Dlaczego tylne skrzydło ma tak duże znaczenie?

W przypadku Mustanga S550 tylna część nadwozia od początku była jednym z kluczowych obszarów aerodynamicznych. Już w konfiguracji seryjnej widzieliśmy, że sylwetka fastback generuje wyraźny lift oraz zaburzony przepływ za autem.

Canardy z części drugiej mogły rozpocząć kontrolę przepływu na froncie, ale nie rozwiązywały problemu tylnej części nadwozia.

Tylne skrzydło działa dokładnie tam, gdzie seryjny fastback zaczyna tracić kontrolę nad strugą powietrza. Jego zadaniem nie jest wyłącznie „dodać docisku”. Równie istotne jest to, że skrzydło zmienia sposób, w jaki powietrze opuszcza samochód, wpływa na rozkład ciśnienia w tylnej części nadwozia i reorganizuje obszar wake za pojazdem.

W praktyce oznacza to, że tylne skrzydło nie jest tylko dodatkiem zamontowanym na końcu auta. Jest elementem, który zaczyna aktywnie porządkować jedną z najbardziej problematycznych stref całego nadwozia.

Co pokazuje mapa ciśnienia na skrzydle i tylnej części auta?

Na mapach ciśnienia bardzo dobrze widać, że tylne skrzydło staje się aktywną aerodynamicznie powierzchnią. Pojawia się na nim wyraźny rozkład ciśnienia, który pokazuje, że skrzydło przejmuje część pracy aerodynamicznej z tylnej części nadwozia.

W widokach 3/4 oraz z góry widać, że tył auta przestaje być wyłącznie biernym zakończeniem sylwetki fastback. Skrzydło wchodzi w bezpośrednią interakcję z przepływem opuszczającym dach i tylną szybę.

To istotne, ponieważ w seryjnej konfiguracji przepływ w tym obszarze miał tendencję do destabilizacji. Tylne skrzydło wprowadza w tej strefie nową powierzchnię roboczą, która pozwala wykorzystać część energii przepływu w bardziej kontrolowany sposób.

Co pokazuje mapa prędkości przepływu?

Mapy prędkości są w tej części szczególnie ważne, bo pokazują nie tylko sam samochód, ale też to, co dzieje się za nim.

Na bocznym przekroju widać, że tylne skrzydło mocno ingeruje w przepływ opuszczający dach i tył nadwozia. Za autem nadal występuje obszar obniżonej prędkości, ale jego charakter ulega zmianie. Przepływ nie jest już wyłącznie „zrzucany” z tylnej części fastbacka. Zaczyna być formowany również przez skrzydło.

Widok z góry pokazuje natomiast, jak przepływ za skrzydłem układa się w wyraźną strefę za autem. To ważne, bo skrzydło wpływa nie tylko na siłę pionową, ale również na strukturę śladu aerodynamicznego za pojazdem.

Właśnie dlatego tylne skrzydło ma zwykle większy wpływ na całe auto niż elementy działające wyłącznie lokalnie. Ono pracuje w strefie, która dla seryjnego Mustanga była jednym z głównych aerodynamicznych ograniczeń.

Tylne skrzydło a lift: największa zmiana do tej pory

Najważniejszy wniosek z tej części jest prosty: samo tylne skrzydło dużo mocniej ogranicza lift niż same canardy.

To logiczne, bo skrzydło pracuje dokładnie tam, gdzie seryjna sylwetka fastback miała jeden z największych problemów aerodynamicznych – w tylnej części auta, za dachem, tylną szybą i pokrywą bagażnika. To tam przepływ zaczyna tracić uporządkowany charakter, a za samochodem tworzy się wyraźny wake.

Porównanie wyników pokazuje, że konfiguracja z tylnym skrzydłem wyraźnie ogranicza siłę nośną w całym zakresie prędkości:

Przy 200 km/h seryjny Mustang generował 1434 N siły nośnej, czyli około 146 kg liftu. Po dodaniu samego tylnego skrzydła wartość spadła do 910 N, czyli około 93 kg liftu.

Różnica wynosi więc około 524 N, czyli mniej więcej 53 kg przy 200 km/h.

To już nie jest kosmetyczna zmiana. W porównaniu do konfiguracji seryjnej tylne skrzydło redukuje lift o około 36,5%. W praktyce oznacza to, że tylna część auta zaczyna realnie przeciwdziałać aerodynamicznemu odciążaniu nadwozia przy wysokiej prędkości.

Trzeba jednak zaznaczyć jedną ważną rzecz: samochód nadal generuje dodatni lift. Skrzydło mocno ogranicza problem, ale nie zmienia jeszcze całego auta w konfigurację generującą pełny docisk. To bardzo istotne, bo w aerodynamice łatwo przesadzić z uproszczeniami. Samo skrzydło poprawia sytuację, ale nie zamyka jeszcze tematu balansu aerodynamicznego całego samochodu.

Drag: cena za mocniejszą pracę tyłu

Tak duża redukcja liftu nie przychodzi za darmo. Tylne skrzydło pracuje w strudze powietrza, więc naturalnie zwiększa opór aerodynamiczny.

Porównanie drag wygląda następująco:

Przy 200 km/h opór wzrósł z 1722 N do 1851 N, czyli o 129 N. To około 7,5% więcej względem seryjnej konfiguracji.

I właśnie tutaj dobrze widać sens tej modyfikacji. Wzrost drag jest zauważalny, ale stosunkowo umiarkowany w porównaniu do redukcji liftu. Przy 200 km/h dokładamy około 129 N oporu, ale jednocześnie redukujemy lift o około 524 N.

To pokazuje, że tylne skrzydło w tej konfiguracji nie jest tylko efektowną dokładką wizualną. Ono realnie pracuje aerodynamicznie i daje dużo większą zmianę w sile pionowej niż sam wzrost oporu mógłby sugerować.

W aucie torowym taki kompromis może mieć sens, bo stabilność przy dużej prędkości, przewidywalność tylnej osi i większa kontrola w szybkich sekcjach często są ważniejsze niż minimalny opór aerodynamiczny.

Co pokazuje widok od spodu?

Widok od spodu przypomina o czymś, co w aerodynamice bardzo łatwo pominąć: tył auta nie kończy się na klapie i skrzydle.

Przepływ pod samochodem nadal ma znaczenie. Widać, że podwozie, okolice tylnej osi i strefa za tylnymi kołami dalej uczestniczą w budowaniu całego bilansu aerodynamicznego.

To ważne, bo tylne skrzydło działa wysoko, w górnej części przepływu, ale jego efekt zawsze trzeba rozumieć w kontekście całego auta. Nadwozie, podwozie i przepływ za pojazdem tworzą jeden układ. Jeśli chcemy naprawdę zrozumieć, co daje skrzydło, nie możemy patrzeć tylko na sam element. Trzeba patrzeć na cały samochód.

Co wynika z analizy Mustanga S550 z samym tylnym skrzydłem?

Konfiguracja z samym tylnym skrzydłem pokazuje kilka bardzo ważnych rzeczy.

Po pierwsze, skrzydło działa dokładnie tam, gdzie seryjna sylwetka fastback miała największy problem – w tylnej części auta i w strefie wake za samochodem.

Po drugie, jego wpływ na siłę pionową całego auta jest wyraźniejszy niż w przypadku samych canardów. Przy 200 km/h canardy redukowały lift względem serii o około 107 N, natomiast samo tylne skrzydło redukuje go o około 524 N. To oznacza, że skrzydło jest elementem o dużo większym znaczeniu dla ogólnej stabilności aerodynamicznej Mustanga S550.

Po trzecie, poprawa liftu odbywa się kosztem wzrostu oporu aerodynamicznego. W tym przypadku wzrost drag przy 200 km/h wynosi około 129 N, czyli około 7,5%. To naturalna konsekwencja bardziej aktywnej aerodynamiki.

Po czwarte, samo tylne skrzydło nadal nie jest pełnym rozwiązaniem. Ono poprawia sytuację z tyłu auta, ale nie zamyka jeszcze tematu całego balansu aerodynamicznego. Żeby ocenić finalny efekt, trzeba zobaczyć, co stanie się wtedy, gdy połączymy pracę frontu i tyłu w jedną całość.

Co dalej?

Część trzecia pokazuje, że tylne skrzydło to nie tylko efektowny element wizualny, ale przede wszystkim narzędzie do realnej kontroli przepływu w najbardziej problematycznej strefie Mustanga S550.

To krok dużo mocniejszy niż sama korekta frontu. Ale w aerodynamice nie chodzi o to, żeby jeden element działał mocno. Chodzi o to, żeby cały samochód działał spójnie.

Dlatego w kolejnej części połączymy oba światy: front i tył.

Canardy oraz tylne skrzydło trafią do jednej konfiguracji, żeby sprawdzić, jak Mustang S550 zachowuje się wtedy, gdy aerodynamika zaczyna działać jako pełny układ.

Bo najlepsze wyniki nie pojawiają się wtedy, gdy jeden element robi dużo.

Pojawiają się wtedy, gdy wszystkie elementy zaczynają pracować razem.