Co společného mohou mít přítlačné křídlo a 2000 let stará plachetnice, motor formule 1 a dělo či neprůstřelná vesta a palivová nádrž?
Formuli 1 vděčíme za spoustu technických vynálezů, jež se mimo závodní dráhu uplatnily také v běžném životě. Na druhé straně tu jsou ale i takové, které lidstvo objevilo o mnoho desítek či stovek let dříve, než byly poprvé použity v královně motosportu, a přitom ji dosti zásadně ovlivnily. V dnešním speciálu, jenž vychází z pořadu Technické souvislosti, si ty nejdůležitější z nich podrobněji představíme.
Přítlačné křídlo
Při stavbě závodních automobilů hraje jednu z nejdůležitějších rolí aerodynamika, to ví zřejmě každý. Každý také ví, že princip fungování křídel letadel je přesným opakem toho, jak fungují přítlačná křídla vozu F1. Ta díky svému zaoblenému tvaru na spodní straně umožňují vzduchu po povrchu proudit rychleji než je tomu na horní straně, čímž vzniká přítlak, jenž drží vůz na trati.
Málokdo by ale řekl, že prvními, kteří tuto techniku začali využívat, byli ve skutečnosti starověcí námořníci, a to v době před více než dvěma tisíci lety. Ti používali na svých plachetnicích speciálně tvarované plachty, které sloužily k plavbě proti větru. Menší tlak na přední straně plachty přitahuje loď do strany, ta ale díky kýlu pluje vpřed. Jedná se o velmi prosté řešení, které nachází své uplatnění i dva tisíce let poté, co bylo prvně objeveno.
Uhlíková vlákna
Snahou automobilových inženýrů po celém světě je najít dostatečně pevný a odolný materiál, jenž bude zároveň co nejlehčí. Jeden takový představují uhlíková vlákna. Ta jsou ve srovnání s ocelí několikanásobně pevnější, což si uvědomovali již v sedmdesátých letech minulého století letečtí inženýři britské firmy Rolls-Royce. Uhlíková vlákna se jim zdála být ideálním materiálem na lopatky kompresoru jejich nového proudového motoru. Že se inženýři při svých domněnkách nemýlili, potvrdily i následné testy, po nichž následoval velký rozmach v používání karbonových vláken v celém leteckém průmyslu.
Na konci desetiletí se s tímto, tehdy stále ještě velmi exotickým materiálem, začalo experimentovat i ve formuli 1. Prvním vozem, který měl monokok z uhlíkových vláken, byl v roce 1981 McLaren MP4/1. Britský tým se tak stal průkopníkem v oblasti karbonových konstrukcí v F1. Netrvalo dlouho a přidaly se k němu i ostatní stáje. Uhlíková vlákna se stala alfou a omegou moderních monopostů a vypadá to, že na této skutečnosti se nic zásadního nezmění ani v nejbližších letech.
Motor
V minulosti si konstruktéři častokrát lámali hlavu tím, jak zajistit, aby byly vozy výkonnější a rychlejší, aniž by bylo zapotřebí využít masivních a zároveň těžkých motorů. Každý jeden kilogram navíc se okamžitě negativně projeví na dosahovaných časech na kolo, což piloti ani inženýři týmů rozhodně nechtějí. Zbývalo tedy zaměřit se na zvýšení samotné efektivity těchto motorů. To se podařilo díky jednomu chytrému vynálezu Johna Wilkinsona, který na konci osmnáctého století navrhnul speciální dělový soustruh, jenž umožnil velice přesný vývrt hlavní. Přesné soustružení dokázalo zmenšit takzvanou vůli ve vývrtu (mezeru mezi nábojem a hlavní). Je-li totiž vůle příliš velká, část energie, která vystřelí projektil z hlavně děla, přijde nazmar. Díky menší mezeře doletí náboj dále, aniž by bylo potřeba více energie.
A něco podobného se povedlo inženýrům aplikovat o dvě stě let později i při výrobě motorů. Zmenšená vůle mezi pístem a stěnou válce znamená, že z každé jednotlivé detonace, která ve válci proběhne, je dosaženo vyššího výkonu. Motor se tím pádem stává efektivnější a vozy formule 1 rychlejší.
Palivová nádrž
Hrůzostrašně vypadající nehody Nikiho Laudy z Nürburgringu roku 1976 či Gerharda Bergera z Imoly roku 1989, při nichž došlo v důsledku proražení nádrže k velkému požáru, který mohl mít fatální následky, přinutily inženýry zamyslet se nad bezpečností palivových jednotek. Cílem bylo navrhnout takovou nádrž, která bude na jedné straně pružná, ale na straně druhé také pevná. Řešení nalezli ve spojení dvou materiálů, a sice gumy a kevlaru. Kevlar byl vyvinut v roce 1965 a jeho původní funkcí bylo nahradit ocelové výztuhy v pneumatikách. Později se ukázalo, že jeho pevnost je tak vysoká, že odolá i vystřelené kulce, a tak se začal využívat jako stěžejní materiál při výrobě neprůstřelných vest.
Nádrž monopostu formule 1 tvoří jakýsi gumový vak, jenž je vyztužen kevlarem. Nachází se v prostoru mezi jezdcem a motorem, takže je dokonale chráněna. Všem týmům F1 dodává nádrže jediný dodavatel, kterým je firma Aerotech Laboratories. Ta technické parametry o svých palivových jednotkách pečlivě střeží. Má se ale všeobecně za to, že hmotnost nádrže bez zabudovaných čerpadel je přibližně 5,5 kg a její objem se pohybuje mezi 100 - 150 litry.