Hvordan hjælper downforce en NASCAR racerbil?

Richard Petty kørte denne Plymouth Superbird i Daytona 500 i 1970. Superbird's enorme bagvinge og spidse forende gav den en betydelig aerodynamisk fordel. RacingOne / -Getty Images

-Hvis du virkelig vil lære om downforce i NASCAR racing - og det gætte vi, da du læser denne artikel,

du gør - et logisk sted at vende ville være at NASCAR selv.

Faktisk har NASCAR samlet en temmelig praktisk ordliste over almindelige racerbetingelser, inklusive en til downforce. Det siger grundlæggende, at lufttrykket, der bevæger sig over en racerbils forskellige overflader, skaber "downforce" eller øget vægt. Og mens downforce øger dækgrebet og hjørnerhastigheden, er der en betydelig kompromis - større downforce øger også træk, hvilket reducerer lige hastigheder [kilde: NASCAR.com].

-Tidligere var NASCAR-hold i stand til at køre vildt forskellige køretøjer. Faktisk; hver deltagende producent havde sit eget noget unikke og genkendelige udseende. I de senere år har NASCAR imidlertid forsøgt at endda spillefeltet ved at standardisere kropsformens racehold får lov til at bringe til konkurrence. Som et resultat er karosseriet i hver NASCAR Sprint Cup racerbil identisk uanset producenten - med undtagelse af malingen, selvfølgelig.

NASCARs Car of Tomorrow er det aktuelle design, der udelukkende bruges i NASCAR Sprint Cup-løb. Designet øger sikkerheden for føreren, da bilerne går hurtigere og hurtigere hvert år. Men når hastighederne øges, af sikkerheds skyld, skal også styrken stige. Den ekstra downforce øger træk, der fungerer til at bremse bilen.

-Virker dette som en uendelig kamp om fysik? Det er det. Så vi kigger på disse kræfter, som de vedrører en NASCAR racerbil, på næste side.

I NASCAR efterlader næse-til-hale-racing ingen plads til fejl fra nogen driver. Chris Graythen / Getty Images

-På lignende måde som geometri og billard er tæt forbundet, er der en masse fysik involveret i NASCAR-racing - eller enhver form for autocracing, faktisk. Hvis du vil have en nem måde at huske et par af nøglefaktorerne i NASCAR, skal du bare huske de tre D'er - downforce, drag og drafting.

Downforce dannes ved, at luften bevæger sig over toppen af ​​bilen og skubber den ned mod banens overflade. Downforce øger træk. Træk er den modstandskraft, som køretøjet oplever fra luft, der skubber mod det og den ekstra vægt, som downforce skaber. Drivere kan mindske mængden af ​​træk, som de oplever på racerbanen ved at trække. Udkast er, når Driver B gemmer næsen på sin bil næsten under den bageste kofanger i Driver A's bil for at forbedre luftstrømmen over begge biler. Nogle gange vil du høre denne manøvre kaldet "løbende næse til hale."

Når det kommer til at sætte dækkene fast på sporet i svingene, er downforce bestemt den vigtigste af de tre D'er. Men downforce er ikke lige så vigtig på de lange, lige strækninger med fortov, der straks følger svingene. Det er her, chauffører ønsker lidt mindre downforce og som et resultat også lidt mindre træk. Det er en sart balance, virkelig. Et fravær - eller endda en betydelig reduktion - af downforce kan få bilen til at løfte af banen, ligesom et fly, der starter. Så hvordan forhindrer designet af en NASCAR dette i at ske?

Den forreste kofanger på en NASCAR racerbil er meget lav og også bred. Det er virkelig mere en luftdam end en kofanger. Den dirigerer den bevægende luft over toppen af ​​bilen snarere end nedenunder. Dette skaber et område med lavt tryk under bilen og et område med højt tryk på toppen af ​​bilen. Dette kaldes negativ løft, og det er nøjagtigt det modsatte af, hvordan et fly fungerer. Hvor luften skubber op på en flyvinge, skubber den ned på en racerbil.

Tanken er at få det meste af luften til at strømme over toppen af ​​bilen for at maksimere nedstyrken. Det er her, front-fascien kommer ind. Bilens næse er så lav som muligt, og frontskærmene er brændt brede for at skubbe luften op og over bilen.

Problemet, som du måske allerede har regnet ud, er, at denne lave næse med udbrændte skærme præsenterer en masse frontoverflade til at skubbe gennem luften. Som du kan forestille dig, skaber dette meget træk. Hvis du vil have en førstehåndsdemonstration af, hvad træk er, næste gang du er på motorvejen, så prøv at stikke hånden ud af bilvinduet med håndfladen vendt fremad. Sådan føles træk. Vip derefter hånden 90 grader, så din håndflade vender mod vejen. Du vil føle forskellen med det samme. Med mindre overflade, der vender mod vinden, kan luften glide rundt om din hånd, så den kan skære gennem luften meget lettere. Du kan også variere vinklen på din hånd for at forårsage løft (får din hånd til at stige) eller downforce (får din hånd til at dyppe). Så træk er let nok til at finjustere med hånden, men hvad med at finjustere en hel racerbil? Især en, der kører med hastigheder på eller nær 200 km / h (322 km / t) på forskellige baneflader og i forskellige vejrforhold.

-At afbalancere downforce og trække inden for rammerne af den NASCAR-sanktionerede bilkarosseri er et trick, holdene simpelthen er nødt til at tackle med på den bedste måde, de kan. Én måde hold får mest ud af disse on-track kræfter er ved at bringe den tredje D ind i blandingen - udkast. Dernæst vil vi se nærmere på udkastet.

Det er let at se, hvor lavt splitteren er på Jimmie Johnsons # 48-bil - den nederste kant er neongrøn. Harry How / -Getty Images

-Drivere siger altid, at de ønsker mere nedtrapning i svingene. Hvad det virkelig betyder er, at de vil have maksimal klæbrighed i hjørnerne og mindst mulig træk på lodret. Det er vanskeligt at gøre - især når justeringsholdene har lov til at gøre NASCAR Sprint Cup-kroppen er så små.

Der er dog et par finjusteringer, som holdene kan foretage, som at justere vinklen på den bageste spoiler. Jo brattere vinkel på bagvingen er, desto mere nedstyrke kan det tilføje bagenden af ​​bilen. Det er dette, der holder de bageste dæk godt plantet på fortovet. I forenden spiller et stykke kaldet "splitter" en lignende rolle for at holde forhjulene fast på jorden. Opdeleren er den komponent, du ser i forkanten af ​​en NASCAR racerbil. Den kører bilens fulde bredde, er justerbar og ser ofte ud som om den er lav nok til at skrabe sporoverfladen.

Der er tidspunkter, hvor hold vælger at gå efter så meget nedstyrke som muligt. For eksempel på vejkurser med masser af svinger og meget få lange, lige dele af banen. Ved at foretage små ændringer i bagvingen og forklyveren kan downforce maksimeres, hvilket øger bilens greb i svingene.

-Men størstedelen af ​​løbene i NASCAR-skemaet er på højhastigheds-ovale spor. Så vi er tilbage til vores spørgsmål om, hvordan man balanserer mellemstyrke og træk. Udkast kan hjælpe. Ved at trække på sporet kan køretøjet, der følger blybilen, mindske trækket. Luften, der flyder over den forreste bil, transporteres lige over forruden og taget på den anden bil. Det er fantastisk til den anden bil og enhver bil, der tilfældigvis trækker bag den, men hvad får blybilen ud af alt dette? Den førende bil i et drafting-par får også noget ud af manøvren. Den anden bil skærer ned på den forreste bil. Du kan tænke på tryktræk som et lavtryksvækning, som bilen har efterladt, når det hastigheder langs sporet. Denne type vågne trækker imidlertid faktisk køretøjet baglæns. Ved at fjerne tryktræk på blybilen, kan de to trækbiler få en fordel på 5 km / t (8 km / t) i forhold til en bil, der drejer rundt i solo [kilde: Schirber].

-Når de små finjusteringer til lige den rigtige mængde nedtving er lavet, har chaufføren en god fornemmelse for racerbilen (og banen) og måske endda øvet sine færdigheder, er der virkelig kun en måde at drage fuld fordel af aerodynamikken på under løbet: Gå ikke ned. Det er logisk rådgivning, ikke? Når hvert NASCAR Sprint Cup-hold har lavet de mindste justeringer af køretøjets aerodynamik i et forsøg på at få en fordel på bare et par hundrededele af et sekund pr. Skød, kan noget så lille som et sammenkrøllet forhjørne afslutte deres håb om en sejr på den dag.

For meget fordel

I slutningen af ​​1960'erne og begyndelsen af ​​1970'erne, før kropsstandardisering i NASCAR-serien, maksimerede Plymouth Superbird nedstyrken og minimerede træk ved hjælp af en lang spids næse og en næsten komisk massiv vinge på ryggen. Den aerodynamiske fordel ved Superbird-designet viste sig at være værdifuld, da hastighederne på banen steg. Imidlertid placerede NASCAR-embedsmænd hurtigt tunge begrænsninger på disse biler, som snart også førte til deres død i sporten og i produktionen. Superbird havde så mærkeligt udseende, at Plymouth-forhandlerne ikke kunne finde nogen til at købe dem, så de sad ofte på biler - uønsket. I dag betragtes originale Plymouth Superbirds som meget samleobjekter - med høje prismærker der matcher!

Relaterede artikler

• 10 væsentlige værktøjer fra NASCAR Pit Crew Members
• Sådan fungerer NASCAR-udsendelser
• Hvordan ændres et NASCAR-spor fysisk under et løb?
• Sådan fungerer NASCAR Racing-riller
• Hvad er hypermiling?
• Hvorfor kaldes en NASCAR racerbil "løs" eller "stram?"
• Sådan fungerer NASCAR Wedge Justeringer
• Er det let at snyde i NASCAR?
• Hvorfor er camber så kritisk i NASCAR?
• Hvorfor er det så svært at forstå NASCAR-straffesystemet?
• Sådan fungerer NASCAR-planen
• Sådan fungerer NASCAR-præmiepenge
• Sådan fungerer NASCAR-drafting
• Hvad var NASCARs gentleman-aftale?
• Sådan fungerer NASCAR præ-race og post-race inspektion

Kilder

• ESPN.com. "Downforce." 23. juli 2008. (8. december 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
• Jim's Garage. "Aerodynamik, Downforce, Ground Effects." 18. august 2007. (8. december 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
• NASCAR.com. "NASCAR-ordliste." (8. december 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
• Schirber, Michael. "The Daytona 500: Flyvning uden at forlade jorden." Live videnskab. 15. februar 2007. (8. december 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
• Yager, Bryan. "Aerodynamik i bilsport." NASA. 27. august 2001. (8. december 2008) http://www.nas.nasa.gov/ About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

-