Pedeorelha | Wie hilft Abtrieb einem NASCAR-Rennwagen?

Cameron Merritt
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Richard Petty fuhr diesen Plymouth Superbird 1970 im Daytona 500. Der riesige Heckflügel und das spitze Frontend des Superbird verschafften ihm einen beachtlichen aerodynamischen Vorteil. RacingOne / -Getty Images

-Wenn Sie wirklich etwas über Abtrieb im NASCAR-Rennsport lernen möchten - und das vermuten wir, seit Sie diesen Artikel gelesen haben,

Sie tun dies - ein logischer Ort, an den Sie sich wenden sollten, wäre NASCAR selbst.

Tatsächlich hat NASCAR ein ziemlich praktisches Glossar gängiger Rennbegriffe zusammengestellt, darunter eines für Abtrieb. Grundsätzlich heißt es, dass der Luftdruck, der sich über die verschiedenen Oberflächen eines Rennwagens bewegt, "Abtrieb" oder erhöhtes Gewicht erzeugt. Und während Abtrieb die Reifenhaftung und die Kurvengeschwindigkeit erhöht, gibt es einen erheblichen Kompromiss - größerer Abtrieb erhöht auch den Luftwiderstand, wodurch die Geschwindigkeit auf Anhieb verringert wird [Quelle: NASCAR.com].

-In der Vergangenheit konnten NASCAR-Teams wild unterschiedliche Fahrzeuge fahren. In der Tat; Jeder teilnehmende Hersteller hatte sein eigenes, etwas einzigartiges und erkennbares Erscheinungsbild. In den letzten Jahren hat NASCAR jedoch versucht, das Spielfeld durch Standardisierung der Körperform auszugleichen, die Rennteams zum Wettbewerb bringen dürfen. Daher ist die Karosserie jedes NASCAR Sprint Cup-Rennwagens unabhängig vom Hersteller identisch - natürlich mit Ausnahme des Lackes.

NASCARs Car of Tomorrow ist das aktuelle Design, das ausschließlich bei NASCAR Sprint Cup-Rennen verwendet wird. Das Design erhöht die Sicherheit für den Fahrer, da die Autos jedes Jahr schneller und schneller fahren. Mit zunehmender Geschwindigkeit muss jedoch aus Sicherheitsgründen auch der Abtrieb zunehmen. Der zusätzliche Abtrieb erhöht den Luftwiderstand, wodurch das Auto langsamer wird.

-Scheint dies ein nie endender Kampf der Physik zu sein? Nun, es ist. Wir werden uns auf der nächsten Seite diese Kräfte ansehen, die sich auf einen NASCAR-Rennwagen beziehen.

In NASCAR lässt das Nose-to-Tail-Rennen keinen Raum für Fehler eines Fahrers. Chris Graythen / Getty Images

-Ähnlich wie Geometrie und Billard eng miteinander verbunden sind, gibt es im NASCAR-Rennsport eine Menge Physik - oder eigentlich jede Form von Autorennen. Wenn Sie sich auf einfache Weise einige der Schlüsselfaktoren in NASCAR merken möchten, denken Sie einfach an die drei Ds - Abtrieb, Ziehen und Zeichnen.

Abtrieb wird dadurch erzeugt, dass sich die Luft über die Oberseite des Fahrzeugs bewegt und es in Richtung der Fahrbahnoberfläche nach unten drückt. Abtrieb erhöht den Luftwiderstand. Der Luftwiderstand ist die Widerstandskraft, die das Fahrzeug durch gegen ihn drückende Luft erfährt, und das zusätzliche Gewicht, das durch den Abtrieb entsteht. Fahrer können den Luftwiderstand auf der Rennstrecke durch Zeichnen verringern. Beim Zeichnen steckt Fahrer B die Nase seines Autos fast unter die hintere Stoßstange des Autos von Fahrer A, um den Luftstrom über beide Autos zu verbessern. Manchmal hören Sie dieses Manöver, das als "Laufen von Nase zu Schwanz" bezeichnet wird.

Wenn es darum geht, die Reifen in den Kurven auf die Strecke zu bringen, ist der Abtrieb definitiv der wichtigste der drei Ds. Auf den langen, geraden Straßenabschnitten, die unmittelbar auf die Kurven folgen, ist der Abtrieb jedoch nicht ganz so wichtig. Dort wollen die Fahrer etwas weniger Abtrieb und damit auch etwas weniger Luftwiderstand. Es ist wirklich ein heikles Gleichgewicht. Ein Fehlen - oder sogar eine signifikante Reduzierung - des Abtriebs kann dazu führen, dass das Auto von der Fahrbahnoberfläche abhebt, ähnlich wie ein Flugzeug, das abhebt. Wie verhindert das Design eines NASCAR dies??

Die vordere Stoßstange eines NASCAR-Rennwagens ist sehr niedrig und auch breit. Es ist wirklich eher ein Luftdamm als ein Stoßfänger. Es lenkt die sich bewegende Luft über die Oberseite des Autos und nicht darunter. Dies erzeugt einen Bereich mit niedrigem Druck unter dem Auto und einen Bereich mit hohem Druck über dem Auto. Dies wird als negativer Auftrieb bezeichnet und ist genau das Gegenteil von der Funktionsweise eines Flugzeugs. Wo die Luft auf einem Flugzeugflügel nach oben drückt, drückt sie auf einem Rennwagen nach unten.

Die Idee ist, dass der größte Teil der Luft über die Oberseite des Autos strömt, um den Abtrieb zu maximieren. Hier kommt die Frontverkleidung ins Spiel. Die Nase des Autos ist so tief wie möglich und die vorderen Kotflügel sind weit ausgestellt, um die Luft nach oben und über das Auto zu drücken.

Das Problem ist, wie Sie vielleicht bereits herausgefunden haben, dass diese niedrige Nase mit ausgestellten Kotflügeln viel Frontfläche bietet, um durch die Luft zu drücken. Wie Sie sich vorstellen können, entsteht dadurch viel Luftwiderstand. Wenn Sie beim ersten Mal auf der Autobahn aus erster Hand demonstrieren möchten, was Luftwiderstand ist, strecken Sie Ihre Hand mit der Handfläche nach vorne aus dem Autofenster. So fühlt sich Drag an. Als nächstes neigen Sie Ihre Hand um 90 Grad, so dass Ihre Handfläche zur Straße zeigt. Sie werden den Unterschied sofort spüren. Wenn weniger Oberfläche dem Wind zugewandt ist, kann die Luft um Ihre Hand gleiten und die Luft viel leichter durchschneiden. Sie können auch den Winkel Ihrer Hand variieren, um ein Anheben (Anheben der Hand) oder Abtrieb (Eintauchen der Hand) zu verursachen. Das Ziehen ist also einfach genug, um mit der Hand eine Feinabstimmung vorzunehmen, aber wie sieht es mit der Feinabstimmung eines ganzen Rennwagens aus? Besonders eine, die mit Geschwindigkeiten von 322 km / h auf unterschiedlichen Streckenoberflächen und bei unterschiedlichen Wetterbedingungen fährt.

-Das Ausbalancieren von Abtrieb und Luftwiderstand innerhalb der Grenzen der von NASCAR genehmigten Karosserie ist ein Trick, mit dem die Teams einfach so gut wie möglich umgehen müssen. Eine Möglichkeit, wie Teams diese Kräfte auf der Strecke optimal nutzen können, besteht darin, das dritte D in den Mix aufzunehmen - das Zeichnen. Als nächstes werden wir uns das Zeichnen genauer ansehen.

Es ist leicht zu erkennen, wie niedrig der Splitter bei Jimmie Johnsons Auto Nr. 48 ist - die Unterkante ist neongrün. Harry How / -Getty Images

-Fahrer sagen immer, dass sie mehr Abtrieb in den Kurven wollen. Das bedeutet wirklich, dass sie maximale Klebrigkeit in den Ecken und minimalen Luftwiderstand auf den Geraden wünschen. Das ist schwierig - besonders wenn die Anpassungsteams den NASCAR Sprint Cup so klein machen dürfen.

Es gibt jedoch einige Feinabstimmungen, die die Teams vornehmen können, z. B. die Einstellung des Winkels des Heckspoilers. Je steiler der Winkel des Heckflügels ist, desto mehr Abtrieb kann er dem Heck des Fahrzeugs hinzufügen. Dadurch bleiben die Hinterreifen fest auf dem Bürgersteig gepflanzt. Am vorderen Ende spielt ein Teil, das als "Splitter" bezeichnet wird, eine ähnliche Rolle, um die Vorderräder am Boden festzuhalten. Der Splitter ist die Komponente, die Sie an der Vorderkante eines NASCAR-Rennwagens sehen. Es läuft über die gesamte Breite des Autos, ist einstellbar und sieht oft so aus, als ob es niedrig genug wäre, um die Fahrbahnoberfläche abzukratzen.

Es gibt Zeiten, in denen Teams so viel Abtrieb wie möglich anstreben. Zum Beispiel auf Straßenkursen mit vielen Kurven und sehr wenigen langen, geraden Streckenabschnitten. Durch geringfügige Änderungen am Heckflügel und am Frontsplitter kann der Abtrieb maximiert und der Grip des Fahrzeugs in den Kurven erhöht werden.

-Die meisten Rennen im NASCAR-Zeitplan finden jedoch auf ovalen Strecken mit hoher Geschwindigkeit statt. Wir kehren also zu unserer Frage zurück, wie Abtrieb und Luftwiderstand ausgeglichen werden können. Entwurf kann helfen. Durch das Zeichnen auf der Strecke kann das Fahrzeug, das dem Führungswagen folgt, seinen Luftwiderstand verringern. Die Luft, die über das vordere Auto strömt, strömt auch direkt über die Windschutzscheibe und das Dach des zweiten Autos. Das ist großartig für das zweite Auto und jedes Auto, das gerade dahinter fährt, aber was bringt das Führungsauto aus all dem? Auch das Führungsauto eines Zeichnungspaares bringt etwas aus dem Manöver. Das zweite Auto verringert den Druckwiderstand des vorderen Autos. Sie können sich Druckwiderstand als einen Niederdruck-Nachlauf vorstellen, den das Auto beim Beschleunigen der Strecke zurücklässt. Diese Art des Nachlaufs zieht das Fahrzeug jedoch tatsächlich nach hinten. Durch die Beseitigung des Druckwiderstands auf das Führungsauto können die beiden Zugautos einen Vorteil von bis zu 8 km / h gegenüber einem Auto erzielen, das alleine Runden dreht [Quelle: Schirber].

-Sobald die kleinen Änderungen für genau das richtige Maß an Abtrieb vorgenommen wurden, der Fahrer ein gutes Gefühl für den Rennwagen (und die Strecke) hat und vielleicht sogar seine Zeichenkünste geübt hat, gibt es wirklich nur einen Weg, die Aerodynamik voll auszunutzen während des Rennens: Nicht abstürzen. Das ist ein logischer Rat, oder? Wenn jedes NASCAR Sprint Cup-Team die kleinste Anpassung der Aerodynamik des Fahrzeugs vorgenommen hat, um einen Vorteil von nur wenigen Hundertstelsekunden pro Runde zu erzielen, kann etwas so Kleines wie eine zerknitterte vordere Ecke seine Hoffnungen auf einen Sieg beenden dieser Tag.

Zu viel Vorteil

In den späten 1960er und frühen 1970er Jahren, vor der Standardisierung der Karosserie in der NASCAR-Serie, maximierte der Plymouth Superbird den Abtrieb und minimierte den Luftwiderstand mithilfe einer langen, spitzen Nase und eines fast komisch massiven Flügels am Rücken. Der aerodynamische Vorteil des Superbird-Designs erwies sich mit zunehmender Geschwindigkeit auf der Strecke als wertvoll. NASCAR-Beamte schränkten diese Autos jedoch schnell stark ein, was bald zu ihrem Niedergang im Sport und in der Produktion führte. Der Superbird hatte ein so seltsames Aussehen, dass die Plymouth-Händler niemanden fanden, der sie kaufte, und so saßen sie oft auf Autoparkplätzen - unerwünscht. Heutzutage gelten originale Plymouth Superbirds als hochsammelbar - mit passenden hohen Preisen!

Quellen

ESPN.com. "Abtrieb." 23. Juli 2008. (8. Dezember 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
Jims Garage. "Aerodynamik, Abtrieb, Bodeneffekte." 18. August 2007. (8. Dezember 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
NASCAR.com. "NASCAR Glossar." (8. Dezember 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
Schirber, Michael. "Der Daytona 500: Fliegen ohne den Boden zu verlassen." Live Science. 15. Februar 2007. (8. Dezember 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
Yager, Bryan. "Aerodynamik im Autorennen." NASA. 27. August 2001. (8. Dezember 2008) http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

Wie hilft Abtrieb einem NASCAR-Rennwagen?

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Quellen