แอโรไดนามิกส์ของรถแข่ง วิวัฒนาการจากเทคโนโลยีการบิน

หลายคนอาจเคยสงสัยว่ารูปร่างของรถแข่งทำไมถึงออกแบบมาให้แตกต่างจากรถที่มีการใช้งานกันอยู่ทั่วไป มันมีประโยชน์กับการขับขี่อย่างไร การพัฒนารถแข่งมีการพัฒนาสมรรถนะทั้งเรื่องของเครื่องยนต์และโครงสร้างของรถไปควบคู่กัน เมื่อกำลังของเครื่องยนต์ถูกพัฒนาให้สูงมากขึ้นปัญหาในการขับขี่เริ่มพบได้บ่อยขึ้น รถเกิดการเสียเสถียรภาพในการขับขี่มากขึ้น ช่วงศตวรรษที่ 18 ได้เริ่มมีการพัฒนาในเรื่องการบิน การออกแบบโครงสร้างเครื่องบินที่มีน้ำหนักมาก ๆ ให้สามารถลอยในอากาศได้เป็นเรื่องที่ทำให้ชาวโลกตื่นเต้นกันมาก จนหลักการบินหรือหลักแอโรไดนามิกส์ได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญหนึ่งของโลก วิศวกรด้านรถแข่งจึงได้เริ่มนำเทคโนโลยีนี้มาปรับใช้กับการออกแบบโครงสร้างของรถแข่ง

การไหลของอากาศมีอิทธิพลต่อการขับขี่ของรถแข่งมากแค่ไหน

อากาศที่เบาหลายคนนึกภาพไม่ออกว่ามันจะมีอิทธิพลต่อการขับขี่สักเพียงใด แต่เมื่อลองนึกตัวอย่างง่าย ๆ ว่าในขณะที่คุณกำลังขับรถด้วยความเร็วสูง คุณยื่นมือออกไปนอกหน้าต่างจะรู้สึกได้ว่ามีแรงจากอากาศที่ผลักมืออยู่ และหากความเร็วสูงมาก ๆ การดันมือต้านอากาศไปด้านหน้าเป็นเรื่องที่ทำได้ยากขึ้นจริง ๆ แน่นอนว่าด้วยความเร็วของรถแข่งอากาศที่ไหลผ่านตัวรถย่อมมีผลต่อรถมากเช่นกัน อากาศที่ไหลผ่านรถแข่งจะทำให้เกิดแรงกระทำต่อรถ 3 แรงด้วยกัน

  1. แรงต้าน (Drag force) เป็นแรงที่เกิดในแนวยาว ขนานกับตัวรถ แรงนี้จะทำให้รถเคลื่อนที่ในแนวตรงได้ช้าลงทำได้ด้วยการออกแบบรถแข่งให้มีโครงสร้างที่แบนราบด้านหน้า หรือทำให้รถมีความสูงน้อยที่สุดเพื่อให้อากาศไหลผ่านได้สะดวกที่สุด ความเร็วในการขับเคลื่อนไปด้านหน้าจะทำได้มากขึ้น
  2. แรงยก (Lift force) เป็นแรงที่กระทำต่อรถแข่งในแนวดิ่ง แรงนี้หากมีมากจะทำให้การสัมผัสพื้นของหน้ายางลดลง การลดแรงยกเพิ่มแรงกดทำได้ด้วยการออกแบบปีกหลัง (Rear wing) ให้มีรูปร่างที่เหมาะสม โดยอาศัยหลักแอโรไดนามิกส์แบบเดียวกับปีกเครื่องบิน แต่สำหรับรถแข่งจะเพิ่มแรงกดในแนวดิ่งแทนการยก
  3. แรงด้านข้าง (Side force) เป็นแรงที่อากาศกระทำกับโครงสร้างรถด้านข้าง แรงนี้เกี่ยวข้องกับเสถียรภาพในการขับขี่ ซึ่งจะมีผลมากที่สุดในขณะที่มีการขับเข้าโค้ง การปรับแรงนี้ให้เหมาะสมทำได้ด้วยการปรับหน้ายาง (Camber angle) ให้สัมผัสกับพื้นได้มากที่สุด

ทีมแข่งคิดกับการปรับแรงทั้ง 3 นี้อย่างไร

ใน 3 แรงนี้ ทีมแข่งให้ความสำคัญกับแรงแนวดิ่งมากที่สุด เพราะหากจัดการแรงนี้ให้ดีจะช่วยในเรื่องของแรงต้านและแรงด้านข้างได้ด้วย ซึ่งในทางวิศวกรรมต้องให้ความพิถีพิถันในการออกแบบปีกหลังให้เหมาะสมกับรถที่สุดทั้งขนาดและรูปร่าง โดยใช้ข้อมูลของรถทั้งน้ำหนักและผู้ที่จะขับขี่ การพัฒนายังคงมีต่อไปอย่างต่อเนื่อง เชื่อว่าคงได้เห็นนวัตกรรมใหม่ ๆ เกี่ยวกับรถแข่งออกมาเรื่อย ๆ แน่นอน