تستخدم مجموعات الهيكل الحديثة أشكالًا تم اختبارها في نفق رياح للحد من مقاومة الهواء. مشتتات الهواء الأمامية المُحسّنة وحدها تقلل معامل السحب بنسبة تصل إلى 12٪ في المركبات عالية الأداء، وفقًا لبيانات SEMA لعام 2024. هذه التصاميم تقوم بتوجيه تدفق الهواء بسلاسة حول فتحات العجلات وأسطح الهيكل السفلي، ومنع تكوّن جيوب مضطربة تعيق التسارع وترفع استهلاك الوقود.
المكونات الموضوعة بعناية على السيارات مثل المشتتات الأمامية وتلك الأشياء الكبيرة الشكل في الخلف والتي تُعرف بالمشتتات، تُنتج فعليًا قوة ضاغطة محددة تساعد على تحسين القبضة وتحافظ على استقرار السيارة عند السير بسرعة عالية جدًا. وفقًا لبعض الاختبارات التي أُجريت على الحلبات من قبل معهد AeroTech العام الماضي، فإن هذه المشتتات الخلفية تزيد من قوة الجر في العجلات الخلفية بنسبة تقارب 18 بالمئة تقريبًا. وعند دراسة طريقة حركة الهواء فوق السيارة وتحتها، اكتشف العلماء أن العمل المشترك بين المُشتت الأمامي والخلفي يساعد في الحفاظ على ثبات المركبة بمجرد تجاوزها سرعة 150 ميلًا في الساعة. ويحدث هذا لأنها تعمل على موازنة فروق الضغط أسفل هيكل السيارة، مما يجعل من السهل على السائقين الحفاظ على التحكم أثناء المنعطفات الحادة أو تغيير المسارات بسرعة عند السرعات القصوى.
تقلل الملاءات الممتدة للجنوط من اضطراب تدفق الهواء الجانبي، مما يسمح بإطارات أوسع بالحفاظ على تلامس مستمر أثناء المناورة الشديدة. ويقلل هذا التصميم زوايا الانزلاق الجانبية بنسبة 22٪، ويخفف من قوى الرفع التي تضعف التحكم عند السرعات فوق المائة، مما يساهم في تحسن التوازن الديناميكي الهوائي وزيادة ثقة السائق.
أظهر نموذج أولي واسع الجسم لشركة ألمانية رائدة لصناعة السيارات الرياضية تحسينات ملحوظة:
تنبع هذه المكاسب من أنفاق فينتوري النموذجية الحاسوبية وعناصر معززة كربونية قابلة للتعديل تتكيّف مع ظروف القيادة الفعلية، مما يُظهر دمج الشكل والوظيفة في هندسة الأداء الحديثة.
يؤدي الانتقال إلى أجزاء هيكل من ألياف الكربون إلى تقليل وزن المركبة بنسبة تقارب 50٪ مقارنةً بالمكونات الفولاذية العادية. مما يجعل السيارات تتسارع بشكل أسرع، وتقف بدقة أكبر، وتُحسن الأداء في المنعطفات بشكل عام. تُظهر الأبحاث أن حتى انخفاضًا بسيطًا بنسبة 10٪ في الوزن الإجمالي يُحسّن كفاءة استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 6 إلى 8٪، كما ذكر خبراء كفاءة الطاقة في الجهات الحكومية. على سبيل المثال، أغطية المحرك من ألياف الكربون عادةً ما يتراوح وزنها بين 10 إلى 20 رطلاً، أي أقل من نصف وزن النماذج الفولاذية (التي تتراوح عادةً بين 40 إلى 60 رطلاً). إن انخفاض الوزن في المقدمة يغير من توازن السيارة، مما يجعلها تستجيب بسرعة أكبر عند قيام السائق بمناورات حادة وبسرعات عالية.
بالنسبة للمُنشئين المُهتمين بالميزانية الذين يبحثون عن مجموعات هيكل، فإن الألياف الزجاجية خيار أرخص بالتأكيد، وغالبًا ما تكون تكلفتها أقل بنحو النصف إلى الثلثين مقارنةً بخيارات ألياف الكربون المتوفرة في السوق. ولكن هناك تنازلات، إذ تميل هذه المجموعات إلى أن تكون أثقل بأي مكان بين ربع إلى ثلث تقريبًا من نظيراتها المصنوعة من ألياف الكربون، ويؤثر هذا الوزن الإضافي على مدى استجابة السيارة أثناء القيادة العدوانية. وعند النظر إلى قوة المادة الفعلية، تبرز ألياف الكربون باعتبارها أقوى بنحو ثلاث مرات تحت التوتر مقارنةً بمواد الألياف الزجاجية العادية. ولهذا السبب لا يزال معظم المتسابقين الجادين يفضلون ألياف الكربون رغم ارتفاع سعرها. ومع ذلك، تظل الألياف الزجاجية شائعة بين السائقين العاديين لأن الألواح التالفة يمكن إصلاحها عادةً بدلاً من استبدالها بالكامل، بالإضافة إلى أن العديد من شركات التأمين تفرض رسومًا أقل على المركبات المزودة بمكونات من الألياف الزجاجية.
كشف تقرير أداء جمعية أسواق معدات المتخصصة لعام 2024 (SEMA) عن تحسن متوسطه 12٪ في أزمنة الدوران للمركبات المجهزة بطرقات كربون فايبر كاملة. وتشمل العوامل الرئيسية ما يلي:
ويُظهر هذا كيف أن تقليل الوزن بشكل استراتيجي ينعكس مباشرةً على مكاسب أداء قابلة للقياس على الحلبة.
يعمل الكثير من المصنّعين حاليًا على تطوير مواد مركبة جديدة تجمع بين متانة ألياف الكربون وطبيعة الألياف الزجاجية المعقولة من حيث التكلفة. يبدو أن الإصدارات الأولية تقلل الوزن بنسبة تتراوح بين 15 و20 بالمئة مقارنة بالألياف الزجاجية العادية، مع تكلفة لا تتجاوز حوالي 40 بالمئة من تكلفة ألياف الكربون بالكامل. نحن نتحدث هنا عن وفورات حقيقية. ويتنبأ خبراء الصناعة بأن هذه المواد الهجينة قد تستحوذ على جزء كبير من سوق الأداء المتوسط بحلول عام 2026 تقريبًا. بالنسبة لعشاق السيارات والمهتمين بالتجهيزات الذين يرغبون في ترقية مركباتهم أو معداتهم دون تحمل تكاليف باهظة، فإن هذا يبدو حلًا وسطًا جيدًا بين تحسين الأداء والأسعار المعقولة.
عندما يتم توسيع الأقواس، يمكنها استيعاب إطارات تكون أوسع بنسبة تصل إلى 20٪ تقريبًا مقارنة بالإطارات التي تأتي من المصنع. وهذا يزيد من مساحة التماس بين الإطار والطريق بنحو 15٪، مما يوفر قبضة أفضل عند الدخول بقوة في المنحنيات. تُظهر الاختبارات أن هذه الإطارات الأوسع تظل ملتصقة بالطريق أطول بمقدار ثلاث أعشار الثانية قبل الانزلاق أثناء المنعطفات الضيقة، وفقًا لما ذكرته مؤسسة JATO Dynamics في أحدث دراساتها. كما أن الحواف المصممة خصيصًا لا تمنع فقط احتكاك الإطارات بالهيكل، بل تحافظ أيضًا على عمل نظام التعليق بشكل سليم. وسيلاحظ السائقون هذا الفرق سواء كانوا يقودون بهدوء على الطرق السريعة أو يواجهون طرقات وعرة حيث يكون التحكم المستقر أمرًا بالغ الأهمية.
عندما يتم توسيع عرض مسار السيارة بحوالي 2 إلى 4 بوصات، فإن ذلك يقلل فعليًا من انتقال الوزن الجانبي أثناء المنعطفات الضيقة بنسبة تقارب 18٪، وفقًا لبعض الأبحاث الحديثة الصادرة عن جمعية مهندسي السيارات (SAE International) في تقريرها حول ديناميكية الهيكل لعام 2023. ما يحدث هو أن الوضعية الأوسع تقلل الضغط على نقطة مركز الثقل، ما يعني تقليل الانحناء الجانبي للجسم بشكل عام — بنحو 22٪ أقل مما هو قياسي من المصنع. ويلاحظ السائقون هذا التحسن فورًا عند قيادة الطرق المتعرجة التي تحتوي على منحنيات على شكل حرف S. تبقى السيارة أكثر استقرارًا على الطريق، مما يسمح بالدوران بسرعة أكبر دون فقدان السيطرة. بالإضافة إلى ذلك، تتآكل الإطارات بشكل أكثر انتظامًا على جميع العجلات الأربع، نظرًا لأن الوزن لا ينتقل بشكل كبير من جانب إلى آخر أثناء هذه المناورات.
تُصمم مجموعات الهيكل الواسع للسباقات لتوفير مساحة واسعة لإطارات أكبر، على الرغم من أن معظم الموديلات المستخدمة في الطرق العادية تركز على الجوانب العملية مع اتساع يتراوح بين بوصة إلى بوصة ونصف. ما يميزها هو أنها تحافظ تقريبًا على 94٪ من الارتفاع الأصلي عن الأرض، مما يجعل الركن أمرًا لا يُعد كابوسًا، ومع ذلك يمكنها تركيب إطارات أوسع بنحو 10 إلى 15 مليمترًا مقارنة بالإطارات التي تأتي من المصنع. ويستخدم المصنعون حاليًا مواد متقدمة، ما يعني أن الحجم الإضافي لا يضيف وزنًا يُذكر. كما تبقى كفاءة استهلاك الوقود قريبة جدًا من النموذج القياسي، حيث تنخفض فقط بنسبة حوالي 2٪، وفقًا لبعض الأبحاث الحديثة التي عُرضت في معرض SEMA العام الماضي.
عندما تكون عجلات السيارات أوسع وإطاراتها مصممة لأداء رياضي، فإنها تستجيب عادةً بشكل أسرع بحوالي 16 مللي ثانية في اختبارات الزوايا الحادة المتعرجة. وفقًا لبيانات نفق الرياح من MIRA عام 2023، يمكن للكيتات الهيكلية المصممة بشكل صحيح أن تقلل من حساسية المركبات للرياح الجانبية عند السرعات التي تزيد عن 70 ميل في الساعة بنسبة تصل إلى حوالي 31 بالمئة. ويلاحظ معظم السائقين هذا الفرق عند تغيير المسارات أو القيادة على الطرق السريعة، حيث يحتاجون إلى تصحيح مسارهم أقل من ذي قبل. وتنعكس هذه التحسينات على شكل مزايا فعلية على الطريق، مما يوضح سبب استمرار الشركات المصنعة في الاستثمار في الديناميكا الهوائية والتعديلات الهيكلية لتحقيق خصائص قيادة أفضل.
يمكن للكيتات الهيكلية أن تعزز الكفاءة الديناميكية الهوائية من خلال تقليل السحب وتوليد قوة ضاغطة، مما يحسن من استقرار المركبة وتماسكها وقابليتها للتحكم عند السرعات العالية.
تُقلل مجموعات الهيكل من ألياف الكربون وزن المركبة بشكل كبير، مما يحسّن التسارع والفرملة والتوجيه، كما يُحسن أيضًا كفاءة استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 6 إلى 8%.
تُعد الألياف الزجاجية خيارًا أكثر اقتصادية ولكنها أثقل من ألياف الكربون. وتتميز ألياف الكربون بمتانة أعلى وتوفر تحسنًا أفضل في الأداء لأنها أخف وزنًا وتقلل من عطالة المركبة.
تتيح مجموعات الهيكل الواسعة تركيب إطارات أوسع، مما يحسّن القبضة وقدرة التماسك عند المنعطفات. كما أنها تزيد من عرض المسار لتحقيق ثبات أفضل وتقليل انحراف الهيكل أثناء المناورات الحادة.
تقدم المواد المركبة الهجينة توازنًا بين الأداء والتكلفة من خلال الجمع بين متانة ألياف الكربون وتكلفة الألياف الزجاجية المنخفضة ومرونتها.
EN