Σύγκριση MotoGP vs F1

REM : Ή πρώτη εμπεριστατωμένη ανάλυση των δύο τόσο διαφορετικών οχημάτων που διάβασα. Μπορεί να είναι μεγάλο ως κείμενο αλλά αξίζει τον κόπο να αναγνωστεί.

Πόσο διαφορετικά κινούνται ένα μονοθέσιο Formula 1 και μια μοτοσυκλέτα MotoGP, γύρω από την ίδια πίστα; Συγκρίνουμε τα δεδομένα του Cal Crutchlow, της ομάδας Tech 3, με τα αντίστοιχα της Force India Formula 1 για να εξάγουμε συμπεράσματα.

Αν ο Cal Crutchlow συμμετείχε στον φετινό αγώνα Formula 1 του Silverstone, πάνω στην Yamaha YZR-M1 που οδηγεί, θα έτρωγε γύρο περίπου 14 φορές. Δεν είναι βέβαια κάτι για το οποίο θα έπρεπε να ντρέπεται, διότι το ίδιο θα συνέβαινε και στον Παγκόσμιο Πρωταθλητή, Casey Stoner με την Honda RCV.

Όλοι γνωρίζουμε ότι τα μονοθέσια Formula 1 γράφουν χρόνους που κάνουν τις μοτοσυκλέτες του ΜotoGP, να μοιάζουν με μοτοποδήλατα, ποιο είναι όμως το μυστικό της υπεροχής του αυτοκινήτου; Υπάρχουν άραγε περιοχές όπου η μοτοσυκλέτα παίρνει το αίμα της πίσω; Προκειμένου να μάθουμε, αποκτήσαμε πρόσβαση σε σπάνια και δυσπρόσιτα δεδομένα, από τις επιδόσεις του Cal Crutchlow, της ομάδας Tech 3, καθώς και αντίστοιχα από το μονοθέσιο της ομάδας Formula 1, Force India που εδρεύει στο Silverstone.

Το Silverstone αποτελεί έναν από τους δυσκολότερους και πιο γρήγορους αγώνες στο πρόγραμμα της Formula 1 και του MotoGP. Είναι από τους αγώνες για τους οποίους οι οδηγοί ανυπομονούν, επειδή έχουν την ευκαιρία να δείξουν το ταλέντο και το θάρρος τους σε εκπληκτικά γρήγορες, τρομακτικές σχεδόν στροφές.

Βεβαίως, το Silverstone – που υπήρξε αεροδρόμιο βομβαρδιστικών αεροπλάνων στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο - δεν είναι η γρηγορότερη πίστα από όλες. Στο πρόγραμμα του MotoGP, ο Βρετανικός Αγώνας είναι ο δεύτερος γρηγορότερος, 3 μίλια πιο αργός από τα 110 μίλια την ώρα μέσης ταχύτητας, του Αυστραλέζικου Phillip Island. Στον αντίστοιχο αγώνα του Silverstone για την Formula 1, το αντίστοιχο ρεκόρ γύρου είναι 146 μίλια την ώρα, τοποθετώντας τον Βρετανικό Αγώνα στην τρίτη κατά σειρά θέση της σχετικής κατάταξης. Προηγούνται οι αγώνες του Spa-Francorchamps και της Monza, με ένα τρομακτικό ρεκόρ γύρου στα 162 μίλια την ώρα.

Σε ρυθμούς φουλ επίθεσης, οι μοτοσυκλέτες MotoGP είναι 25% πιο αργές γύρω από τα 2,76 μίλια του Silverstone. Οι αντίστοιχοι χρόνοι είναι 2 λεπτά και 02 δευτερόλεπτα, απέναντι σε 1 λεπτό και 31 δευτερόλεπτα. Αν εξετάσει κανείς τα δεδομένα τηλεμετρίας είναι εύκολο να κατανοηθεί το γιατί.

Το μονοθέσιο της Force India είναι τρομακτικά γρήγορο στις γρήγορες στροφές του Silverstone. Το αυτοκίνητο διασχίζει την στροφή Copse με ταχύτητα 155 μιλίων την ώρα, 40% γρηγορότερα από την Μ1 του Crutchlow, που κινείται στην ίδια δεξιά στροφή με μόλις (!) 93 μίλια την ώρα. Αυτό το εκπληκτικό πλεονέκτημα επαναλαμβάνεται σε όλες τις γρήγορες στροφές της πίστας, όπως στην Maggotts όπου η διαφορά είναι 42% και την Abbey, όπου είναι 38%.

Υπάρχουν βεβαίως αρκετοί λόγοι για αυτή την τρομακτική διαφορά απόδοσης στο στρίψιμο, με τους παρακάτω να κυριαρχούν (και συγχωρέστε με αν είναι τόσο προφανείς): Το αυτοκίνητο στηρίζεται σε τέσσερις τροχούς, ενώ η μοτοσυκλέτα μόλις σε δύο. Η μοτοσυκλέτα είναι στενή και ψηλή, ενώ το μονοθέσιο χαμηλό και μακρύ. Το μονοθέσιο έχει τέσσερα, φαρδιά, slick ελαστικά, ενώ τα αντίστοιχα της μοτοσυκλέτας είναι σχετικά στενά. Το αυτοκίνητο εκμεταλλεύεται την αεροδυναμικά παραγόμενη, κάθετη δύναμη, ενώ η μοτοσυκλέτα δεν ωφελείται καθόλου από τον συγκεκριμένο παράγοντα.

Με απλά λόγια, τα πλεονεκτήματα του αυτοκινήτου μπορούν να συνοψιστούν στην παρακάτω λέξη: Πρόσφυση! Η επαφή των ελαστικών με την άσφαλτο καθορίζει τα πάντα στους αγώνες. Γι’ αυτό το λόγο το αυτοκίνητο έχει σχεδόν πάντοτε το πάνω χέρι, απέναντι στη μοτοσυκλέτα. Ο συνδυασμός φαρδιών ελαστικών και μεγάλης κάθετης δύναμης προσφέρει πρόσφυση που κυριολεκτικά κολλάει το αυτοκίνητο στην άσφαλτο. Συγκριτικά, η μοτοσυκλέτα απλώς γλιστράει πάνω στην επιφάνεια της πίστας.

Αναμφίβολα, η εντυπωσιακότερη επίδοση του αυτοκινήτου είναι η πλευρικές δυνάμεις που αναπτύσσει σε μια στροφή, με μέγιστο τα 5.5g, στο αριστερό – δεξί εσάκι των Maggots/Becketts. Επίδοση που χωρίς αμφιβολία προκαλεί ζάλη. Σε αντιπαράθεση, στην καλύτερη των περιπτώσεων μια μοτοσυκλέτα MotoGP αναπτύσσει μόλις 1.8g σε μια στροφή.

Η τρομακτική πρόσφυση ενός μονοθεσίου Formula 1 δεν προκύπτει τόσο από τη μηχανική πρόσφυση, που προέρχεται από τα ελαστικά, αλλά κυρίως από την “τεχνητή” πρόσφυση λόγω της αεροδυναμικά παραγόμενης κάθετης δύναμης, που δημιουργείται χάρις στο ειδικά σχεδιασμένο αμάξωμα των συγκεκριμένων αυτοκινήτων.

‘Με ένα μονοθέσιο μπορείς να έχεις τρομακτική κάθετη δύναμη, η οποία απλώς απουσιάζει στις μοτοσυκλέτες’, επιβεβαιώνει ο ιδιοφυής μηχανικός της Formula 1 John Barnard. Πρόκειται για τον άνθρωπο που δημιούργησε το πρώτο ανθρακονημάτινο πλαίσιο στους συγκεκριμένους αγώνες καθώς και το πρώτο ημιαυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, πριν τη σύντομη εμπλοκή του με την ομάδα Τeam Roberts, στα MotoGP. ‘Στις μοτοσυκλέτες μπορείς να παίξεις αποκλειστικά με τη μάζα του αναβάτη και της μοτοσυκλέτας’.

Οι μηχανικοί ελαστικών της Pirelli στην Formula 1 εκτιμούν ότι τα δύο τρίτα της πρόσφυσης ενός μονοθεσίου προκύπτουν από τα αεροδυναμικά οφέλη, κάτι εντυπωσιακό αν σκεφτεί κανείς την τεράστια επιφάνεια επαφής των ελαστικών. Σε πλήρες φορτίο, καθένα από τα αυτά τα ελαστικά έχει επιφάνεια επαφής με την άσφαλτο, ανάλογη ενός χαρτιού Α4. Συγκρίνετέ το με την αντίστοιχη επιφάνεια επαφής του πίσω ελαστικού μιας μοτοσυκλέτας – μεγέθους μιας πιστωτικής κάρτας – και βγάλτε τα συμπεράσματά σας.

Αν θέλαμε να υπολογίσουμε τη συνολική πρόσφυση των ελαστικών του μονοθεσίου, όπως προκύπτει από τη μεγάλη επιφάνεια επαφής τους, σε συνδυασμό με τα οφέλη της κάθετης δύναμης, θα καταλήγαμε ότι η πρόσφυση ενός αυτοκινήτου Formula 1 είναι τριάντα φορές μεγαλύτερη από την αντίστοιχη μιας μοτοσυκλέτας MotoGP.

Φυσικά, η “αεροδυναμική πρόσφυση” αυξάνεται με την ταχύτητα, κάτι που εξηγεί τις εντυπωσιακές επιδόσεις του αυτοκινήτου στις γρήγορες στροφές του Silverstone. Στις αργές στροφές, αυτοκίνητο και μοτοσυκλέτα έχουν εντυπωσιακά κοντινές επιδόσεις: Στην αριστερή στροφή Loop, το αυτοκίνητο πετυχαίνει επίδοσης 52 μιλίων την ώρα, μόλις 12% πιο αργά από τη μοτοσυκλέτα.

Χωρίς κάθετη δύναμη και με ελάχιστη επιφάνεια επαφής ελαστικών με την άσφαλτο, δεν προκαλεί εντύπωση το γεγονός ότι η μοτοσυκλέτα υπολείπεται σημαντικά του αυτοκινήτου στις στροφές. Υπάρχει όμως κάτι στο ρεπερτόριο της μοτοσυκλέτας που το αυτοκίνητο δεν μπορεί να αντιγράψει: To πλάγιασμα. Ο Crutchlow και οι αντίπαλοί του στα MotoGP επιτυγχάνουν γωνίες πλαγιάσματος που φτάνουν τις 64 μοίρες. Αρκετές για να πελαγώσουν τους μηχανικούς της Formula 1.

‘Όταν εξετάζεις τις γωνίες πλαγιάσματος των μοτοσυκλετών, ξύνεις το κεφάλι σου και σκέφτεσαι “δεν είναι δυνατόν να δουλεύει αυτό, είναι;”’, λέει ο Barnard. ‘Οι γωνίες πλαγιάσματος είναι πραγματικά τρομακτικές, όμως η επιστήμη λέει ότι τα νούμερα στέκουν και ότι όντως, έτσι δουλεύουν τα πράγματα. Οπότε ακολουθούμε τη θεωρία και προσπαθούμε να κάνουμε το καλύτερο. Εφόσον πάντως η επιφάνεια επαφής είναι τόσο μικρή, η τριβές των ελαστικών είναι τρομακτικές’.

Συνεχίζοντας τη σύγκριση αυτοκινήτου – μοτοσυκλέτας στο θέμα της πέδησης, φαίνεται καθαρά ο διαφορετικός χαρακτήρας της οδήγησης του καθενός. Το αυτοκίνητο και πάλι συνθλίβει τη μοτοσυκλέτα, κάτι φυσιολογικό, αφού είναι χαμηλό, μακρύ και έχει τέσσερις δισκόπλακες και τέσσερα σημεία επαφής με την άσφαλτο. Αντίθετα, η μοτοσυκλέτα είναι ψηλή και στενή, με δύο μικρούς μπροστινούς δίσκους πέδησης, έναν μικροσκοπικό πίσω και μόλις ένα σημείο επαφής με την άσφαλτο, επίσης μικροσκοπικό (το πίσω ελαστικό δεν υπολογίζεται, διότι μόλις που ακουμπάει στην άσφαλτο, όταν η μοτοσυκλέτα φρενάρει).

Ακόμα κι έτσι, τα δεδομένα προκαλούν εντύπωση. Φρενάροντας πριν την στροφή Brooklands, το αυτοκίνητο επιβραδύνει από τα 186 μίλια την ώρα στα 108, σε μόλις 63 μέτρα. Η μοτοσυκλέτα αντίθετα χρειάζεται 238 μέτρα για να επιβραδύνει από τα 180 μίλια την ώρα στα 78.

Κάθε μοτοσυκλετιστής που έχει φρενάρει χρησιμοποιώντας ανθρακονημάτινους δίσκους ξέρει ότι προσφέρουν βάρβαρο φρενάρισμα, που θυμίζει πρόσκρουση σε τοίχο. Ακόμα κι έτσι όμως, δεν μπορούν να προσεγγίσουν τις επιδόσεις πέδησης του αυτοκινήτου. Με απλά νούμερα, το αυτοκίνητο μπορεί να αναπτύξει στο φρενάρισμα 5.25g, ενώ η μοτοσυκλέτα μόλις 1.3g.

Ενδεχομένως το πιο εντυπωσιακό σχετικά με την πέδηση στους δύο χώρους είναι η δύναμη που ο χρήστης χρειάζεται να βάλει σε κάθε περίπτωση. Ο Crutchlow ζουλάει τη μανέτα της Brembo για να επιβραδύνει την Μ1 του με 5.1 κιλά δύναμης, διότι αν επιμείνει ο μπροστινός τροχός θα μπλοκάρει με δυσάρεστα επακόλουθα. Ο οδηγός του μονοθεσίου έχει τέτοια ευστάθεια και πρόσφυση που μπορεί να πατήσει το πεντάλ του φρένου εφαρμόζοντας τελικά δύναμη 134kg!

Εκεί ακριβώς εντοπίζεται η κύρια διαφορά στους αγώνες αυτοκινήτων και μοτοσυκλετών. Στους δύο τροχούς, ο αναβάτης πρέπει να κάνει τα πάντα ομαλά, για να μην ξεπεραστεί το χαμηλό όριο της διαθέσιμης πρόσφυσης. Ο οδηγός του αυτοκινήτου αντίθετα μπορεί να σφυροκοπήσει τα φρένα και να γυρίσει με δύναμη το τιμόνι του, διότι έχει την πρόσφυση να τον υποστηρίζει.

Η μόνη περιοχή όπου η μοτοσυκλέτα μπορεί να ανταγωνιστεί το μονοθέσιο είναι στις επιδόσεις στην ευθεία, παρότι το αυτοκίνητο έχει καλύτερη αναλογία κιλών ανά ίππο. Η Force India Mercedes έχει 725 ίππους για να τραβήξουν 640 κιλά αυτοκινήτου και οδηγού, δίνοντας μια αναλογία 1.13 ίππων ανά κιλό. Η περσινή μοτοσυκλέτα των 800cc έχει 230 ίππους για να κινήσει 235 κιλά αναβάτη – μοτοσυκλέτας, δίνοντας μια αναλογία 0.98 ίππων ανά κιλό.

Τόσο το αυτοκίνητο, όσο και η μοτοσυκλέτα θα φτάσουν στα 60 μίλια την ώρα από στάση (σ.σ: σχεδόν 100 km/h) σε κάτι περισσότερο από δύο δευτερόλεπτα, παρότι ούτε η Force India, ούτε η Tech 3 δίνουν συγκεκριμένες πληροφορίες. Το αυτοκίνητο έχει περισσότερη δύναμη, μεγαλύτερη πρόσφυση και είναι χαμηλότερο, οπότε είναι δεδομένο ότι θα επιταχύνει πιο δυνατά από τη μοτοσυκλέτα. Σε υψηλότερες όμως ταχύτητες, η κάθετη δύναμη του αυτοκινήτου χαλάει λίγο τις επιδόσεις του στην ευθεία, με αποτέλεσμα η τελική του ταχύτητα στο Silverstone να υπολείπεται της μοτοσυκλέτας. Έτσι, παρότι το μονοθέσιο βγαίνει στην ευθεία Hangar 40% γρηγορότερα από την Μ1 του Crutchlow, επιτυγχάνει τελική 190 μιλίων την ώρα, ενώ η μοτοσυκλέτα φτάνει τα 192 μίλια την ώρα πριν ο Crutchlow πέσει στα φρένα για την Stowe.

Ένα μονοθέσιο Formula 1 έχει τόσο μεγάλη κάθετη δύναμη, που ο συντελεστής οπισθέλκουσας είναι χειρότερος από ότι σε ένα μέσο αυτοκίνητο παραγωγής – σχεδόν 1Cd, απέναντι σε 0.3Cd.

Τόσο η Formula 1 όσο και οι μοτοσυκλέτες MotoGP αποδίδουν παρόμοιες μέγιστες ιπποδυνάμεις – Ο κινητήρας 2,4 λίτρων της Mercedes αποδίδει 302 ίππους ανά λίτρο, ενώ αυτός της μοτοσυκλέτας 287.5 ίππους ανά λίτρο. Ο λόγος που το αυτοκίνητο έχει μεγαλύτερη απόδοση δεν είναι δύσκολος να υποτεθεί. Οι αγώνες αυτοκινήτων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη μέγιστη απόδοση (οδήγηση τέρμα γκάζι), ενώ οι αγώνες μοτοσυκλέτας εξαρτώνται κυρίως από την απόδοση με μισό γκάζι. Συμπερασματικά, οι μηχανικοί αυτοκινήτων επικεντρώνονται στη μέγιστη απόδοση, ενώ οι μηχανικοί μοτοσυκλετών ενδιαφέρονται για την απόδοση στις μεσαίες κυρίως στροφές. Για μια ακόμα φορά, όλα συνδέονται με την πρόσφυση: Ο οδηγός του αυτοκινήτου έχει αρκετή ώστε να μην ανησυχεί όταν φυτεύει το πόδι του στο γκάζι στην έξοδο των στροφών.

Το ίδιο δεν ισχύει με τον αναβάτη της μοτοσυκλέτας. Με τόσο μικρή επιφάνεια επαφής του ελαστικού με την άσφαλτο, ο Crutchlow συνεργαζόμενος με τα ηλεκτρονικά βοηθήματα της M1 του πρέπει να ανοίξει προοδευτικά το γκάζι. Γι’ αυτό απαιτείται φιλική απόδοση στις μεσαίες στροφές και όχι ακραίες εξάρσεις ισχύος.

‘Στο χώρο των μοτοσυκλετών υπάρχει μια τεράστια απαίτηση για προοδευτική απόκριση της ισχύος’, εξηγεί ο Barnard. ‘Το απαιτούμενο εύρος στροφών είναι πολύ μεγαλύτερο από ότι στην Fornula 1 – υπάρχουν συνεχείς εναλλαγές από ψηλές σε χαμηλές στροφές. Στην Formula 1 κινείσαι ελάχιστα κάτω από τις δέκα ή τις δώδεκα χιλιάδες RPM, ενώ στους αγώνες μοτοσυκλέτας μπορεί συχνά να βρίσκεσαι στις έξι, ή τις επτά χιλιάδες, οπότε το εύρος λειτουργίας είναι σημαντικό, ενώ και πάλι πρέπει να αποδίδεις ικανοποιητικά ψηλά.

‘Ο κινητήρας είναι ένα πολύ σημαντικός παράγοντας στις μοτοσυκλέτες. Σε ότι αφορά το πακέτο κινητήρα/πλαισίου, ο κινητήρας αποτελεί το 80% του συνόλου, κάτι εντελώς διαφορετικό από την Formula 1. Στους δύο τροχούς, ο κινητήρας πρέπει να αποδίδει ισχύ, αλλά με συγκεκριμένο τρόπο, έτσι ώστε να δίνει ικανοποιητική αίσθηση σε διαφορετικούς αναβάτες. Η αλληλεπίδραση χειριστή και μηχανής είναι πολύ πιο σημαντική στο χώρο των μοτοσυκλετών, από ότι στου αυτοκινήτου.’

Η σύγκριση των δεδομένων της Force India και της Tech 3 επιβεβαιώνουν τα λεγόμενα του Barnard. Στο μονοθέσιο, όλο το παιχνίδι παίζεται με το γκάζι στο πάτωμα, με τον οδηγό να χρησιμοποιεί όλη τη διαδρομή του γκαζιού στο 75% του γύρου. Αντίθετα, ο Crutchlow ανοίγει τέρμα το γκάζι μόνο στο 23% του γύρου.

Θα μπορούσε άραγε ένας ικανός μηχανικός να μικρύνει το χάσμα απόδοσης, με λίγη δημιουργική σκέψη; Mήπως θα μπορούσε το ground effect να δουλέψει στις μοτοσυκλέτες;

‘Εξετάζονται οι πιθανότητες χρήσης αεροδυναμικών βοηθημάτων στις μοτοσυκλέτες’, λέει ο Barnard, που σίγουρα θα ήθελε να προσπαθήσει ξανά στα MotoGP, αν ο προϋπολογισμός της ομάδας ήταν επαρκής. ‘Πιστεύω πάντως ότι θα ήταν αδύνατο να δημιουργηθεί αρκετή κάθετη δύναμη, εξ αιτίας του μικρότερου μεγέθους της μοτοσυκλέτας, σε σχέση με το αυτοκίνητο’.

Παρόλα αυτά, ο Barnard εκτιμάει ότι κάποια κάθετη δύναμη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί προς όφελος της πρόσφυσης, όσο η μοτοσυκλέτα είναι πλαγιασμένη. Εκεί ακριβώς που χρειάζεται δηλαδή. “Στις 64 μοίρες πλαγιάσματος, το κουστούμι της μοτοσυκλέτας απέχει ελάχιστα από το έδαφος, οπότε πρέπει να διερευνηθεί ποια είναι τα πραγματικά περιθώρια εφαρμογής αεροδυναμικών βοηθημάτων”.

Αεροδυναμικά παραγόμενη κάθετη δύναμη σε μοτοσυκλέτες! Χρειάζεται κάποιος με πραγματικά πρωτότυπη σκέψη, σαν τον Barnard, για να εφαρμοστεί μια τέτοια ιδέα στην πράξη.



Κείμενο: Mat Oxley
μέσω : http://www.motograndprix.gr