ในปัจจุบันนี้ วงการมอเตอร์สปอร์ตในไทยพัฒนาไปมาก โดยเฉพาะช่วง 5 ปีให้หลังมานี้ ไม่ว่าจะเป็นการแข่งขันประเภท 2 ล้อหรือ 4 ล้อ แบบทางวิบากออฟโรดหรือแบบทางเรียบเซอร์กิต แบบอัดกันทางตรงอย่างเดียว (Drag) หรือแบบสาดโค้งเอาท้ายไปชิดกำแพง (Drift) โดยเฉพาะในการแข่งขันในรูปแบบเซอร์กิตนั้น ได้มีการจัดการแข่งขันในสนามต่างประเทศบ่อยครั้งขึ้น เช่น สนามเซปังอินเตอร์เนชั่นแนลเซอร์กิต (Sepang International Circuit) ประเทศมาเลเซีย ซึ่งเป็นสนามที่มีมาตรฐานระดับโลก ในขณะเดียวกันประเทศไทยเราก็ได้มีสนามแข่งขันเพิ่มขึ้นมาอีกหนึ่งสนาม คือ สนามโบนันซ่าสปีดเวย์ (Bonanza Speedway) จังหวัดนครราชสีมา และในไม่ช้านี้ก็จะมีสนามใหม่เพิ่มขึ้นมาอีกหนึ่งสนาม (อาจจะเป็นสนาม F3) จะสร้างขึ้นที่จังหวัดบุรีรัมย์ ถือเป็นเรื่องน่ายินดีที่มีคนเห็นความสำคัญของมอเตอร์สปอร์ต พยายามจะสนับสนุนและผลักดันเพื่อจะยกระดับขึ้นไปสู่มาตรฐานสากล
การแข่งขันรถยนต์ทางเรียบในรูปแบบเซอร์กิตนั้น ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง สังเกตได้จากจำนวนรถแข่งที่เพิ่มขึ้น อีกทั้งสมรรถนะของรถแข่งแต่ละคันก็เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกัน นอกเหนือจากการโมดิฟายเครื่องยนต์และช่วงล่างแล้ว อากาศพลศาสตร์ของรถก็เป็นสิ่งที่ละเลยไม่ได้ จะเห็นได้ว่าทีมรถแข่งในปัจจุบันให้ความสำคัญกับแอโรพาร์ท (Aero-parts) มากขึ้น
Frank Williams ผู้ก่อตั้ง, อดีตนักแข่ง F1 และอดีตผู้บริหารสูงสุดของทีม "WilliamF1" ซึ่งถือว่าเป็นทีมที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดทีมหนึ่งในวงการฟอร์มูล่าวัน เคยกล่าวไว้ว่า หลักอากาศพลศาสตร์ของรถแข่งมีความสำคัญมากถึง 25% ขององค์ประกอบทั้งหมดของรถแข่ง (เครื่องยนต์และเกียร์ = 25%, ช่วงล่างและยาง = 25%, ทักษะของนักแข่ง = 25%) อากาศพลศาสตร์จะมีความสำคัญมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความเร็วในการแข่งขันด้วย ยิ่งมีความเร็วมากเท่าไหร่ อากาศพลศาสตร์ก็จะมีความสำคัญมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น รถฟอร์มูล่าวัน มีความเร็วในการแข่งขันมาก (ความเร็วเฉลี่ยมากกว่า 200km/h) จึงต้องให้ความสำคัญกับแอโรพาร์ทมาก (ประมาณ 25%) แต่สำหรับรถแข่งรุ่น Production (เป็นรถเดิมจากโรงงาน ไม่อนุญาตให้มีการโมดิฟายเครื่องยนต์ ความเร็วเฉลี่ยต่อรอบไม่เกิน 150km/h) มีความเร็วไม่มากนัก จึงไม่จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับแอโรพาร์ทมากนัก (ลดลงเหลือ 15%) แต่ไปให้ความสำคัญกับเครื่องยนต์และช่วงล่างแทน
Basic Fluid Mechanics
ในย่อหน้านี้ ผมจะขอสรุปหลักการไหลของอากาศอย่างย่อที่สุด ซึ่งอ้างอิงมาจากวิชา Fluid Mechanics และ Aerodynamics อยากให้ผู้อ่านทำความเข้าใจกับทฤษฎีการไหลของอากาศสักข้อสองข้อก่อน เพื่อที่จะได้เป็นพื้นฐานในการศึกษาต่อยอดเรื่องอากาศพลศาสตร์ของรถยนต์ต่อไป
1. ความเร็วการไหลของอากาศและความดันอากาศ มีความสัมพันธ์กันอย่างมาก กล่าวคือ "ถ้าบริเวณนั้นมีอากาศไหลด้วยความเร็วสูง ความดันอากาศในบริเวณนั้นจะมีค่าน้อย" ในทางตรงกันข้าม "ถ้าบริเวณนั้นมีอากาศไหลด้วยความเร็วต่ำ ความดันอากาศบริเวณนั้นจะมีค่ามาก" ข้อนี้สำคัญมากนะครับ มีที่มาจากทฤษฎีบทของแบร์นุลลี (Bernoullis principle) ถ้าจะให้เห็นภาพก็ให้นึกถึง "แวคคัมเกจ" (Vacuum gauge) ที่ใช้วัดความดันท่อไอดีนั่นแหละครับ ตอนที่เราเร่งเครื่อง ลิ้นปีกผีเสื้อจะเปิดมากขึ้น อากาศจะไหลเข้าห้องเผาไหม้เร็วขึ้น ความดันจึงลดลง (เป็นแวคคัมมากขึ้น) คงจะพอนึกภาพออกนะครับ
2. "เมื่อใดที่อากาศมีความดันต่างกัน (บริเวณหนึ่งมีความดันสูง อีกบริเวณหนึ่งมีความดันต่ำ) จะทำให้เกิด แรง โดยแรงจะมีทิศทางจากบริเวณความดันสูงไปความดันต่ำ" อันนี้ให้นึกถึงปีกเครื่องบินเลยครับ ใต้ปีกเครื่องบินจะมีความดันสูงกว่าบนปีกเครื่องบิน ทำให้เกิดแรงที่มีทิศทางจากล่างขึ้นบน เรียกว่า "แรงยก" นั่นเอง
อากาศพลศาสตร์ของรถยนต์ (Automotive Aerodynamics)
จะเห็นได้ว่าอากาศพลศาสตร์เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของรถแข่ง ว่าแต่ อากาศพลศาสตร์นี่มันคืออะไรกัน? โดยสรุปแล้ว อากาศพลศาสตร์ คือการศึกษาแรงที่เกิดขึ้นกับวัตถุ (รถแข่ง) ที่กำลังเคลื่อนที่ผ่านอากาศ แรงดังกล่าวจะมีอยู่ 2 ชนิด คือ
1. แรงต้าน (Drag force) คือแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของรถอันเนื่องมาจากอากาศ รถที่มีพื้นที่ปะทะลมมากจะมีแรงต้านอากาศมาก เช่น รถตู้ รถบรรทุก แรงต้านมีผลโดยตรงกับอัตราเร่งและความเร็วสูงสุด
2. แรงกด (Down force) คือแรงที่กดรถลงกับพื้น แรงกดมากจะส่งผลให้รถมีแรงยึดเกาะมากขึ้น (More downforce, more traction) ทำให้สามารถเข้าโค้งได้เร็วมากขึ้น
**เมื่อใดที่รถสามารถสร้างแรงกดเพิ่มขึ้น แรงต้านอากาศก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย (จริงๆ แล้ว แรงที่เกิดขึ้นจะมีอยู่ 3 แรง ได้แก่ แรงต้าน, แรงกด และแรงด้านข้าง (Side force) แต่แรงด้านข้างจะไม่ขอกล่าวถึง เนื่องจากมีผลกระทบกับรถน้อยมาก)
ต่อไปเราจะมาศึกษาอากาศพลศาสตร์ของรถสปอร์ตสมรรถนะสูงจากแดนปลาดิบ เรียกได้ว่าเป็นสปอร์ตคาร์ระดับตำนานของค่าย Nissan เลยทีเดียว มีชื่อเล่นว่า "Godzilla" หรือชื่อจริงว่า Nissan GT-R R35 นั่นเอง จากภาพถ่ายการทดสอบในอุโมงค์ลมจะเห็นได้ชัดว่า เมื่ออากาศไหลมาปะทะกับ Bumper แล้ว อากาศจะแยกออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกคืออากาศที่ไหลผ่านเหนือตัวรถขึ้นไป ส่วนที่สองคือส่วนที่ไหลผ่านใต้ท้องรถ
อากาศที่ปะทะกับรถจะถูกแบ่งเป็นสองโซน คือโซนของอากาศที่มีความเร็วต่ำ (Low speed flow zone) คืออากาศที่ปะทะเข้ากับรถโดยตรง เช่น ปะทะกับกันชนหน้า ปะทะกับกระจกหน้า การที่อากาศปะทะกับส่วนต่างๆ เหล่านี้จะทำให้อากาศมีความเร็วลดลง ความดันอากาศจึงมากขึ้น โซนที่สองคือโซนของอากาศที่มีความเร็วสูง (High speed flow zone) คืออากาศที่ไหลผ่านใต้ท้องรถ ไม่ได้มีการปะทะเข้ากับรถโดยตรง อากาศที่ไหลผ่านใต้ท้องรถจึงมีความเร็วสูง ความดันอากาศจะน้อยลง สรุปคือตอนนี้มีโซนการไหลของอากาศอยู่สองโซนคือ 1.โซนข้างบนรถ ลมความเร็วต่ำ ความดันอากาศจะสูง 2.โซนใต้ท้องรถ ลมความเร็วสูง ความดันอากาศต่ำ เมื่อความดันข้างบนรถมีค่ามากกว่าความดันข้างล่างรถ จะเกิดแรงที่กดรถลงกับพื้น เรียกแรงนี้ว่า "แรงกด" หรือ "Downforce" นั่นเอง แรงกดจะแปรผันตามความเร็วของรถ หมายความว่ายิ่งรถมีความเร็วมาก แรงกดก็จะมีมากตามไปด้วย (แรงกดแปรผันกับความเร็วยกกำลังสอง) โดยปกติแล้วรถบ้านส่วนใหญ่เมื่อขับด้วยความเร็วสูงแล้วจะไม่สามาถสร้างแรงกดได้ด้วยตัวมันเอง หมายความว่า มันจะสร้างแรงยกขึ้น
รูปภาพข้างล่างนี้ แสดงถึงความดันอากาศรอบรถ Nissan GTR ขณะวิ่งด้วยความเร็วคงที่ค่าหนึ่ง โซนสีแดงคือโซนความดันสูง โซนสีฟ้าคือโซนความดันต่ำ เมื่ออากาศปะทะเข้ากับ Bumper ที่บริเวณด้านหน้ารถ ทำให้อากาศไหลได้ช้าและมีความดันสูง ส่วนด้านท้ายรถนั้น การไหลของอากาศจะเป็นการไหลแบบลมหมุน (Vortex) ลมหมุนจะเคลื่อนที่แบบไร้ทิศทางและมีความเร็วสูง ความดันบริเวณนี้จึงมีค่าต่ำ ถ้าเปรียบเทียบความดันระหว่างด้านหน้าและด้านท้ายรถจะพบว่า ความดันด้านหน้ารถมีค่าสูงมาก (โซนสีแดง) เมื่อเปรียบเทียบกับด้านหลัง (โซนสีเขียว) ซึ่งจะทำให้เกิดแรงผลักรถไปข้างหลัง เรียกว่า "แรงต้าน" นั่นเอง ยิ่งความดันต่างกันมาก ก็จะเกิดแรงต้านอากาศมาก
จากรูป ถ้าเปรียบเทียบความดันอากาศระหว่างด้านบนและด้านใต้รถแล้วจะพบว่า ความดันต่างกันไม่มากนัก (โซนด้านบนและโซนด้านล่างมีสีใกล้เคียงกัน) นั่นหมายความว่า ที่ความเร็วนี้ Nissan GTR สามารถสร้างแรงกดได้ค่อนข้างน้อย จากข้อมูลการทดสอบในอุโมงค์ลม พบว่า Nissan GT-R R35 ที่ความเร็ว 200 km/h ล้อหน้าเกิดแรงยก 3 kg และล้อหลังเกิดแรงกด 8 kg[1]
ต่อไปจะเป็นการเปรียบเทียบแรงกดของรถยนต์ 4 รุ่น ที่ความเร็ว 200km/h รถที่สร้างแรงกดได้มากที่สุดคือ Lamborghini Murcielago LP 640 ซึ่งเป็นสปอร์ตคาร์สมรรถนะสูง แรงกดจะเพิ่มความเสถียรให้กับตัวรถในขณะขับด้วยความเร็วสูง สำหรับ Mini Cooper S เมื่อนำมาทดสอบแล้วพบว่า โดยรูปร่างของรถแล้ว (ยังไม่ได้ใส่แอโรพาร์ท) ไม่สามารถสร้างกดได้ แต่กลับสร้างแรงยก เหตุผลก็เพราะว่า Mini Cooper ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการวิ่งที่ความเร็วสูง จึงไม่ได้คำนึงถึงแรงกดมากเท่าใดนัก แรงยกที่เกิดขึ้นจะทำให้น้ำหนักรถลดลง เครื่องยนต์จึงทำงานเบาลง (Engine load ลดลง) ส่งผลให้ประหยัดน้ำมันมากขึ้น แต่รถที่สร้างแรงยกก็มีข้อเสียเช่นกัน นั่นคือ เมื่อขับด้วยความเร็วสูงแล้ว ความสามารถในการยึดเกาะและการทรงตัวของรถจะแย่ลง
ถ้าเปรียบเทียบกันระหว่าง Lamborghini Murcielago กับ Mini Cooper แล้ว ก็เหมือนเปรียบเทียบ รถแข่งกับรถบ้าน วัตถุประสงค์ในการออกแบบรถแข่งนั้นก็คือสร้างแรงกดให้ได้มากที่สุด เพื่อให้รถสามารถทำความเร็วในโค้งให้ได้มากที่สุด แต่เมื่อใดที่มีแรงกดมาก แน่นอนว่าแรงต้านอากาศก็จะมากด้วยเช่นกัน แต่แรงต้านที่ว่านี้ ถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับกำลังมหาศาลของเครื่องยนต์รถแข่ง สรุปคือ รถแข่งต้องการแรงกดมาก ถึงแรงต้านมากก็ไม่เป็นไร เพราะเครื่องแรงอยู่แล้ว แต่สำหรับรถบ้านแล้ว วัตถุประสงค์ในการออกแบบก็คือลดแรงต้านอากาศให้ได้มากที่สุด เพื่อทำให้รถประหยัดเชื้อเพลิงมากที่สุด รถบ้านไม่ได้ต้องการแรงกดมากเท่าใดนัก เพราะไม่ได้เข้าโค้งด้วยความเร็วสูงแบบรถแข่ง
รถแข่งที่มีแอโรไดนามิคส์ที่ดี คือรถแข่งที่สามารถสร้างแรงกดได้มากแต่มีแรงต้านน้อย แรงทั้งสองแรงนี้มีผลกระทบโดยตรงกับสมรรถนะและการควบคุม รถแข่งจะถูกออกแบบให้สร้างแรงกดได้มากกว่ารถยนต์ปกติ โดยเฉพาะรถแข่งที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในการแข่งขันประเภทเซอร์กิต เมื่อรถมีความเร็วเพิ่มขึ้น แรงกดก็จะมากขึ้นตาม หรือจะพูดว่ารถมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นก็ได้ น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจะกดลงไปที่ยางทั้งสี่เส้น ทำให้มีแรงยึดเกาะกับพื้นถนนมากขึ้น ซึ่งจะทำให้รถสามารถเข้าโค้งด้วยความเร็วที่สูงขึ้น เวลาต่อรอบก็จะลดลง ดังนั้น วัตถุประสงค์หลักของแรงกด ก็คือทำให้รถสามารถทำความเร็วได้สูงขึ้นในขณะเข้าโค้ง
"Formula1" เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของรถแข่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จาก Downforce ทุกส่วนที่มองเห็นได้จากภายนอกไม่ว่าจะเป็น Front wing, Rear wing, Diffuser ถูกออกแบบให้สร้างแรงกดได้มากที่สุดในขณะเดียวกันก็มีแรงต้านอากาศน้อยที่สุด แรงกดที่สร้างได้อาจมากถึง 5G (5 เท่าของน้ำหนักรถ หรือประมาณ 3,000 กิโลกรัม!!)
ในการที่จะบอกว่ารถคันใดคันหนึ่งมีแรงต้านอากาศมากน้อยเท่าใดนั้น เราจะดูจากค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ หรือ Cd (Coefficient of drag) ค่านี้แสดงถึงความต้านอากาศของรถแต่ละคัน ค่ายิ่งมากยิ่งต้านอากาศมาก โดยปกติแล้วค่า Cd ของรถเก๋งสี่ประตูทั่วไปจะอยู่ประมาณ 0.3-0.35 ถ้าค่า Cd มากกว่านี้จะเป็นพวกรถแวน กระบะยกสูง หรือรถบรรทุก รูปข้างล่างเป็นค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศของ Hammer H2 ด้วยรูปร่างที่เทอะทะ รวมถึงพื้นที่ปะทะลมขนาดใหญ่ ทำให้มีค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศมากถึง 0.57[2] ถัดมาเป็นรถฟอร์มูล่าวันของทีม Redbull จะพบว่ารถแข่งฟอร์มูล่ามีค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศมากกว่า Hummer เกือบเท่าตัว มันเป็นไปได้อย่างไร? ในเมื่อรถแข่งฟอร์มูล่ามีรูปทรงที่ลู่ลมกว่า มีพื้นที่ปะทะลมน้อยกว่า? ความจริงก็คือรถแข่งฟอร์มูล่าวันนั้นเป็นรถแข่งแบบล้อเปลือย (Open-wheel) ซึ่งจะมีแรงต้านมากกว่ารถแบบล้อปิดอยู่แล้ว (Closed wheel) แรงต้านที่เกิดจากรูปทรงนี้เรียกว่า "Form drag" นอกจากนี้ยังมีแรงต้านที่เกิดขึ้นจากการสร้างแรงกดอีกด้วย อย่างที่ได้กล่าวไปในตอนต้นแล้วว่า เมื่อสร้างแรงกดได้มาก แรงต้านก็จะมีค่าเพิ่มมากขึ้นด้วยเช่นกัน แรงต้านอันที่สองนี้จะเรียกว่า "แรงต้านเหนี่ยวนำ" (Induced drag) แรงต้านทั้งสองชนิดที่กล่าวมาเป็นสาเหตุทำให้แรงต้านอากาศของรถฟอร์มูล่าวันมีค่ามากกว่ารถปกติหลายเท่าตัว
นอกจากรถแข่งฟอร์มูล่าวันแล้ว รถแข่งประเภท "Time attack" ก็เป็นรถแข่งอีกรูปแบบหนึ่ง ที่ใช้ประโยชน์จากแอโรพาร์ทอย่างชัดเจน รถที่ลงแข่งในประเภท Time attack เป็นรถที่มีพื้นฐานมาจากรถยนต์ที่ถูกผลิตและจำหน่ายทั่วไป (Production cars) แต่จะมีสมรรถนะสูงกว่ารถยนต์ปกติ เช่น Mitsubishi Lancer Evolution, Mazda RX-7, Nissan Skyline GTR, Honda NSX รถเหล่านี้จะถูกนำมาปรับแต่งเครื่องยนต์ให้มีกำลังสูงมาก อาจจะมากถึง 900 แรงม้า และแน่นอนว่าระบบช่วงล่างก็ถูกโมดิฟายเพื่อรองรับกำลังมหาศาลด้วยเช่นกัน รถแข่งประเภทนี้สามารถเข้าโค้งด้วยความเร่งมากถึง 2G ("FERRARI ENZO" รถสปอร์ตระดับตำนานของ Ferrari ที่ใช้เทคโนโลยีสุดล้ำของ F1 สามารถทำได้เพียง 1G)[3] กุญแจสำคัญคือแรงกดมหาศาลที่ถูกสร้างโดยชุดแอโรพาร์ทประสิทธิภาพสูง ความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างรถเซอร์กิตและรถ Time attack คือขนาดของชุดแอโรพาร์ท ชุดแอโรพาร์ทของรถ Time attack จะมีขนาดใหญ่กว่ามาก สามารถสร้างแรงกดได้มากกว่า เหตุผลก็เพราะว่า ในการแข่งขันแบบ Time Attack นั้น จะปล่อยรถแข่งทีละคัน ไม่ได้ปล่อยพร้อมกันเหมือนการแข่งเซอร์กิต ทำให้โอกาสปะทะกันน้อยมาก รถแข่งแต่ละคันจึงออกแบบให้มีชุดแอโรพาร์ทขนาดใหญ่และยื่นออกมาจากตัวรถมากกว่าปกติ เพื่อให้รับลมได้มากและสร้างแรงกดให้ได้มากที่สุด
รายการแข่งขันประเภท Time Attack ที่โด่งดังมากที่สุดรายการหนึ่งของโลก คือ รายการ "World Time Attack Challenge" เป็นรายการที่เปิดโอกาสให้ทีมแข่งทั่วโลกนำรถมาแข่งขันกันในรูปแบบของการจับเวลา ทีมใดที่สามารถทำเวลาต่อรอบได้น้อยที่สุดจะเป็นผู้ชนะ รายการนี้จัดขึ้นเป็นประจำทุกปีที่สนาม "Eastern Creek Raceway" ประเทศออสเตรเลีย รถคันข้างล่างนี้มีชื่อว่า "NEMO" จากทีม NEMO-RACING ประเทศออสเตรเลีย ซึ่งเป็นแชมป์ประจำปี 2012 (อันดับ 1st Overall) สำหรับตัวรถมีรายละเอียดคร่าวๆ ดังนี้ ตัวรถมีพื้นฐานมาจาก Mitsubishi EVO VII เปลี่ยนพาร์ททุกชิ้นเป็นคาร์บอนไฟเบอร์ ทำให้น้ำหนักลดลงจาก 1495 kg เหลือเพียง 950 kg เครื่องยนต์รหัส 4G63 โมดิฟายเป็น 2.2L สร้างกำลังได้ 900 แรงม้าโดยประมาณ[4] และสิ่งที่จะไม่พูดถึงไม่ได้เลยนั่นก็คือความอลังการของชุดแอโรพาร์ทรอบคัน ถูกออกแบบโดยนักแอโรไดนามิคส์ชื่อดังชาวอเมริกัน ทำให้เจ้าปลาการ์ตูนตัวนี้ดูดุดันราวกับเป็นปลาปิรันย่าจากลุ่มแม่น้ำไนล์เลยทีเดียว ชุดแอโรพาร์ทนี้เป็นแอโรพาร์ทของ EVO ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา ที่ความเร็ว 200 km/h สามารถสร้างแรงกดได้มากถึง 1600 kg (รวมน้ำหนักรถ)[5] (Formula1 สามารถสร้างแรงกดได้ประมาณ 1800 kg(หรือมากกว่า) ที่ความเร็ว 200km/h) ถือว่าเป็นตัวเลขที่น่าทึ่งสำหรับรถที่มีพื้นฐานมาจากรถซีดาน 4 ประตู ด้วยองค์ประกอบทั้งหมดที่กล่าวมา ทำให้ "NEMO" กลายเป็น EVO ที่เร็วที่สุดในโลก ณ ตอนนี้
คันต่อมาคือ Nissan Silvia S13 จากทีม MCA SUSPENSION ได้อันดับที่สาม (Overall) ใช้เครื่องยนต์รหัส SR24DET สิ่งที่โดดเด่นและเป็นเอกลักษณ์ของรถคันนี้ก็คือ Front Spoiler ที่มีขนาดใหญ่มาก ออกแบบมาเพื่อสร้างแรงกดด้านหน้าให้สมดุลกับแรงกดด้านหลัง (แรงกดด้านหลังเกิดจาก Rear wing + Rear Diffuser)
ส่วนด้านล่างนั้นเป็นรถยี่ห้อ "Scion tC" (หรือเรียกว่า Toyota Zelas) จากทีม "World Racing" ขับโดย "Christian Rado" เมื่อปี 2009 ได้เข้าร่วมแข่งขันในรายการ "Redline Time Attack" ที่สนาม "Willow Spring Raceway" ประเทศสหรัฐอเมริกา รถคันนี้ได้ติดตั้งสปอยเลอร์ขนาดใหญ่ไว้ที่ด้านหน้าเพื่อสร้างแรงกดให้กับล้อหน้าซึ่งเป็นล้อขับเคลื่อน หลายๆ ทีมมองว่าสปอยเลอร์หน้า ดูเทอะทะและไม่มีประสิทธิภาพ แต่อย่างไรก็ตาม Scion tC คันนี้คว้าอันดับหนึ่ง ด้วยเวลาที่ดีที่สุดในรุ่น FWD (ขับเคลื่อนล้อหน้า) รวมถึงทำลายสถิติเดิมเมื่อปีที่แล้ว และยังจบการแข่งขันในอันดับ 5 Overall อีกด้วย[6] สุดยอดไหมล่ะ?!
สมดุลแรงกดหน้า-หลัง (Downforce Balance)
รถแข่งที่ดีนั้น นอกจากจะมีชุดแอโรพาร์ทที่สามารถสร้างแรงกดมหาศาลได้แล้ว ยังต้องคำนึงถึงความสมดุลของแรงกดที่ถูกสร้างขึ้นด้วย ความสมดุลที่ว่านี้หมายถึงอัตราส่วนระหว่างแรงกดที่เกิดขึ้นกับล้อหน้าและล้อหลัง ตัวอย่างเช่น ต้องการนำรถ Honda S2000 มาติดตั้งชุดแอโรพาร์ทเพื่อลงทำการแข่งขันประเภทเซอร์กิต รถคันนี้เป็นแบบ FR (เครื่องยนต์วางหน้า ขับเคลื่อนล้อหลัง) ซึ่งถูกออกแบบมาให้มีการบาลานซ์น้ำหนักหน้า-หลัง : 50-50 (การบาลานซ์น้ำหนักให้ด้านหน้าและด้านหลังให้เท่ากันในลักษณะนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความเสถียรให้กับตัวรถในขณะเข้าโค้งและขณะเร่งความเร็วออกจากโค้ง) เพราะฉะนั้น ชุดแอโรพาร์ทที่ใส่เข้าไปจะต้องสร้างแรงกดให้สมดุลระหว่างด้านหน้าและด้านหลัง (แรงกดทางด้านหน้าต้องมีค่าใกล้เคียงกับแรงกดทางด้านหลัง)
อย่างที่ได้กล่าวไปแล้วว่าถึงแม้ชุดแอโรพาร์ทที่ติดตั้งเข้าไปจะสร้างแรงกดได้มากเพียงใด แต่ถ้าไม่คำนึงถึงความสมดุลระหว่างแรงกดหน้า-หลัง จะกลับกลายเป็นว่า รถแข่งจะได้รับผลเสียมากกว่าผลดี ตัวอย่างเช่น Honda S2000 คันเดิม ติดชุดแอโรพาร์ทรอบคัน เมื่อวิ่งทดสอบที่ความเร็วสูงปรากฎว่าแรงกดทางด้านหน้ามากกว่าแรงกดทางด้านหลัง เมื่อเข้าโค้งแล้วทำให้เกิดอาการท้ายปัดในเวลาเข้าโค้งหรือเรียกว่า Over-steer เนื่องจากธรรมชาติของรถ FR นั้นเป็นรถที่เกิดอาการท้ายปัดได้ง่ายอยู่แล้ว ประกอบกับการติดตั้งชุดแอโรพาร์ทที่ไม่สมดุลทำให้เกิดอาการ Over-steer ได้ง่ายมากขึ้นไปอีก นักแข่งจึงต้องแก้อาการท้ายปัดตลอดทำให้ไม่สามารถเร่งความเร็วออกจากโค้งได้เต็มที่ เวลาต่อรอบจึงแย่ลง หรือในทางตรงกันข้ามถ้าชุดแอโรพาร์ทถูกเซ็ทให้มีแรงกดทางด้านหลังมากกว่าทางด้านหน้ามากเกินไป จะทำให้เกิดอาการเลี้ยวไม่เข้าหรือเรียกว่า Under-steer ทำให้ความเร็วขณะเข้าโค้งลดลง เวลาต่อรอบก็แย่ลงเช่นเดียวกัน
ต่อไปเราจะศึกษาการออกแบบในเชิงอากาศพลศาสตร์ของ 2002 Honda NSX Type-R โดยที่แอโรพาร์ทยังเป็นชิ้นเดิมที่ติดตั้งมาจากโรงงาน วิศวกรของฮอนด้าออกแบบรถให้มีอัตราส่วนแรงกดล้อหน้า/ล้อหลัง = 40/60 ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนกระจายน้ำหนัก (Weight ratio : 40/60) ของรถพอดี การกระจายแรงกดในลักษณะนี้จะทำให้พวงมาลัยตอบสนองได้อย่างเฉียบคมในขณะขับขี่ด้วยความเร็วสูง (Linear response) ทำให้ผู้ขับสามารถควบคุมรถได้อย่างแม่นยำ ประโชยชน์อีกอย่างหนึ่งของแรงกดก็คือ เพิ่มความเสถียรให้กับตัวรถ (Aerodynamics Stability) โดยสามารถลดอาการโยนตัวของรถในขณะเข้าโค้ง (Reduce body roll) อีกทั้งยังสามารถลดอาการหัวเชิดในขณะเพิ่มความเร็วและลดอาการหัวทิ่มในขณะลดความเร็ว (Reduce body pitch) เมื่อรถมีความเสถียรแล้ว จะทำให้รถสามารถตอบสนองต่อผู้ขับได้ทันที ทำให้ผู้ขับรู้สึกถึงอารมณ์ "VTEC just kicked in, Yo!!" เลยทีเดียว
![[IMG]]()
อากาศพลศาสตร์ของรถแข่ง (Race Car Aerodynamics)
การสนทนาใน 'Articles' เริ่มโดย RacingWeb, 4 มิถุนายน 2013
![[IMG]](https://lh3.googleusercontent.com/-ac4ZsRPmSKE/Ua0PTd9IzUI/AAAAAAAABJc/I2gqp6jjlNU/s640/df-01.png)
![[IMG]](https://lh5.googleusercontent.com/-cwSlQokfJZs/Ua0PPG2z0kI/AAAAAAAABI4/cwnZhAR0fhU/s708/df-02.png)
![[IMG]](https://lh4.googleusercontent.com/-BXf1IoIxl3I/Ua0PPuzozII/AAAAAAAABI8/Bv-xaAnk8TA/s495/df-03.png)
![[IMG]](https://lh4.googleusercontent.com/-az1kfUiaVjk/Ua0PRk-YEKI/AAAAAAAABJQ/xam0LNvaV_c/s954/df-04.png)
![[IMG]](https://lh6.googleusercontent.com/-LPfrDZ_TD5Y/Ua0PRXQ7N5I/AAAAAAAABJU/N3uClJdX35Q/s534/df-05.png)
![[IMG]](https://lh3.googleusercontent.com/-lYZVj0GUk0U/Ua0PUsY7HrI/AAAAAAAABJY/pGMiSBmoiCQ/s720/df-06.png)
![[IMG]](https://lh6.googleusercontent.com/-ORLcuBOGO68/Ua0Pajaeq1I/AAAAAAAABJ4/InEo8JPuhLQ/s720/df-07.png)
![[IMG]](https://lh3.googleusercontent.com/-rEhWeJMQ6Zs/Ua0PWy5q-9I/AAAAAAAABJk/LFbP5I8kCnE/s475/df-08.jpg)
![[IMG]](https://lh6.googleusercontent.com/-BlaVewxl_M4/Ua0PaeWv1TI/AAAAAAAABJw/3oNwppJ83mY/s981/df-09.png)
![[IMG]](https://lh3.googleusercontent.com/-H4NOcf-Ju-A/Ua0PdeTEfoI/AAAAAAAABKE/fo3J4XblauY/s720/df-10.png)
![[IMG]](https://lh6.googleusercontent.com/-ISY9stCewB4/Ua0PfW5fbxI/AAAAAAAABKs/Jszb666T67Y/s720/df-11.png)
![[IMG]](https://lh3.googleusercontent.com/-qRXWV8JTpOQ/Ua0Pb43S56I/AAAAAAAABJ8/uwZMnoH82Ms/s600/df-12.jpg)
![[IMG]](https://lh3.googleusercontent.com/-R4DAG_8uvaQ/Ua0PeJlJhZI/AAAAAAAABKQ/1lFjKGCKzJE/s476/df-13.png)
![[IMG]](https://lh4.googleusercontent.com/-I3CvrPiTRIs/Ua0PemNs2uI/AAAAAAAABKU/XgoaijLkAzY/s640/df-14.jpg)
![[IMG]](https://lh4.googleusercontent.com/-BDJxX9rPKR0/Ua0PfPu-PSI/AAAAAAAABKc/2psiLhVyE-8/s351/df-15.png)
![[IMG]](https://lh4.googleusercontent.com/-F1HDpWaZ2AY/Ua0PfgsI6OI/AAAAAAAABKo/7EWtM1_YYtc/s430/df-16.png)
Ads
ความคิดเห็น
การสนทนาใน 'Articles' เริ่มโดย RacingWeb, 4 มิถุนายน 2013
-
แท็ก:
- aero kits
- aerodynamics
- body kits
- canard
- coefficient of drag
- diffuser
- down force
- drag force
- front spoiler
- front wing
- gurney flap
- over-steer
- race car
- rear wing
- side force
- side skirt
- splitter
- turbulent flow
- under-steer
- vortex
- คานาร์ด
- รถแข่ง
- ลมหมุน
- ลิ้นหน้า
- สเกิร์ตข้าง
- อากาศพลศาสตร์
- แรงกด
- แรงด้านข้าง
- แรงต้าน
- แรงยก
Content Match
-
X
