Elk minuut detail aan de buitenkant van hoogwaardige consumentenauto's zoals een McLaren 620R en professionele raceauto's zoals een IndyCar- of Formule 1-auto is ontworpen om mechanische fysica in het voordeel van de bestuurder te laten werken. Elke millimeter carrosserie maakt een verschil in hoe het voertuig rijdt en presteert, en de relatie van de auto tot de lucht die hij doorsnijdt, is van het grootste belang. Een cruciaal onderdeel van deze relatie is downforce, die kan worden benut en toegepast door aerodynamische onderdelen in de vorm van de auto. De wetenschap van downforce kan behoorlijk diep gaan, maar we zijn hier om een overzicht te geven van wat het betekent en een overzicht te geven van waarom het belangrijk is om de uitvoering te stimuleren.
Om neerwaartse kracht in slechts een paar woorden te definiëren:het is de verticale belasting die wordt gecreëerd door de aerodynamische onderdelen van een voertuig terwijl het in beweging is. Om het nog verder in te korten:de uitwendige componenten van een auto splitsen, leiden en richten de luchtstroom op een manier die het voertuig naar beneden duwt en de tractie en stabiliteit verhoogt. Frontsplitters, canards (ook bekend als duikvliegtuigen), achterspoilers, voorspoilers, die enorme verstelbare luchtfolies die Chaparral vroeger op hun stoere Can Am-raceauto's aanbracht, en andere aerodynamische onderdelen zorgen allemaal voor downforce. Downforce houdt auto's op de weg op snelheid en zorgt ervoor dat de banden stevig op de weg worden gedrukt voor maximale grip.
Het coole aan downforce is dat het zowel bij hoge als bij lage snelheden kan worden gebruikt in verhouding tot de mogelijkheden van het voertuig. Downforce wordt vaak geassocieerd met rijden op hoge snelheid, vooral in bochten, zoals een IndyCar die elk klein beetje grip nodig heeft dat hij kan opbrengen terwijl hij door het Long Beach Grand Prix-circuit rijdt. Het door Dallara ontworpen chassis is een goed voorbeeld vanwege het zware gebruik van aerowork.
Downforce speelt echter ook in op prestaties bij lage snelheden - daarom zie je vaak zwaar aangepaste autocross-auto's met enorme vleugels. Ondanks dat autocrosscursussen vaak lage snelheidssecties hebben in hun krappe banen, kunnen auto's met vleugels die veel oppervlakte hebben die lucht nog steeds gebruiken om geplant te blijven en duizendsten van een seconde van hun looptijd te scheren.
Afhankelijk van de omstandigheden en het soort rijgedrag kunnen voertuigen te veel neerwaartse druk hebben, of zelfs ongebalanceerde neerwaartse kracht. Vanwege het extra gewicht dat wordt veroorzaakt door neerwaartse kracht, kan een onjuist afgestelde vleugel of spoiler te veel luchtweerstand veroorzaken en de auto vertragen, vooral als de auto niet voldoende vermogen-gewichtsverhouding heeft. Dit is de reden waarom elke vleugel die zijn gewicht in grip waard is, verstelbaar is, wat betekent dat je de hoek kunt veranderen waaronder lucht contact maakt en eroverheen beweegt. Sommige kunnen op twee of drie manieren worden aangepast, terwijl veel professionele toepassingen op meer dan 10 manieren kunnen worden aangepast. Veel andere onderdelen van de aerodynamische kit van een raceauto zijn ook verstelbaar, vooral bij de neus.
Downforce is essentieel in bochten en tijdens het remmen. Voor circuits met meer rechte stukken en minder technische secties op lage snelheid, is de hoek van de verschillende downforce-toevoegende componenten van de auto niet zo belangrijk, wat betekent dat ze gepositioneerd zijn om nog steeds downforce te produceren zonder zoveel weerstand te veroorzaken. Voor circuits met meer lage snelheden, technische secties en minder rechte stukken, zullen deze componenten worden gepositioneerd met een grotere hoek om meer neerwaartse kracht toe te voegen om de bochten en remgrip te vergroten, aangezien luchtweerstand minder een probleem is.
Evenwicht tussen downforce is ook cruciaal. Als een auto een enorme vleugel aan de achterkant heeft en geen splitter aan de voorkant om hem voorin in evenwicht te houden, kan de auto onderstuur vertonen omdat de achtervleugel de voorkant ontlaadt en cruciale grip steelt. Afstelling van de ophanging heeft hier ook een hand in, maar dat bewaren we voor een toekomstige blog.
Downforce is een cruciaal onderdeel van prestatiegericht rijden en heeft zelfs stabiliteitsverbeterende voordelen voor straatauto's, zoals de integratie in de originele Audi TT om de achterkant in toom te houden. We hopen dat je deze basisuitleg goed vindt en dat je hem volgt terwijl we in de toekomst meer over aerodynamica bespreken.
In deze korte clip legt profcoureur Nelson Piquet Jr. de basisaërodynamica van een Formule E-auto uit en hoe downforce van toepassing is op die raceauto's.
A . Er is altijd een compromis tussen downforce en luchtweerstand, en het komt allemaal neer op het chassis dat wordt gebruikt en de baan waarop het rijdt. Als de auto veel downforce heeft, zal deze op een recht stuk afremmen.
A . Over het algemeen wel ja! Maar te veel kan leiden tot weerstand, waardoor de auto langzamer gaat rijden en het brandstofverbruik daalt.
A . Dit betekent dat de auto meer snelheid heeft op de rechte stukken, maar minder grip in de bochten. Het tegenovergestelde is hoge downforce.
A. Occam's Racer heeft een geweldige uitleg over hoe de neerwaartse kracht van een vleugel wordt berekend, met behulp van de vergelijking:neerwaartse kracht =1/2p * A * Cl * V^2. Het bevat een aantal handige links om ook door te gaan met het uitzoeken van wetenschappelijke metingen. Om wat dieper te duiken, heeft Formula1-Dictionary.net een grondige uitleg over het berekenen van de totale downforce van een voertuig.
