McLaren 620R과 같은 최고급 소비자용 고성능 자동차와 IndyCar 또는 Formula 1 자동차와 같은 전문 경주용 자동차의 세세한 외부 세부 사항은 기계 물리학이 운전자에게 유리하게 작용하도록 설계되었습니다. 차체의 밀리미터마다 차량의 주행 및 성능이 달라지며, 차량이 통과하는 공기와 차량의 관계가 가장 중요합니다. 이 관계의 중요한 부분은 다운포스이며, 이는 차량의 전체 형태에 걸쳐 공기역학적 부품에 의해 이용 및 적용될 수 있습니다. 다운포스의 과학은 상당히 심층적일 수 있지만, 여기서는 그것이 의미하는 바에 대한 개요와 실행을 유도하는 데 중요한 이유에 대한 분석을 제공합니다.
다운포스를 한마디로 정의하자면, 차량의 공기역학적 부품이 움직일 때 발생하는 수직 하중입니다. 더 요약하자면, 자동차의 외부 구성 요소는 차량을 아래로 밀고 견인력과 안정성을 높이는 방식으로 공기 흐름을 분할, 라우팅 및 지시합니다. 프론트 스플리터, 카나드(다이빙 플레인이라고도 함), 리어 스포일러, 프론트 스포일러, Chaparral이 옛날에 Can Am 경주용 자동차에 부착한 거대한 조절식 에어 포일 및 기타 공기역학적 요소는 모두 다운포스를 생성합니다. Downforce는 도로에 고정된 차량을 빠른 속도로 유지하고 타이어가 도로에 단단히 밀착되어 접지력을 극대화합니다.
다운포스의 멋진 점은 차량의 성능에 비해 고속 및 저속에서 모두 사용할 수 있다는 것입니다. 다운포스는 종종 고속 주행, 특히 IndyCar와 같은 코너링과 관련이 있습니다. IndyCar는 Long Beach 그랑프리 서킷을 통과할 때 잡아야 하는 모든 그립을 필요로 합니다. Dallara가 설계한 섀시는 항공 작업을 많이 사용하기 때문에 좋은 예입니다.
그러나 다운포스는 저속 성능에도 영향을 미칩니다. 이것이 바로 거대한 날개가 달린 심하게 개조된 오토크로스 자동차를 흔히 볼 수 있는 이유입니다. 빡빡한 코스에서 종종 저속 구간을 특징으로 하는 오토크로스 코스에도 불구하고, 날개가 많은 표면적을 가진 자동차는 여전히 그 공기를 사용하여 착지 상태를 유지하고 주행 시간을 1/1000초 단축할 수 있습니다.
상황과 운전 유형에 따라 차량에는 다운포스가 너무 크거나 불균형한 다운포스가 발생할 수 있습니다. 다운포스로 인해 추가된 중량 때문에 부적절하게 조정된 윙 또는 스포일러는 공기역학적 항력을 너무 많이 유발하고 특히 차량의 중량 대비 출력 비율이 충분하지 않은 경우 차량 속도를 늦출 수 있습니다. 그렇기 때문에 그립에 무게가 나가는 날개는 조정 가능합니다. 즉, 공기가 접촉하고 그 위로 움직이는 각도를 변경할 수 있습니다. 일부는 2~3가지 방법으로 조정할 수 있는 반면 많은 전문 응용 프로그램은 10가지 이상 조정할 수 있습니다. 경주용 자동차의 공기역학적 키트의 다른 많은 부분도 특히 코 부분에서 조정할 수 있습니다.
다운포스는 코너링 시뿐만 아니라 제동 시에도 중요합니다. 더 많은 직선과 더 적은 저속, 기술 섹션이 있는 트랙의 경우 자동차의 다양한 다운포스 추가 구성 요소의 각도는 그다지 중요하지 않습니다. 저속, 테크니컬한 섹션이 더 많고 직선이 적은 트랙의 경우 이러한 구성 요소는 더 많은 각도를 갖도록 배치되어 더 많은 다운포스를 추가하여 드래그가 덜 중요하므로 코너링 및 제동 그립을 증가시킵니다.
다운포스의 균형도 중요합니다. 자동차의 뒤쪽에 거대한 날개가 있고 앞쪽으로 균형을 잡을 프론트 스플리터가 없는 경우 뒤쪽 날개가 프론트 엔드를 내리고 중요한 그립을 훔치기 때문에 자동차가 언더스티어를 나타낼 수 있습니다. 서스펜션 조정도 이 부분에 도움이 되지만 향후 블로그를 위해 저장하겠습니다.
다운포스는 성능 주행의 중요한 구성 요소이며, 후면을 확인하기 위해 원래 Audi TT에 통합하는 것과 같이 일반 차량에 대한 안정성 향상 이점도 있습니다. 이 기본 설명을 살펴보고 앞으로 공기 역학에 대해 더 많이 논의할 때 따라해 보시기 바랍니다.
이 빠른 클립에서 프로 드라이버 Nelson Piquet Jr.가 Formula E 자동차의 기본 공기역학과 이러한 경주용 자동차에 다운포스가 어떻게 적용되는지 설명합니다.
A . 다운포스와 드래그 사이에는 항상 타협이 있으며, 이는 모두 사용 중인 섀시와 트랙이 실행되는 트랙에 달려 있습니다. 차량에 다운포스가 많으면 직선으로 속도가 느려집니다.
A . 일반적으로 말하자면 그렇습니다! 하지만 너무 많으면 끌림이 발생하여 차량 속도가 느려지고 연비가 저하될 수 있습니다.
A . 이것은 차가 직선에서 더 빠른 속도를 가지지만 코너에서 덜 그립다는 것을 의미합니다. 그 반대는 높은 다운포스입니다.
A. Occam's Racer는 다운포스 =1/2p * A * Cl * V^2 방정식을 사용하여 날개의 다운포스를 계산하는 방법에 대한 훌륭한 설명을 제공합니다. 여기에는 과학적 측정값을 계속 알아낼 수 있는 멋진 링크도 포함되어 있습니다. 좀 더 자세히 알아보기 위해 Formula1-Dictionary.net에는 차량의 전체 다운포스 계산에 대한 철저한 설명이 있습니다.
