap. 15. februar 2007. (8. desember 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
• Yager, Bryan. "Aerodynamikk i bilkjøring." NASA. 27. august 2001. (8. desember 2008) http://www.nas.nasa.gov/ About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

-