Говоря «граунд-эффект», поклонники Формулы-1 подразумевают вовсе не процессы происходящие между днищем автомобиля и поверхностью дороги. А гораздо более конкретную вещь: автомобили с «туннелями Вентури» под днищем. То есть, машины образца 1977-82 гг. и болиды наших дней.
Граунд-эффект используют все автомобили. Автомобиля, не использующего граунд-эффекта, просто не существует, потому что автомобиль – это тело, пусть даже не всегда обтекаемое, которое взаимодействует с поверхностью земли. Мауро Форгьери (Ferrari).
Пионером в освоении «эффекта земли» в Формуле-1 стал Колин Чепмен. В 1977 году он представил Lotus 78, оснащенный тоннелями Вентури и мини-юбками. Но справедливости ради, лавры первооткрывателя принадлежат Питеру Райту, работавшему в Lotus. И, как это часто бывает, открытие было сделано случайно.
Неожиданно в ходе испытаний макета в аэродинамической трубе обнаружилось нечто странное: поверхность понтонов прогибалась. Очевидно что некая сила (разрежение под днищем) тянула их вниз, и чем сильней они прогибались, тем больше становилась эта сила. Изучая этот феномен, мы решили разместить по сторонам от понтонов два куска картона. Прижимная сила выросла еще в два раза! Питер Райт (Lotus)
Вскоре, по способу получения прижимной силы, мир автоспорта разделился на три (если считать Chapparal и Brabham Fan-Car, то четыре) лагеря.
️ Способ Колина Чепмена: как можно быстрее вытянуть воздух из-под днища машины, за счет профиля в виде перевернутого крыла (трубка Вентури). Из-за увеличения скорости протекания воздуха под днищем, давление под машиной падало — то есть возникала прижимная сила. Юбки применяли для того, что бы не было подсоса воздуха сбоку.
️ Способ Гордона Марри: не пускать воздух под днище вообще! Спереди для этого использовалась V-образная поперечная юбка, отбрасывающая воздух в стороны. Сбоку пространство между понтоном и дорогой прикрывали «юбками Чепмена». Слишком сложно…
️ Способ Дэна Герни: вместо юбок и туннелей Вентури использовались генераторы вихрей. Концепция называлась BLAT (Boundary-Layer-Adhesion Technology — Технология Адгезии Пограничного Слоя), но использовалась она исключительно в «Индикаре», и, судя по всему, была эффективна только на больших скоростях.
Поэтому лучшей (самой простой) считалась концепция Колина Чепмена. В сконструированном им Lotus использовались мягкие юбки, неподвижно закрепленные к боковым понтонам.

Правда у этой концепции было два существенных недостатка.
- Во-первых, юбки постепенно стирались, что приводило к снижению прижимной силы.
- Во-вторых, когда одна сторона болида приподнималась (например при атаке высокого поребрика) то юбка не могла это отработать, и происходила разгерметизация днища с полной потерей прижимной силы.
Следующий шаг по эволюционной лестнице сделал Харви Постлтуэйт (Wolf), в 1978 году представивший жесткие и подвижные (вверх-вниз) юбки.
В концепции Дока Харви мини-юбки могли «отслеживать» профиль дорожного полотна, тем самым компенсируя как износ, так и негативный эффект от атаки поребриков. Но и здесь конструкторов подстерегала опасность! Неожиданно выяснилось, что из-за попадающей на них грязи подвижные мини-юбки зависают в самый неподходящий момент. Что так же ведет к полной потере прижимной силы! Которая, стоит отметить, была просто огромной.
May the Downforce be with you
Что бы сдержать безудержный рост скоростей, сохранить здоровье пилотам, а так же предотвратить аварии из-за зависаний подвижных юбок, в 1981 году FISA запретила их использование. Более того, Автоспортивная федерация предписала использовать минимальный дорожный просвет на уровне 60 мм. Что, по их замыслу, умножало граунд-эффект на ноль. Правда, чиновники федерации кое о чем забыли… В частности, что профиль днища сохранил конфигурацию с тоннелями Вентури! То есть, в 1981-82 годах граунд-эффект в Формуле-1 остался в том виде, в каком его реанимировали в 2022 году. Тем не менее прижимную силу это действительно снизило.

Все приняли новые правила игры. Все, кроме Колина Чепмена и Гордона Марри!
️ Чепмен представил Lotus 88 с двойным шасси.
️ Марри придумал Brabham BT49С с гидропневматической подвеской.
В случае с Lotus все было очень сложно! Ведь болид Чепмена имел два шасси. Вкратце, суть концепции была в следующем: подвеска и двигатель по-прежнему крепились к «механическому шасси». Но аэродинамическая нагрузка на эту часть болида не передавалась! Ее принимало на себя «аэродинамическое шасси», по сути — кузов с рамой и крыльями, одетый поверх настоящего шасси. Давление от «аэрошасси» передавалась непосредственно на подвеску, через дополнительные амортизаторы. Но амортизаторы были нужны исключительно для подъема или опускания «аэрошасси» под воздействием прижимной силы.
В правилах говорилось, что любая часть оказывающая аэродинамическое влияние, должна быть установлена на полностью подрессоренной части автомобиля. Поэтому, как мы предположили, второй кузов должен иметь систему подвески. Чтобы людям было проще понять о чем речь, мы решили назвать это «автомобиль с двойным шасси», а не с двойным кузовом. Питер Райт
Гордон Марри придумал более простое решение. Но рассуждал южноафриканский конструктор так же, как и Питер Райт.
Если в регламенте написано, что дорожный просвет должен составлять 6 сантиметров, но измерить его возможно только в боксах, то значит на трассе просвет может быть любым!
Так появилась концепция «приседающей» гидропневматической подвески. По принципу работы напоминавшая подвеску Citroen, только без возможности регулирования. Суть ее работы заключалась в следующем:
️ Машина обладала статичными юбками, расположенными на разрешенной высоте 60 мм от дорожного полотна.
️ Гидропневматическая система подвески была рассчитана на определенную внешнюю нагрузку
️ Как только давление от прижимной силы достигало определенного значения, жидкость вытесняла воздух в расширительный бачок.
️ Машина приседала, юбки касались асфальта, и обеспечивали граунд-эффект!
️ При снижении давления подвеска возвращалась в исходное положение.

Первые тесты этой машины наверняка довели Гордона Марри до нервного срыва! Ведь подвеска категорически не желала работать так, как задумано. Довольно часто машина отказывалась подниматься обратно, причем иногда какой-то одной стороной. А то и вовсе лишь одним колесом! Но после того как систему довели до ума, Brabham BT49C полетел.
У BT49C было больше прижимной силы чем у любого его конкурента. И все из-за граунд-эффекта! Мы могли гоняться без переднего крыла вообще, да и сзади его, можно сказать, не было. Гордон Марри
Естественно что когда подвеска находилась в «боевом положении» ни о какой амортизации речь не шла — подвеска была сжата полностью!
Остальные команды подозревали что Brabham мухлюет, но доказать ничего не могли. В конечном итоге про «чит Марри» узнали. После чего конструкторы других команд начали приспосабливать аналогичные системы к своим машинам. Справочно: ход подвески Brabham BT49C составлял всего 19 миллиметров! Гоняться на таких машинах стало реально тяжело и опасно.
В Монце дело было настолько плохо, что все удары ощущались одновременно в позвоночнике и в голове, от боли и слепой ярости можно было взвыть. О настройке машины нечего было и говорить, речь шла о ground effect, а не о поведении на дороге, что делало техническую роль гонщика незначительной. Наша работа заключалась в скачках, подобно диким ослам. Слава богу, все это закончилось в 1982 году, мы получили новый регламент и снова приличные машины. Ники Лауда.
Чтобы окончательно избавиться от граунд-эффекта, с 1983 года FISA предписала использовать только плоское днище. Но, как это часто бывает, вскоре конструкторы нашли пру лазеек.
Продолжение следует…