Red Bull front wing – An architect’s view

A little contemplation with the eyes of an architect about the front wing of the RB6.

If we look at the architecture of the wing, it is obvious that its static construction is fundamentally different to the front wings of most of the other teams. (But with similarities with the new Ferrari wing, interestingly but maybe not by coincidence.)

The rigidity (for the deflection test) is (mainly) provided by two curved parts, marked A (compression zone, pushing force) and B (tension zone, pulling force).

This wing is perfectly rigid in its static state, at least to that level what is demanded by the FIA deflection test. But when the car is going, because of the drag, horizontal forces start to wind/screw element B. This wrenching is increased/intensified further by the mounting points of element C.

The above graph shows what deformations element B may get (cross-sectional view).

On the above diagram with blue is the increase of the force acting upon the wing in relation of the increase of speed, and by this the deformation of element B. With green is the decrease of inertia. With red is the deflection of the wing. This deformation increases with the square of the speed.

The amount of deflection ( f ) is calculated by the following formulae:

Where F is the force acting upon the object, l is the length of the object, I is the inertia of the object, E is the modulus of elasticity.

I hope it is comprehensible. E.g. at the same area on the wings of the McLaren and the Mercedes cars have such ‘B elements’ which can’t suffer such deformation in relation of speed. They have been designed with sustained rigidity in mind while the RBR wing is designed to achieve this adaptive flexibility at speed, while being enough rigid in its static state to pass the deformation test. So it may easily happen it will pass the 1000 N test too and it’ll still keep its feature when the car is moving, as the form and construction won’t change significantly. The trick is pretty simple, but hard to copy because it requires a complete redesign of the front wing, a big change in its working concept.

Original concept and analysis by Penti, the architect. English translation and additional notes by hunnylander.

Related articles: Front wing concepts | Spa front wing comparison | Flexigate continues

Additional notes in explaining.

* B is a kind of ‘pillar’ architecturally (providing enough rigidity in static state, then becoming less rigid to some kind of forces, which aren’t applied in the FIA deflection test, which is vertical), C isn’t. And the downward deflection of the ‘FWEP’, that’s the big move, the big flexing because of the weakening of the structure caused by a small wrenching of the element B.

To put it simply:

Horizontal force switches off the full rigidity, then the less rigid wing flexes downward.

It’s about changing rigidity, not about big flexing of element B. Element B is just a key/switch to make the wing structure less rigid depending of speed.

The original Hungarian text is the following:

HU:

Egy kis elmélkedés építész szemmel a RB első vezetőszárnyáról. Ha megnézzük a szárnyat, látszik, hogy a statikai felépítése alapvetően más, mit a többi élcsapat szárnyának szerkezete. Itt a merevséget két hajlított elem , biztosítja az egyik A-val jelölt elem a nyomott öv a B-vel jelölt pedig a húzott öv. Ez a szárny statikus állapotában, azaz álló helyzetben tökéletesen merev, legalábbis annyira amennyit a szabályok megkövetelnek a mérési eljárás során. Mikor elindul az autó a légellenállás hatására vízszintes erők keletkeznek ami egy csavarást hoz létre a B elemben, ezt a csavarást fokozza még a C elem felfüggesztési pontjainak kialakítása is.

Fenti ábrán lehet látni a hogy milyen alakváltozást szenvedhet a B elem, keresztmetszetben. Azaz, hogy egyenesedik ki a sebességtől! Kékkel statikus állapotban, zölddel mozgás közben.

A diagramon kékkel a szárnyra ható erő növekedése a sebesség függvényében és ezáltal a B elem alakváltozása. Zölddel az inercia azaz a másodrendű nyomaték csökkenése. Pirossal pedig a szárny lehajlása. Itt lehet látni hogy az alakváltozás a négyzetesen nő, a sebesség függvényében.

A lehajlás értékét a következő képlettel számoltam ki:

ahol a f= a lehajlás mértéke, F= a testre ható erő, l a tartó hossza, I=a tartó másodrendű nyomatéka vagyis az INERCIÁJA, E = a tartó anyagának rugalmassági tényezője. Ebből a lényeg a I ami a leginkább befolyásolja a szerkezet lehajlását

Remélem érthető volt. A Mclaren a Merci szárnyának merevségét az alsó elem adja, ami nem képes ilyen alakváltozást szenvedni. A trükk szerintem nagyon egyszerű, viszont nehezen másolható, mert az autó teljes vezetőszárnyát újra kell tervezni.

EN:

Additional notes in explaining.

* B is a kind of ‘pillar’ architecturally (providing enough rigidity in static state, then becoming less rigid to some kind of forces, which aren’t applied in the FIA deflection test, which is vertical), C isn’t. And the downward deflection of the ‘FWEP’, that’s the big move, the big flexing because of the weakening of the structure caused by a small wrenching of the element B.

To put it simply:

Horizontal force switches off the full rigidity, then the less rigid wing flexes downward.

It’s about changing rigidity, not about big flexing of element B. Element B is just a key/switch to make the wing structure less rigid depending of speed.

3 thoughts on “Red Bull front wing – An architect’s view

  1. Pingback: Analysing the concept of conflicting concepts | Hunnylander's Blog

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s