Почему вообще все заговорили о «дельфине» в Формуле‑1
Эффект порпоизинга (его ещё по‑старинке зовут «дельфинирование») — это когда болид на прямой начинает ритмично клевать носом, как дельфин, выныривающий из воды. Машину трясёт так, что на телеметрии это видно даже без камеры: скачки ускорений по вертикали доходили до 30–40 g на пике колебаний подвески у некоторых команд в 2022 году.
Причина — в сочетании двух факторов:
1. Новый технический регламент 2022 года с упором на прижимную силу от днища (ground effect).
2. Экстремально жёсткие настройки шасси и низкий клиренс, чтобы «выжать» максимум из туннелей под полом.
Как только поток под днищем «срывался», машина подпрыгивала, прижимная сила падала, клиренс увеличивался… и цикл начинался снова. В итоге многие команды оказались в ловушке: либо ехать быстро, но терпеть порпоизинг, либо поднимать машину и терять до 0,5–0,8 секунды на круге.
Что именно поменялось в аэродинамике после 2022 года
До 2022 года аэродинамисты в Ф1 жили в парадигме «чистое крыло + контролируемый вихревой обвес вокруг шин и днища». Главным источником прижима были:
— переднее и заднее крылья,
— сложный каскад элементов вокруг передних колёс,
— диффузор в связке с продувами и прорезями в днище.
С введением «земляного эффекта» философия стала другой:
основной прижим даёт не набор крылышек, а именно форма тоннелей под полом. Давление под машиной падает — и болид как будто «приклеивается» к трассе. Но у этого подхода есть тёмная сторона: система становится гораздо более чувствительной к высоте клиренса и вертикальным колебаниям.
Технический блок: откуда берётся порпоизинг с точки зрения аэродинамики
Разберём по шагам:
1. На высокой скорости поток воздуха под полом разгоняется, давление падает — прижим растёт.
2. Болид проседает, клиренс уменьшается, тоннели выходят на сверхэффективный режим.
3. В какой‑то момент зазор становится слишком маленьким, поток начинает частично «затыкаться» (choking), наступает срыв обтекания.
4. Давление под днищем резко растёт → прижим падает → машина подпрыгивает.
5. Клиренс увеличивается, поток снова ускоряется, цикл повторяется.
Это типичная автоколебательная система «аэродинамика — подвеска», очень похожая на флаттер в авиации. Важный момент: частота колебаний чаще всего попадает в диапазон 5–10 Гц, как раз там, где и пилоту некомфортно, и конструкции машины неприятно.
Как команды сначала пытались бороться с проблемой (и к чему это привело)
В начале 2022 года многие пошли по самому простому пути:
1. Приподнять клиренс.
2. Ужесточить подвеску, чтобы машина меньше проседала на скорости.
3. Поиграть углом атаки заднего крыла, чтобы скорректировать распределение прижимной силы.
Реальный пример:
1. Mercedes W13 на первых этапах:
— экстремально низкий клиренс из‑за «нулевых понтонов»;
— колоссальный порпоизинг в Бахрейне и Джидде;
— поднимали высоту на 5–8 мм — и сразу теряли несколько десятых.
2. Ferrari F1‑75:
— сильный порпоизинг на прямых, особенно в Баку;
— команда признала, что пилоты теряли до 0,3–0,4 секунды только из‑за невозможности удерживать педаль газа в пол и точек торможения.
Локальный эффект от «закручивания пружин и подъёма пола» был, но возник другой побочный эффект:
— машина стала жёсткой как карт;
— пилоты жаловались на боли в спине и шее;
— дорожный контакт шин ухудшался, особенно на неровных трассах (Монреаль, Баку, Остин).
То есть, сократили вертикальные колебания кузова, но ухудшили механическое сцепление. Настроить шасси стало сложнее: любой шаг в сторону «комфорта» пилота или сцепления грозил возвращением порпоизинга.
Технический блок: что именно поменялось в конструкции пола и аэродеталей
К концу 2022 года и особенно в сезоне 2023 большинство команд перешли к более тонкой аэродинамической борьбе:
1. Изменение формы тоннелей под полом:
— более плавные переходы секций;
— изменение распределения сужения/расширения каналов;
— смещение «пика» разрежения от зоны, где подвеска максимально проседает.
2. Жёсткость и крепление пола:
— усиление рёбер жёсткости;
— более жёсткое сопряжение пола с монококом, чтобы предотвратить локальные прогибы;
— использование дополнительных «стрингеров» (усиливающих полос).
3. Кромки и «зубцы» по бокам пола:
— они стали инструментом управления утечкой воздуха из‑под днища;
— аварийный «клапан»: часть потока уходит наружу, не давая системе «захлебнуться».
Численно это выразилось так:
команды добились снижения амплитуды вертикальных колебаний в 2–3 раза при примерно том же уровне прижимной силы. То есть, вместо того, чтобы «задушить» прижим, его сделали стабильнее.
Как порпоизинг перевернул подход к настройкам шасси
Самое интересное началось в боксах инженеров по шасси. До 2022 года их задача была относительно понятной:
найти компромисс между:
— поворачиваемостью,
— балансом торможения,
— управляемостью на кочках.
После прихода порпоизинга список параметров расширился:
1. Высота переднего и заднего клиренса (rake почти «умер» как концепция, но вертикальный баланс стал гиперчувствительным).
2. Жёсткость пружин и т.н. «heave‑элементов» (элементы, работающие именно на вертикальные нагрузки).
3. Нелинейность характеристик амортизаторов: особенно важна стала зона работы на высоких скоростях штока (high‑speed damping).
4. Контроль частотной характеристики всего шасси: чтобы не попасть в «резонанс» с аэродинамическими автоколебаниями.
Теперь настройка выглядела не просто как поиск оптимального баланса по поворотам, а как задача по «разводке» частот:
— аэродинамика создаёт свой набор условных «частот давления»,
— подвеска — свой набор собственных частот,
— задача инженера — не дать этим частотам совпасть и усилить колебания.
Что стало по‑настоящему новым в симуляции и работе с данными
До порпоизинга в симуляциях подвески часто использовали относительно упрощённые модели:
— линейные характеристики,
— небольшие амплитуды колебаний,
— ограниченные сценарии по вертикальным ускорениям.
После 2022 года:
1. Стали массово использовать расширенные MBD‑модели (Multi‑Body Dynamics) с учётом реальной нелинейности подвески.
2. Аэродинамические карты (aero maps) перестали быть просто функцией «скорость — угол крена — крен/дифференциал по высоте».
Теперь к ним добавили чувствительность к:
— амплитуде вертикального перемещения;
— скорости изменения клиренса;
— разным режимам неровностей трассы.
3. На некоторых командах (по неофициальным данным — Red Bull, Mercedes и Ferrari) внедрили «быструю» обратную связь: на базе телеметрии с датчиков ускорений прямо во время тренировок подстраиваются не только крылья и клиренс, но и характеристики демпфирования (там, где регламент это допускает).
Это уже совсем другой уровень: настройка шасси перестала быть статичной задачей «выбрали сетап на уикенд и живём с ним». Появилась идея квази‑адаптивной настройки в пределах правил.
Нестандартные решения: что уже пробовали и что ещё могут попробовать
Пока регламент жёстко ограничивает активную подвеску и любые системы, которые сами меняют высоту машины или жёсткость на ходу. Но есть несколько непрямых, полу‑нестандартных подходов, которые команды уже исследуют или вполне могут внедрить.
1. Управление порпоизингом через прогрессивную кинематику
Идея: подвеска, у которой вертикальная жёсткость не линейна. На малых перемещениях — мягкая, на больших — резко растёт.
Тогда:
— на обычных кочках машина остаётся комфортной;
— при попытке сильного проседания на прямой (когда аэродинамический прижим максимален) подвеска «упирается» и не даёт клиренсу войти в опасную зону.
2. Использование микро‑деформаций кузова и пола как «скрытой» активной подвески
Формально детали остаются пассивными. Но если грамотно подбирать композитные слои, можно сделать так, что при определённых аэродинамических нагрузках элементы слегка меняют форму:
— кромка пола сгибается на доли миллиметра;
— часть дефлектора отклоняется;
— зона разряжения под полом немного снижается.
Такие решения уже частично применяются (Red Bull славится «живой» аэродинамикой). В контексте порпоизинга их можно использовать как своеобразный «автоматический предохранитель» — при пиковом прижиме геометрия сама становится менее агрессивной.
3. Нелинейные демпферы с частотно‑зависимой характеристикой
Обычный амортизатор настраивается по скоростям хода штока. Но есть концепция демпфирования, которое зависит не только от скорости, но и от частоты колебаний:
— низкочастотные движения (медленные волны трассы, изменение баланса при торможении) гасятся умеренно;
— высокочастотные (порпоизинг 5–10 Гц) гасятся резко и сильно.
Это можно реализовать комбинацией клапанов и каналов внутри амортизатора, не выходя за рамки регламента, если всё работает чисто механически.
4. «Управляемый» порпоизинг: не бороться, а направлять
Провокационный подход:
вместо того, чтобы полностью устранять колебания, можно попытаться «сдвинуть» их по частоте и фазе.
Примерный сценарий:
— подобрать жёсткость и демпфирование так, чтобы естественная частота подвески была далеко от аэродинамической;
— если совпадения избежать нельзя — сделать так, чтобы максимум амплитуды приходился на участок прямой, где пилот не тормозит и не поворачивает.
Субъективно пилоту всё равно неприятно, но по времени круга это будет стоить меньше, чем борьба за абсолютное устранение эффекта ценой огромной потери прижима.
1 — 2 — 3: как изменился процесс настройки на гоночный уикенд
Раньше сетап на трассу с длинными прямыми выглядел примерно так:
«чуть меньше прижима ради скорости, пожертвуем стабильностью в медленных поворотах».
Теперь алгоритм ближе к следующему:
1. Оценка профиля трассы:
— длина и количество прямых;
— характер неровностей именно на них;
— их сочетание с поворотами (прямая после кочек — особенно опасна).
2. Расчёт «карты риска порпоизинга»:
— на какой скорости ожидается пик;
— какие участки трассы подвержены эффекту сильнее;
— насколько это влияет на зону торможения и вход в поворот.
3. Подбор настройки шасси не только под повороты, но и под управление колебаниями:
— установка клиренса с учётом допустимого максимального прижима;
— подбор жёсткости heave‑элементов;
— настройка демпфирования отдельно под прямые (высокоскоростной диапазон) и под повороты (низкоскоростной).
Только после этого подключают классическую работу с балансом машины по поворотам, изменяя углы атаки крыльев и механические параметры (анти‑ролл, распределение тормозов, дифференциал).
Как FIA вмешалась и почему это тоже изменило подход
После громких жалоб пилотов (Гамильтон в Баку 2022 еле вылез из машины, держась за спину) FIA вмешалась:
— Введены минимальные требования к высоте пола и жёсткости участка вокруг «планки».
— Появился Аттестационный Параметр Колебаний (AOM — Aerodynamic Oscillation Metric), ограничивающий допустимую вертикальную вибрацию.
— В 2023 году подняли минимальную высоту кромки пола на 15 мм и усилили его.
Это привело к тому, что:
1. Искать прижим ниже определённой высоты клиренса стало банально невыгодно: регламент не даёт опуститься настолько низко, как в начале 2022.
2. Центр тяжести сетапа сместился в сторону аэродинамической «стабильности», а не абсолютного максимума прижима.
3. Инженеры начали активнее использовать баланс между аэродинамическим прижимом и механическим сцеплением:
лучше чуть меньше прижима, но предсказуемая машина, чем монстр прижимной силы, который на прямой превращается в батут.
Парадоксальный эффект: порпоизинг как стимул для более «человечных» настроек
Неожиданный бонус: борьба с порпоизингом отчасти вернула в Формулу‑1 заботу о пилоте как о человеке, а не только о датчике телеметрии.
— Если раньше пилоты могли терпеть «жёсткую» машину ради времени круга, то теперь их физические ограничения стали фактором: 30–40 минут тряски на высоких g — это уже риск для здоровья.
— Инженеры начали серьёзнее относиться к вертикальной эргономике:
— форма сиденья,
— демпфирование крепления рулевой колонки,
— даже наполнение подушек вокруг пилота.
И это тоже часть настройки шасси, только с «мягкой» стороны.
Что нас ждёт дальше: нестандартные векторы развития
Можно предположить несколько направлений, где команды и дальше будут искать преимущество:
1. Гибрид механической и «полуактивной» подвески
Разрешённые регламентом решения, где геометрия кинематики плюс сложные, но чисто механические демпферы создают иллюзию активной подвески.
Например, система, которая может менять эффективную жёсткость при разных уровнях вертикальной нагрузки, не используя электронику.
2. Далеко идущая «живая» аэродинамика
Команды будут играть на грани правил, используя:
— контролируемый флекс крыла;
— податливые кромки днища;
— материалы с разной жёсткостью в зависимости от температуры (термо‑настроенная «эластичность»).
Цель — сделать прижим «саморегулирующимся»: чем ближе к порогу порпоизинга, тем меньше агрессивности в форме потоков.
3. Интеграция симуляций пилота и шасси
Вместо классической схемы «пилот жалуется — инженеры интерпретируют — меняют сетап» могут появиться встроенные модели комфорта пилота:
— учитываются индивидуальные пороги чувствительности к вибрациям;
— моделируется накопленная усталость к концу гонки;
— сетап подбирается не только на быстрый круг, но и на стабильный темп на длинной дистанции без деградации по состоянию пилота.
Вывод: порпоизинг стал не проблемой, а точкой эволюции
Эффект порпоизинга в Формуле‑1 сделал две важные вещи:
1. Заставил пересмотреть базовую философию аэродинамики:
вместо погони за «максимумом прижима» фокус сместился на «стабильный прижим в реальных условиях движения».
2. Превратил настройку шасси из статической задачки в динамическую:
теперь это управление системой «аэродинамика — подвеска — пилот» как единым, колеблющимся организмом.
Нестандартный путь вперёд — не в том, чтобы просто задушить порпоизинг жёсткостью и клиренсом, а в том, чтобы:
— научиться прогнозировать и направлять колебания;
— встроить в машину пассивные «саморегулирующиеся» элементы;
— и, наконец, учитывать, что в центре всей этой высокотехнологичной истории сидит живой человек, который должен выдержать не только перегрузки в поворотах, но и «ударную волну» вертикальных вибраций.
Формула‑1 через порпоизинг буквально вспомнила, что скорость — это не только аэродинамика, но и способность болида оставаться управляемым, предсказуемым и терпимым для пилота на границе физических возможностей.