Jak degradacja opon wpływa na strategię wyścigową: Strategie, czynniki i techniki
Opony są jedynym kontaktem między samochodem wyścigowym a torem, co czyni je najważniejszą częścią każdego samochodu wyścigowego. Bez względu na to, ile mocy ma silnik lub ile docisku generuje pakiet aerodynamiczny; jeśli obciążenia te nie mogą być skutecznie przenoszone przez opony w celu wytworzenia przyczepności, samochód nie pojedzie szybciej.
Wprowadzenie do degradacji opon w strategii wyścigowej
Niestety, zdolność opony do zapewnienia przyczepności zmniejsza się wraz z upływem czasu. To pogorszenie osiągów opon oznacza, że nie wytrzymują one tak długo, co skutkuje wolniejszymi czasami okrążeń i krótszymi przejazdami. Dlatego też degradacja opon w sportach motorowych może znacząco wpływać na strategię wyścigową, dlatego też zespoły i kierowcy wkładają tak wiele wysiłku w próby zrozumienia, przewidywania i zarządzania oponami.
Zrozumienie zachowania i przyczepności opon
Jak guma zachowuje się na torze
Aby zrozumieć opony, musimy najpierw zrozumieć, jak zachowuje się guma. Guma jest lepkosprężysta, co oznacza, że po odkształceniu nie powraca natychmiast do swojego pierwotnego kształtu. Podczas tego opóźnienia energia jest pochłaniana i przekształcana w ciepło. Całkowita ilość pochłoniętej energii zależy od liczby naprężeń i temperatury gumy. Na przykład, gdy guma jest zimna lub wzbudzona zbyt wysoką częstotliwością, staje się twarda i krucha. Natomiast gdy guma jest gorąca lub ślizga się powoli, staje się elastyczna i gumowata.
Rola lepkosprężystości w produkcji chwytów
Gdy koło obraca się po powierzchni toru, lepkosprężysta natura gumy pozwala oponie lekko się ślizgać, co generuje siły tarcia, które zapewniają przyczepność. Aby zmaksymalizować przyczepność, guma musi znajdować się w określonym zakresie temperatur, tak aby zachowywała się elastycznie. Zapewnia to kontakt maksymalnej ilości gumy z asfaltem, zwiększając powierzchnię styku opony, a tym samym przyczepność. Jeśli guma znajdzie się poza tym zakresem temperatur, osiągi opony ulegną pogorszeniu.
Główne przyczyny degradacji opon
Istnieją trzy główne przyczyny degradacji opon: zużycie, temperatura i ciśnienie.
1. Zużycie
Gdy guma opony przesuwa się po asfalcie, stopniowo się zużywa, pozostawiając mniej gumy do generowania ciepła. W rezultacie temperatura opony spada, a guma staje się sztywniejsza. Zmniejsza to przyczepność, więc opona bardziej się ślizga, co zwiększa zużycie i cykl się powtarza.
2. Temperatura
Gdy opona pracuje w swoim zakresie temperatur roboczych, ten poziom zużycia, znany jako ścieranie, jest względnie stały i prowadzi do stopniowego pogorszenia osiągów opony, co jest łatwe do uwzględnienia przez strategów w ich obliczeniach. Jeśli jednak guma jest przegrzana, gotuje się, rozrywając powierzchnię opony, usuwając z niej duże kawałki gumy. Z drugiej strony, jeśli guma jest zbyt zimna, staje się krucha, a jej powierzchnia zaczyna pękać, co prowadzi do ziarnistości.
Zarówno pęcherze, jak i ziarnistość znacznie zmniejszają powierzchnię styku, a tym samym przyczepność, co może prowadzić do ekstremalnej, nieliniowej utraty wydajności - koszmar dla strategów.
3. Ciśnienie
Ciśnienie wewnętrzne opony może również przyczyniać się do jej degradacji. Wraz ze wzrostem temperatury opony wzrasta również ciśnienie robocze. Jeśli jest zbyt wysokie, opona skutecznie balonuje, zmniejszając rozmiar powierzchni styku. Może to sprzyjać dalszemu przegrzewaniu się gumy w miejscu styku, zwiększając ryzyko powstawania pęcherzy.
Wpływ degradacji opon na strategię wyścigową
Czas stracony na okrążeniu z powodu degradacji opon jest jedną z najważniejszych zmiennych branych pod uwagę przez strategów podczas definiowania strategii. Czy bardziej efektywne jest wykonanie wielu pit stopów, ale odzyskanie tego czasu poprzez ściganie się na bardziej miękkich, a zatem szybszych mieszankach? Czy też należy unikać pit stopów w nadziei, że kierowca będzie w stanie wytrzymać na oponach?
Optymalizacja częstotliwości pit stopów na podstawie zużycia opon
Pozostaje jeszcze kwestia tego, kiedy zjechać do boksu. Jeśli degradacja jest wysoka, korzyści płynące z wyścigu na świeżych oponach sprawiają, że podcięcie jest dobrym manewrem. Ale jeśli degradacja jest niska, podcięcie może pozwolić zespołom na wykorzystanie pozycji na torze, podczas gdy przeciwnicy rozgrzewają nowy zestaw opon.
Taktyki zarządzania degradacją opon
Niezależnie od tego, czy zespołowi zależy na maksymalnych osiągach podczas okrążenia kwalifikacyjnego, czy też na zminimalizowaniu degradacji podczas całego stintu, najskuteczniejszym sposobem zarządzania osiągami opon jest degradacja obu osi w tym samym tempie. Niestety, jest to prawie niemożliwe, gdy każda opona jest poddawana różnym obciążeniom podczas pokonywania zakrętów. Dlatego zespoły stosują każdą możliwą taktykę, aby wykorzystać przyczepność i nią zarządzać.
Rozgrzewanie opon w celu uzyskania optymalnych osiągów
Jedną z najważniejszych taktyk jest skuteczne rozgrzewanie opon. Przed sesją używa się koców i piekarników do wstępnego podgrzewania opon, podczas gdy w mistrzostwach, gdzie nie jest to dozwolone, zespoły często pozostawiają opony na słońcu. Wstępne podgrzanie opon nie tylko zbliża je do optymalnego zakresu temperatur, ale także zmniejsza wzrost ciśnienia w oponach. Gdyby opony zostały rozgrzane od zimna, ciśnienie wewnętrzne wzrosłoby dramatycznie, co doprowadziłoby do balonowania opony i znacznie mniejszej powierzchni styku.
Po wyjechaniu na tor kierowca musi konsekwentnie i powoli rozgrzewać opony, unikając jakichkolwiek blokad lub poślizgów, które mogłyby uszkodzić powierzchnię gumy. W związku z tym kierowcy często wykonują outlap i preplap, aby rozgrzać obie osie przed rozpoczęciem okrążenia kwalifikacyjnego. Podczas przejazdów samochodu bezpieczeństwa i żółtej flagi kierowcy będą jeździć po prostych, aby utrzymać temperaturę opon i uniknąć blokowania się w pierwszym zakręcie, gdy pojawi się samochód bezpieczeństwa.
Rozgrzewanie opon może również wpływać na strategiczne decyzje podczas wyścigu. Czasami zespoły decydują się na podcięcie, nawet jeśli poświęca to pozycję na torze, aby umożliwić kierowcy osiągnięcie temperatury opon o okrążenie wcześniej niż rywal. W ten sposób, gdy ich konkurent wyjeżdża z boksu przed nimi na zimniejszych oponach, mają dostępną przyczepność do wyprzedzania. Jest to najczęściej spotykane podczas wyścigów z wilgotnymi lub zmiennymi warunkami lub z twardszymi oponami, gdzie faza rozgrzewania może trwać kilka okrążeń.
Kierowca może również mieć znaczący wpływ na zarządzanie oponami podczas stintów. Na przykład, może on dostosować siłę hamowania, aby włożyć więcej energii w przednie lub tylne hamulce, co z kolei rozgrzewa opony poprzez ogrzewanie obręczy. W tym przypadku świeże, chłodne powietrze używane do chłodzenia hamulców jest następnie podgrzewane do setek stopni. Ciepło to jest następnie przenoszone na obręcz koła, skąd promieniuje do opon. W Formule 1 podgrzanie obręczy koła o 10 stopni Celsjusza może równać się wzrostowi temperatury osnowy opony o około 1 stopień Celsjusza - co może stanowić różnicę między znajdowaniem się w optymalnym zakresie temperatur lub poza nim.
Techniki wyścigowe: Odchylenie hamulca i podnoszenie i pochylanie
W sytuacjach, gdy opony się przegrzewają, kierowcy mogą unieść się i zjechać na pobocze, aby zmniejszyć obciążenie każdej opony. Jeśli zostanie to zrobione skutecznie na niektórych zakrętach okrążenia, kierowcy często mogą chronić opony, nie tracąc w rzeczywistości żadnego czasu okrążenia. Ilość wymaganego zarządzania oponami jest definiowana przed wyścigiem, przy użyciu krzywych degradacji opon i widoków planowania wyścigu w oprogramowaniu do strategii wyścigowej, takim jak RaceWatch.
RaceWatch: Niezbędne narzędzie do analizy degradacji opon
Strategowie mogą następnie określić kilka planów wyścigowych, każdy z inną strategią pit stopu i współpracować z kierowcą w celu określenia ilości uniesienia i wybiegu potrzebnego do zapewnienia trwałości opon. Dlatego podczas wyścigu, jeśli degradacja opon jest inna niż oczekiwano, kierowcy zostaną poinformowani, aby "przełączyć się na plan B". To nie tylko informuje ich, że przełączyli się na inną strategię zjazdu do pit stopu, ale także muszą teraz jechać zgodnie z wcześniej zdefiniowanymi deltami, aby opony wytrzymały.
Planowanie i dostosowywanie strategii z RaceWatch
Zarządzanie degradacją opon jest sekretem realizacji zwycięskiej strategii wyścigowej, a oprogramowanie takie jak RaceWatch może dostarczyć kluczowych informacji potrzebnych inżynierom do podejmowania szybkich, ale trafnych decyzji. W mistrzostwach niezliczone były sytuacje, w których dbanie o opony pomogło zespołom uniknąć tego ważnego pit stopu i zdobyć najwyższy stopień podium.
Artykuł napisany przez: Gemma Hatton
*Ta treść została pierwotnie opublikowana w kwietniu 2024 r., ale od tego czasu została zaktualizowana w celu zachowania dokładności informacji i doświadczenia użytkownika.