داون فورس یا نیروی رو به پایین یک عنصر جدایی ناپذیر برای خروج سریع یک ماشین فرمول یک از پیچ ها است و تیم های فرمول یک سعی می‌کنند به میزان حداکثر تولید آن در خودروی خود برسند.
داون فورس چیست؟
داون فورس یک عنصر عمودی از نیرو های آیرودینامیکی است که در خودرو ایجاد میشود.
همانطور که ماشین حرکت می کند، نیروی رو به پایین ماشین را به سمت زمین هل می دهد.
از نظر آیرودینامیکی در واقع سه نیرو در خودرو وجود دارد: نیروی رو به پایین، نیروی درگ و نیروهای جانبی دیگر.
بدون شک داون فورس در عملکرد خودرو سهم بسیار ویژه ای دارد زیرا هرچه بیشتر بتوانیم خودرو را به سطح زمین نزدیک کنیم داون فورس بیشتری تولید میشود و عملکرد ماشین در پیچ ها بهتر و در مجموع بالانس و هندلینگ نیز بهبود پیدا میکند.
وقتی میزان نیروی رو به پایین تغییر می کند، رانندگان می توانند آن را در عملکرد ماشین احساس کنند.
کاهش میزان نیروی رو به پایین باعث می شود که خودرو بیشتر به سر بخورد، عقب ماشین پایداری و ثبات کمتری دارد، اما در مسیرهای مستقی درگ کمتری دارید.
با میزان نیروی رو به پایین بیشتر، راننده در حال راندن ماشین احساس میکند که ثبات و پایداری بیشتری دارد اما در مسیرهای مستقیم احساس میکند که یک چتر نجات در پشت ماشین خود بسته است.
برای فهمیدن تقریبی میزان نیروی رو به پایین این خودروهای نسل فعلی، تقریباً مشابه قوانین قدیمی است. با سرعت ۱۵۰ کیلومتر در ساعت، خودرو به اندازه وزن خود نیروی رو به پایین تولید می کند.
وقتی ماشینی در مسیری به انتهای سرعت خود برسد، احتمالاً میزان داون فورس، سه یا چهار برابر وزن ماشین است.
همه فرض می کنند که هر چه پیچ سریعتر باشد، نیروی رو به پایین مهمتر است، جایی که میزان داون فورس در بیشترین مقدار خود است اما از آنجایی که خودروها زمان زیادی را در شرایط سرعت کم و متوسط می گذرانند، بیشترین مقدار از دست دادن زمان در پیست ها این نقاط است، بنابراین نیروی رو به پایین در پیچ های سرعت متوسط و کند در واقع مهمترین چیز است.
اگر تیمی بتواند خودرو را در پیچ های سرعت متوسط و کند بیشتر به زمین بچسباند در ورودی‌ها و خروجی‌ها از پیچ‌ها، چسبندگی و بالانس بهتری خواهد داشت.
کدام قسمت های خودرو نیروی رو به پایین تولید می کنند؟
اکثر نیروی رو به پایین در این نسل، توسط کف خودرو تولید میشود اما بال های جلو و عقب نیز سهم بزرگی دارند.
هر دوی این بال ها از خودرو از نظر تولید میزان نیروی رو به پایین به طور آسانی تغییر می‌کنند زیرا می‌توانید زاویه بال جلو یا عمق لود و زاویه فلپ بال عقب را تغییر دهید تا میزان نیروی رو به پایین متفاوتی تولید شود.
با این حال، در حالی که این عناصر تولید کننده داون فورس آشکار هستند، کل خودرو در حال تولید نیروی رو به پایین است.
هر سطح و قطعه ای که جریان هوا با آن تماس پیدا میکند به نحو خود نیروی رو به پایین ایجاد می کند.
ترفند مهندسان این است که با هماهنگ کردن هر سطح و همه اجزای ماشین بیشترین نیروی رو به پایین را در ماشین تولید کنند.
چگونه یک پکیج برای تولید داون فورس ایجاد کنیم؟
اولین قدم برای ساخت و توسعه یک بسته آیرودینامیکی تولید داون فورس این است که شروع به فکر کردن در مورد چگونگی عبور ساختار های جریان هوا کنیم بنابراین باید مشخص کنیم ساختار های جریان هوا از کدام قسمت ماشین عبور کنند، یکی از تکنیک های امروز تیم ها اندرکات است.
اولین قدم استفاده از دینامیک سیالات (CFD) است، با آن می‌توان چند هندسه از بدنه و شاسی ماشین خود را امتحان کرد و دید چه چیزی موفقیت آمیز بوده است.
سپس اگر در (CFD) به نتایجی که به دنبال آن هستیم دست پیدا کنیم، تصمیم می گیریم آن را به مرحله بعد یعنی تونل باد ببریم و دنبال چه چیزی باشیم.
در پیست، ماشین حرکت میکند و هوا روی آن در جهت های مختلف جریان پیدا میکند، اما در تونل باد، این حرکت برعکس میشود چون ماشین ثابت است.
این همان حرکت نسبی است که بین شبیه ساز و پیست شبیه سازی میشود و وجود دارد.
با توجه به محدود بودن تست ها در پیست در فرمول یک، تونل باد یک ابزار حیاتی برای تیم ها است.
به دلیل محدودیت‌های ایجاد شده توسط قوانین فرمول یک، مقدار زمان استفاده از دینامیک سیالات (CFD) و تونل باد که به هر تیم داده میشود بستگی به مقام و رده ای دارد که آنها در جدول قهرمانی سازندگان به پایان می‌رسانند.
هنگامی که یک قطعه با در تونل باد آزمایش شد و نتایج دلگرم کننده ای داشت، سپس در دست تولید قرار می‌گیرد و روی ماشین نصب میشود.
چه عوامل خارجی بر نیروی داون فورس تأثیر می گذارد؟
یکی از تأثیرات خارجی کلیدی بر عملکرد خودرو، آب و هوا، به ویژه باد است.
عملکرد آیرودینامیکی خودرو بسیار به باد حساس است، بنابراین تغییر در جهت یا سرعت باد می تواند بر نحوه کنترل خودرو و بالانس آن تأثیر به سزایی بگذارد.
اگر باد در جهتی مخالف بر روی ماشین بوزد باعث کند شدن در مستقیمی میشود اما باعث میشود میزان نیروی رو به پایین بیشتر شود زیرا باد ارتفاع ماشین نسبت به سطح زمین را کاهش می‌دهد بنابراین در پیچ خودرو عملکرد بهتری دارد.
و برعکس آن اگر باد جهتی موافق داشته باشد، ماشین در مستقیمی سریعتر و در پیچ ها کند تر میشود.
عامل مهم دیگر ارتفاع از سطح دریا است، زیرا بر چگالی هوا، میزان ذرات و درشت یا کوچک بودن آن ها تأثیر می گذارد.
در پیستی مانند مکزیک، ارتفاع از سطح دریا بسیار زیاد است، بنابراین چگالی هوا کم است، به این معنی که ذرات هوای کمتری برای کشاندن ماشین به زمین وجود دارد.
بنابراین در پیست مکزیک می‌توانید از بالا ترین میزان تولیدی داون فورس توسط بال عقب استفاده کنید همانند موناکو یا مجارستان، اما سطح درگ همانند مونزا است.
دیدگاهتان را بنویسید