Γιατί η συζήτηση για τον σκελετό των ελαστικών μπορεί να είναι τόσο σημαντική...

Αναμφισβήτητα ένα από τα πιο hot θέματα της φετινής σεζόν είναι η Pirelli και τα ελαστικά με τα οποία εφοδιάζει τις ομάδες της F1 τα τελευταία χρόνια.

Το μείζον ζήτημα, για το οποίο γίνεται η περισσότερη συζήτηση, είναι τα άστατα και ακραία μερικές φορές χαρακτηριστικά συμπεριφοράς τους και ειδικά η πολλές φορές απρόβλεπτη και απότομη πτώση της απόδοσής τους, εξαιτίας της θερμικής κατάρρευσής τους, γνωστής και ως degradation, μετά το πέρας κάποιων θερμικών κύκλων λειτουργίας τους, ειδικά πάνω από μία θερμοκρασία-όριο, δίχως γυρισμό.

redbull tires 2013

Αυτό το θέμα έχει αποτελέσει μεγάλη πρόκληση για τις ομάδες και ειδικά για τις ιδανικές ρυθμίσεις σε κάθε πίστα, τόσο ανάρτησης, πιέσεων, αλλά και αεροδυναμικής απόδοσης, με την Red Bull μάλιστα σε κάποιους αγώνες να μην επιλέγει την μέγιστη αεροδυναμική απόδοση που μπορεί να προσφέρει το μονοθέσιό της, ώστε να προσπαθήσει να κρατήσει «ευτυχισμένα» τα Pirelli κατά τον αγώνα.

Πέρα από το παραπάνω όμως ευρέως γνωστό θέμα με τα ελαστικά, φαίνεται να υπάρχει και μία άλλη διάσταση της επίδρασής τους στην απόδοση των μονοθεσίων.

Εν γένει, τα ελαστικά εκτός από την καθοριστική τους επιρροή στη σχεδίαση της γεωμετρίας και κινηματικής της ανάρτησης και του υπολογισμού της δυναμικής συμπεριφοράς ενός μονοθεσίου, επηρεάζουν καθοριστικά την ροή αέρα γύρω τους και πως αυτή αλληλεπιδρά με τις αεροδυναμικές διατάξεις του μονοθεσίου. Και όλα αυτά όχι μόνο στατικά φυσικά, αλλά κυρίως δυναμικά και συνεχώς μεταβαλλόμενα κατά την κίνηση του μονοθεσίου και ειδικά όταν βρίσκεται σε στροφές, όπου λόγω της ανάπτυξης μεγάλων δυνάμεων στην επιφάνεια επαφής τους με το δρόμο, παραμορφώνονται ολόκληρα κατά τον εγκάρσιο άξονα, κοινώς μέσα-έξω ως προς τη ζάντα και το υπόλοιπο μονοθέσιο.

ferrari tires 2013

Γενικά τα ελαστικά κάθε εφαρμογής έχουν μία ελαστικότητα στον σκελετό τους, τόσο κατακόρυφα, λειτουργώντας ως ελατήριο, όσο και εγκάρσια και διαμήκη, με την εγκάρσια που είναι η πιο καθοριστική, και να φαίνεται κατά την μετατόπιση όχι μόνο του πέλματος, αλλά και ολόκληρου του σκελετού του ελαστικού κατά την ανάπτυξη πλευρικών δυνάμεων στις στροφές.

Ειδικά στα φετινά Pirelli αυτές οι ελαστικότητες είναι πλέον στον υπερθετικό βαθμό. Δηλαδή τα ελαστικά δεν έχουν μόνο μαλακό σκελετό κατακόρυφα, λειτουργώντας ως το βασικό ελατήριο ειδικά της εμπρός ανάρτησης που «παίρνει» την μεγαλύτερη παραμόρφωση, αλλά είναι μαλακότερα και πιο ενδοτικά στον εγκάρσιο άξονα. Όλοι θα έχετε παρατηρήσει slow motion πλάνα από μονοθέσια να περνάνε πάνω από κερμπ όπου όλο το ελαστικό ταλαντώνεται για πολλά χιλιοστά δεξιά αριστερά ως προς τη ζάντα και θα έχετε δει φωτογραφίες από μονοθέσια σε γρήγορες καμπές μεγάλων πλευρικών επιταχύνσεων, όπου τα ελαστικά φαίνονται εύκολα οπτικά να έχουν μεγάλη μετατόπιση προς το εσωτερικό των μονοθεσίων.

Δηλαδή τα ελαστικά δεν έχουν μόνο μαλακό σκελετό κατακόρυφα, αλλά είναι και πιο ενδοτικά στον εγκάρσιο άξονα.

Τα παραπάνω χαρακτηριστικά μετατοπίσεων των ελαστικών, επηρεάζουν σε σημαντικό βαθμό τόσο το ύψος του μονοθεσίου από το έδαφος, όσο και τις αποστάσεις που τα ελαστικά έχουν κατά κύριο λόγο ως προς την εμπρός πτέρυγα και το τελευταίο κομμάτι του πατώματος μαζί με τον διαχύτη, όπου οι ομάδες προσπαθούν να στέλνουν και τα καυσαέρια, δημιουργώντας εικονικά τοιχώματα και εν δυνάμει επέκταση του διαχύτη προς τα πίσω.

mclaren tires 2013

Βέβαια οι παραπάνω παράμετροι αλληλεπίδρασης ελαστικών και αεροδυναμικής δεν είναι νέα ανακάλυψη. Κάθε χρονιά οι ομάδες λαμβάνουν υπόψη τους κυρίως μέσω δεδομένων από τις προμηθεύτριες εταιρίες ελαστικών, τα χαρακτηριστικά παραμορφώσεών τους και με αυτά σχεδιάζουν τις αεροδυναμικές διατάξεις των μονοθεσίων και κατασκευάζουν επίσης και μοντέλα ελαστικών υπό κλίμακα για να χρησιμοποιηθούν στη σήραγγα.

Κάπου εδώ αρχίζει όμως το πρόβλημα. Σύμφωνα με διαρροές από κάποιες ομάδες εδώ και καιρό, σε συνδυασμό με προσωπικές μας εκτιμήσεις, φάνηκε ότι ειδικά για τα φετινά ελαστικά, η περιγραφή των χαρακτηριστικών παραμορφώσεών τους από την Pirelli δεν ήταν τόσο ακριβής.

Κοινώς, κάποιες ομάδες (McLaren, Williams), σχεδίασαν το αεροδυναμικό πακέτο των μονοθεσίων τους για λιγότερο μαλακούς σκελετούς ελαστικών, δηλαδή για μικρότερες μετατοπίσεις τους υπό φορτίο και επομένως για μικρότερες μεταβολές των αποστάσεων τους από κοντινές αεροδυναμικές διατάξεις. Ως αποτέλεσμα ήδη από τις χειμερινές δοκιμές βρέθηκαν «χαμένες» με την ανεξήγητη έλλειψη αεροδυναμικής απόδοσης και κυρίως με την μεγάλη απόκλιση μεταξύ υπολογισμών/σήραγγας και πραγματικότητας.

Κοινώς, κάποιες ομάδες σχεδίασαν το αεροδυναμικό πακέτο των μονοθεσίων τους για λιγότερο μαλακούς σκελετούς

H τελευταία πρόταση θυμίζει και τα περσινά προβλήματα της Ferrari, η οποία για καιρό δεν μπορούσε να κατανοήσει την απόκλιση αεροδυναμικής συμπεριφοράς μεταξύ υπολογισμών και πίστας.

Κάπου εδώ έρχεται να «κολλήσει» και μία άλλη διαρροή, ότι για αυτόν το λόγο, αλλά και για λόγους καλύτερης κατανόησης και μελέτης του degradation, κάποιες ομάδες (Ferrari, Lotus, Force India) ήδη από πέρυσι αποφάσισαν να προβούν μέσω αντίστροφης σχεδίασης (reverse engineering) στην κατασκευή μοντέλων των ελαστικών της Pirelli. Δηλαδή από ένα πραγματικό ελαστικό και με διάφορες μελέτες/υπολογισμούς κατέληξαν σε δικά τους υπολογιστικά μοντέλα προσομοίωσης τόσο της συμπεριφοράς των ελαστικών από άποψη παραγωγής δυνάμεων/κρατήματος και πτώσης απόδοσης (degradation), όσο και βασικά της δομικής αντίδρασής τους κατά την επιβολή φορτίων και των πολύ σημαντικών -όπως είπαμε- μετατοπίσεών τους. Έτσι μπορούσαν για τη σχεδίαση των φετινών μονοθεσίων να «τρέξουν» εύκολα διάφορα σενάρια σκληρότητας σκελετών και να μελετήσουν την επίδρασή τους στην αεροδυναμική.

force india tires 2013

Τροφή και εν μέρει επιβεβαίωση σε όλο αυτό το σενάριο έδωσαν τα δύο τελευταία GP, όπου στις ελεύθερες δοκιμές και στις κατατακτήριες χρησιμοποιήθηκαν βρόχινα και ενδιάμεσα ελαστικά. Και οι δύο αυτοί τύποι έχουν διαφορετικό και σκληρότερο σκελετό από τα σλικ για διάφορους λόγους, κυρίως για να υπάρχει μικρότερη μείωση του ύψους των μονοθεσίων υπό μεγάλη κάθετη δύναμη προς αποφυγή υδρολίσθησης. Σκληρότερος σκελετός σημαίνει μικρότερες παραμορφώσεις και μετατοπίσεις των πλαϊνών των ελαστικών ως προς το μονοθέσιο και προφανώς και μικρότερες μεταβολές στις αποστάσεις τους από τα αεροδυναμικά στοιχεία των μονοθεσίων.

Σκληρότερος σκελετός σημαίνει μικρότερες μεταβολές στις αποστάσεις από τα αεροδυναμικά στοιχεία των μονοθεσίων.

Σε αυτές τις συνθήκες λοιπόν και «εκ θαύματος», συγκεκριμένα οι Williams, McLaren και Toro Rosso, φαίνονταν να βελτιώνονται σημαντικά, με αποκορύφωμα την 3η θέση του Bottas στις κατατακτήριες του Καναδά, ο οποίος με σλικ την μέρα του αγώνα έχανε τις θέσεις σαν να δεχόταν γύρο.

Σε αυτά τα πλαίσια, τουλάχιστον οι δύο βρετανικές ομάδες, δείχνουν πλήρως χαμένες ως προς την ακριβή αιτία και κυρίως τον τρόπο λύσης της έλλειψης απόδοσής τους, φέρνοντας διάφορα νέα αεροδυναμικά κομμάτια τα οποία δε βελτιώνουν την κατάσταση, δείχνοντας ότι υπάρχει κάτι πολύ θεμελιώδες που έχει υπολογιστεί λανθασμένα από την αρχή της σχεδίασης των μονοθεσίων τους.

williams tires 2013

Κλείνοντας, το αν όντως ισχύει όλο αυτό το σενάριο/εκτίμηση μπορεί να μην το μάθουμε ποτέ και για διάφορους λόγους.
Ποιος φταίει για όλο αυτό; Καλή ερώτηση, αλλά χωρίς σίγουρη απάντηση.

Κάποιος θα μπορούσε να πει, ότι ευθύνεται η Pirelli για το ότι δεν παρέχει επαρκή και ακριβή στοιχεία για τις παραμορφώσεις των ελαστικών της. Από την άλλη, κάποιος θα μπορούσε να πει ότι ευθύνονται όσες ομάδες δεν προχώρησαν σε διεξοδική μελέτη και κατασκευή δικών τους μοντέλων για τα ελαστικά.

Κάποιος θα μπορούσε να πει ότι η Pirelli δεν παρείχε ακριβή στοιχεία για τις παραμορφώσεις των ελαστικών της

Όπως και να έχει, το μόνο σίγουρο είναι ότι η εποχή της Pirelli έχει φέρει για τα καλά στο προσκήνιο την πολύπλευρη σημασία των ελαστικών στη σχεδίαση και συμπεριφορά των αγωνιστικών οχημάτων.