С появлением антикрыльев на гоночных автомобилях в середине 1960-х годов, воздушный поток стал ключевым фактором в автоспорте. До этого момента основное внимание уделялось максимальному снижению аэродинамического сопротивления, что обеспечивало более высокую максимальную скорость на прямых участках трассы. Однако такие конструкторы, как Джим Холл из Chaparral и Колин Чепмен из Lotus, осознали возможность использования воздушного потока для прижима автомобиля к трассе, значительно увеличивая сцепление и позволяя проходить повороты на более высоких скоростях. С тех пор подход к конструированию гоночных автомобилей кардинально изменился.
Эволюция инструментов моделирования
В начале поиск оптимальной прижимной силы был сродни искусству. Использование аэродинамических труб для моделирования воздействия воздушного потока на масштабные модели автомобилей только зарождалось, поэтому команды в основном ограничивались дорогостоящими и порой опасными испытаниями на реальных гоночных трассах. Однако аэродинамические трубы могут работать круглосуточно, независимо от погодных условий, исключая при этом риски аварий и травм пилотов. Работа в аэродинамических трубах приобрела еще большее значение, когда Формула-1 начала ограничивать тестовые заезды на трассах с целью сокращения бюджетов команд. В результате команды максимально использовали моделирование на моделях, прежде чем подтверждать полученные результаты во время ограниченных тестовых сессий.
Внедрение компьютерного моделирования
Следующим этапом стало внедрение компьютерного моделирования динамики жидкостей (CFD), то есть процесса изучения потоков жидкостей и газов при помощи численных методов и алгоритмов. В условиях постоянной конкуренции в гонках, CFD предоставила возможность с высокой степенью точности моделировать воздействие воздушного потока на виртуальную модель автомобиля. Компьютерное моделирование оказалось не только дешевле, чем аренда аэродинамической трубы, но и значительно быстрее позволяло проводить итерации и вносить изменения в дизайн. Теперь ранняя стадия проектирования осуществляется с помощью компьютерного моделирования, а затем результаты проверяются на масштабных моделях в аэродинамической трубе. Это стало особенно актуальным, так как большинство гоночных серий, включая Формулу-1, Чемпионат мира по гонкам на выносливость, Формулу E и NASCAR, жестко ограничили испытания на трассах.
Новые вызовы и роль искусственного интеллекта
Однако по мере роста возможностей CFD, возросла и его стоимость. Для моделирования одной машины могут потребоваться тысячи часов процессорного времени, а для изучения воздействия таких факторов, как тангаж (наклон автомобиля вокруг поперечной оси) и рысканье (поворот автомобиля вокруг вертикальной оси), — десятки тысяч часов. Это стало новым узким местом для гоночных команд, что побуждает их все активнее обращаться к искусственному интеллекту как к следующему ключевому инструменту для оптимизации аэродинамики.