Всем, кому хотя бы раз приходилось видеть гонки на машинах с открытыми колёсами, наверняка знакомо странное, но довольно интересное направление — аэродинамика гоночных шлемов. Особенно хорошо её особенности знакомы тем, кто сам выступал в шифтер-карте или небольших формульных машинах: ещё подростком легко было посмотреть на шлем с многочисленными накладками, воздуховодами и спойлерами и решить, что именно такой обязательно нужен для быстрых заездов.
Но возникает вполне закономерный вопрос: действительно ли все эти аэродинамические элементы работают?
YouTube-автор Оскар Савицки занимается анализом аэродинамики различных гоночных машин, уделяя особое внимание картингу. В одном из его видео он исследовал влияние спойлеров на шлеме. Полученные результаты интересны хотя бы потому, что позволяют взглянуть на привычные элементы гоночной экипировки не как на декоративные детали, а как на полноценные аэродинамические устройства.
Что именно пытаются изменить спойлеры
Цель аэродинамики шлема не всегда очевидна. Многие гонщики выбирают дорогие модели именно из-за эффектных накладок и спойлеров, предполагая, что они должны сделать шлем более обтекаемым и тем самым увеличить скорость. Однако моделирование показывает несколько иную картину. Основная задача таких элементов заключается не в заметном уменьшении сопротивления воздуха, а в снижении подъёмной силы.
На высокой скорости шлем фактически превращается в своеобразный «парус», принимающий на себя поток встречного воздуха. Тот, кто разгонял шифтер-карт до 125 миль/ч, прекрасно представляет, насколько сильным может быть это воздействие. Похожее ощущение знакомо и мотоциклистам, хотя положение тела на мотоцикле существенно отличается от посадки пилота карта. Поэтому положение головы и всего тела напрямую влияет на характер подъёмной силы и сопротивления.
Аэродинамические расчёты показывают, что подбородочный и задний спойлеры способны заметно уменьшать подъёмную силу и устранять ощущение своеобразного «подсасывания» на большой скорости.
Как работают два спойлера
Подбородочный элемент выполняет сразу несколько задач. Он помогает распределять воздушный поток вокруг головы более равномерно, а при определённом положении головы способен заметно отклонять поток от шеи пилота.
Особенно эффективным такой спойлер становится, когда гонщик сильнее прячется за рулём или опускает подбородок во время движения на высокой скорости.
При этом верхний или задний спойлер работает вместе с подбородочным элементом, уменьшая разницу давления между передней и задней частями шлема. То же явление можно рассматривать через распределение давления между верхней и нижней поверхностями.
Упрощённо принцип можно представить следующим образом:
- подбородочный спойлер ограничивает воздействие потока и помогает уменьшить подъёмную силу;
- верхний или задний спойлер одновременно способствует дополнительному воздействию вниз.
В результате оба элемента работают не столько на увеличение максимальной скорости, сколько на изменение поведения шлема в воздушном потоке.
Почему шлем всё-таки не становится заметно быстрее
Именно здесь результаты моделирования расходятся с распространёнными ожиданиями гонщиков.
Обычно дорогой шлем с большим количеством аэродинамических элементов приобретают с мыслью, что он позволит лучше рассекать воздух и снизит сопротивление. Кажется логичным: если шлем стал более аэродинамичным, значит, машина должна ехать быстрее.
Однако расчёты не показывают существенного уменьшения сопротивления воздуха, которое могло бы подтвердить такое предположение.
Зато подъёмные силы на высокой скорости действительно существуют, и их влияние нельзя игнорировать.
Снижение этой нагрузки способно дать пилоту совершенно другие преимущества:
- более чёткое зрение на высокой скорости;
- больший комфорт во время движения;
- ощущение большей безопасности;
- возможность лучше сосредоточиться непосредственно на управлении.
Таким образом, главный эффект гоночных спойлеров на шлеме заключается не в превращении пилота в более «скользкий» объект, который способен ехать быстрее за счёт снижения сопротивления.
Их смысл скорее в том, чтобы контролировать воздушные силы, действующие на голову гонщика.
На высокой скорости это имеет вполне практическое значение. Если шлем меньше тянет вверх и поток воздуха организован вокруг головы более предсказуемо, пилоту проще сохранять концентрацию и контролировать автомобиль.
Поэтому эффектные аэродинамические элементы на гоночном шлеме нельзя считать исключительно декоративными. Они действительно способны влиять на поведение шлема в потоке воздуха. Просто работают они не совсем так, как многие ожидают.
Главный результат — не заметная прибавка к скорости и не радикальное снижение сопротивления, а уменьшение подъёмной силы и связанного с ней дискомфорта на высокой скорости.