Downforce - aerodynamisk kraft, der presser bilen mod vejbanen [1] . Denne kraft forbedrer grebet af bilens dæk på vejen og forbedrer derved dens manøvredygtighed, bremsning og acceleration.
For racerbiler med åbent hjul (inklusive Formel 1 ) har downforce været en af de fire vigtigste designkarakteristika (sammen med motorkraft, vægt og dæk) siden mindst 1970'erne [2] , den vigtigste fra begyndelsen af XXI. århundrede [3] . En mindre kraftfuld 8-cylindret Cosworth DFV-motor fra slutningen af 1960'erne til begyndelsen af 1980'erne var kendt for at konkurrere ekstremt succesfuldt med meget kraftigere 12-cylindrede boxermotorer, simpelthen fordi den V-formede , smalle i bunden, formen af DFV-motoren gav mere frihed i designet af bunden af bilen og gav højere downforce ved hjælp af jordeffekten [4] [5] . Erkendelsen af, at downforce som en aerodynamisk egenskab er vigtigere end modstand kom gradvist i begyndelsen af 1960'erne. Skønt allerede i 1956 den schweiziske ingeniør Michael Mayinstallerede den første bagvinge på Porsche 550 , selv i begyndelsen af 1960'erne, understregede nogle aerodynamikere, at det vigtigste for en racerbil er modstand [3] .
I de 15 år, der er gået siden midten af 1960'erne, har designerne formået at tredoble downforce, hvilket tvinger ændringer til Formel 1-reglerne for at sikre sikkerheden [6] [3] . Perioden fra 1978 til 1982 karakteriseres som "ground effect revolution" [5] . Hold, der valgte boksermotorer næsten en meter brede, blev tvunget til at ty til desperate foranstaltninger. Det var dengang, at Brabham-teamet byggede den berømte BT46B , hvor en kæmpe blæser, angiveligt designet til at køle motoren, faktisk sugede luft fra under bunden, hvilket øgede downforce (efter et - sejrrigt - løb var denne "støvsuger" ingen længere brugt på grund af farlig blæser, der spreder affald fra banens overflade). Ferrari-teamet , som også valgte boxermotorer, troede ikke på virkeligheden af jordeffekten, koncentrerede sig om at forbedre motoren og chassiset - og tabte håbløst indtil 1981, hvor kursen blev ændret med ankomsten af en ny maskinchef [ 5] .
Behovet for at opretholde en konstant frigang for at udnytte jordeffekten var hovedårsagen til skiftet fra aluminium til mere stive kulfiberskrog (1980, McLaren-teamet ) [5] .
I ungdomsformler er brugen af enheder til at øge downforce begrænset eller endda forbudt [3] .
Ligesom et fly mister vingerne på en bil med høj downforce deres effektivitet, når de rammer kølvandet på en anden bil, så piloter klager over tabet af downforce og vanskelige overhalinger, hvilket reducerer løbets spektakel. Høj downforce reducerede også bremselængden til ti meter, hvilket gjorde det svært at overhale ved bremsning ( eng. out-braking ). For at opretholde spektakel og sikkerhed, efterhånden som teknologien forbedres, er International Automobile Federation tvunget til at ændre reglerne for at reducere bilernes vejgreb på banen. Ud over dækmodifikation (som nogle gange praktiseres), ligger vejen til at nå dette mål gennem begrænsningen af downforce (for eksempel blev den maksimale bredde på Formel 1-biler i 1998 reduceret med 20 cm, hvilket reducerede arealet af aerodynamiske elementer). Overtaking Working Group, OWG, specielt oprettet i 2007, udviklede nye regler i 2009, som igen reducerede downforce og gjorde det muligt for bilerne at nærme sig med mindre risiko; i 2011, for at lette overhaling på lige linjer, blev en justerbar bagvinge tilladt , som ved hjælp af bevægelige elementer gjorde det muligt at reducere modstand (og downforce) på tidspunktet for overhalingen [3] .
Funktionsprincippet for vingen ligner den omvendte vinge på et fly : når den flyder rundt om luftstrømmen, skaber vingen en kraft, men ikke løftende , men presse. I tidlige designs var vingerne placeret på stativer over midten af bilen, moderne Formel 1-biler har to vinger: for og bag . De få produktionsbiler med bagvinge bruger et bagagerumsmonteret arrangement .
Efter Mays mislykkede eksperiment (hans bil fik ikke lov til at køre), blev det næste forsøg gjort ti år senere af Jim Hall. Hans Chaparral 2E CanAmmed vingen monteret på høje rekvisitter, blev straks kopieret af andre hold. Vingens høje placering førte til en række ulykker og opfordringer til at forbyde brugen, men efter samråd med designerne blev vingerne bibeholdt med betydelige restriktioner. I løbet af 1970'erne spredte bagvingerne sig til andre kategorier af biler [3] .
Til at begynde med var Formel 1-vingerne bevægelige med en variabel angrebsvinkel , men reglerne forbød hurtigt en sådan konfiguration: alle "aerodynamiske" enheder skal forblive stationære i forhold til kroppen [3] .
Med fremkomsten af turboopladning steg motorernes kraft dramatisk, og den ekstra modstand, som blev indført af bagvingerne, blev ligegyldig. I denne æra (1980'erne) blev vingerne bevokset med yderligere "vinger" for at øge downforce [3] .
Udtrykket "nederdel" på russisk har to betydninger: dette kaldes nogle gange frontspoileren (se nedenfor), og dette udtryk refererer også til fleksible udhæng på siderne af skroget, designet til at adskille luftstrømmen under bunden. Introduceret af Lotus -teamet i 1978, var fleksible glidende nederdele succesrige (kombineret med bundprofilering for at skabe en venturi-effekt , se nedenfor), men allerede i 1981 blev de forbudt [7] , fordi de nogle gange kom af og skabte en fare på banen .
J. Hall havde brugt nederdele tidligere, i 1970, i kombination med fans for at skabe vakuum under bunden af hans Chapparal 2J. Disse enheder faldt ind under forbuddet mod at flytte aerodynamiske dele, hvilket fik Brabham til senere at hævde, at deres blæser simpelthen køler motoren [3] .
Et gennembrud inden for stigende downforce blev udført af Lotus-teamet, efter at have dannet bunden af bilen på modellen af Venturi-dysen. Den første model, Lotus 78 , var ikke særlig vellykket, men allerede i 1978 opnåede den næste version, Lotus 79 , enestående succes. Designet blev hurtigt kopieret og forbedret på klassiske biler som Williams FW07 og andre Ralt RT2/3/4 formler. Masseproducerede sportsvogne brugte brede bunde til at skabe downforce, målt i tons. Reglerne blev dog igen ændret, og begyndte at kræve en flad bund mellem akslerne [3] .
Med slutningen af "turbo-æraen" i 1989 blev modstanden introduceret af bagvingerne igen mærkbar, designerne vendte sig igen til bunden af bilen og fandt ud af, at med en lille vipning af karrosseriet fremad, kan vakuum opnås selv med flad bund, men hertil skal luften frit komme ud under kroppen bagerst. Karosseriets form, der giver en udvidelse af mellemrummet mellem karrosseriet og belægningen bag på bilen, blev kendt som en diffuser [3] .