Во время одного из интервью, Виталий Петров, гонщик команды Формула 1 Renault признал, что любой человек не сможет сразу же управлять болидом. Только на понимание, что к чему, может уйти 3-4 часа, говорил он. Премьер-министр России, Владимир Путин без проблем сел в свой первый болид, пожаловавшись, что в нем теснее, чем в его старом "Запорожце", и разогнался до скорости 240 км в час. Оставив в стороне сверхспособности российского премьера, вспомним, что недавно компания Николай Фоменко Marussia Motors приобрела гоночную команду Virgin Racing. По планам, сотрудничество с гонщиками, которые уже приписаны к "конюшне", продолжится, но, из-за того, что эта команда будет позиционироваться, как российская, стоит ждать появления в ней российских пилотов. Чтобы вы были готовы, а не тратили часы на понимание всей специфики управления автомобилем, мы попытались рассказать вам, что и как в автомобиле устроено на примере простой схеме.
Болид
Сам болид Формулы 1 представляет собой углепластиковый монокок с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами, из которых задние два являются ведущими. Пилот располагается в тесном кокпите в передней части болида и управляет им с помощью руля и педалей тормоза и газа. Ширина автомобиля в целом не может превышать 180 см.
Колеса
Диски в Формуле 1 обычно изготавливаются из сплава магния. Этот материал выбран из-за его низкого веса и высокой прочности. Всеми возможными способами производители добиваются от колёсных дисков наивысшей прочности. На поверхности диска находится крепление-замок, которое помогает легко и быстро менять резину на пит-стопах. Он открывается, когда требуется смена резины и механик закрывает его, когда замена закончена.
Крепление колес
В 1998 году была предпринята попытка предотвратить тяжёлые травмы, вызываемые отрывающимися от болидов в момент аварии колесами. В 2001 году FIA ввела специальные крепления, что бы предотвратить такие случаи. Соединение должно было одним концом крепиться к шасси, другим - к диску колеса. Полимер, из которого изготавливается крепление, имеет химическое название "полибензооксид" (PBO), но обычно его называют Зэйлон. Этот материал имеет огромную прочность и может устоять при очень большом давлении, как углерод. Основной минус зэйлона заключается в необходимости предохранять его от света. Команды меняют крепление один раз за 3 гонки.
Мотор
Объём и параметры двигателей, используемых в Формуле 1, неоднократно менялся. C 2006-го года в Формуле 1используются четырёхтактные восьмицилиндровые двигатели без наддува объёмом не более 2,4 литра. Мощность двигателей 750—770 л.с. Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Также запрещено подавать в двигатель что-либо, кроме воздуха и горючего. В 2010 году в связи с отменой дозаправок особое значение приобретает экономичность мотора, так как на старте у машин с более экономичными моторами может быть меньше топлива.
Команда Toyota заявила, что в 2004 году её моторы выдают до 900 л. с. Для сравнения, ещё в 1997 году двигатели могли похвастаться "всего лишь" 700 л.с.
После окончания сезона 2008 года руководство Формулы 1 и FIA предлагало переход на стандартные моторы, что по мнению инициаторов предложения должно было сократить расходы команд.17 октября 2008 года FIA объявило тендер на поставку стандартных моторов для всех команд Формулы-1. Эта инициатива встретила неодобрение среди ряда команд, связанных с автопроизводителями; в частности Ferrari объявила о возможности ухода из чемпионата в случае принятия такого предложения.
Коробка передач
Автоматические коробки передач запрещены правилами. Тем не менее, болиды оснащаются полуавтоматическими коробками передач: чтобы переключить передачу, гонщику не нужно выжимать сцепление. Он просто нажимает на небольшие рычажки с обратной стороны руля. Эти рычажки расположены с двух сторон: один для того, чтобы переключать передачи вверх, другой - вниз. Следовательно, пилоту не нужно отрывать руки от рулевого колеса, а с помощью гидравлической системы, активизирующейся электросигналом, переключение передач происходит за одну-две сотые доли секунды, что неоспоримо быстрее, чем в случае со стандартной системой. Теперь управление болидом Ф1 стало более похожим на процесс управления картом - правой ногой регулируется увеличение скорости, левой - торможение.
Каждая команда создаёт свою коробку передач. Большинство машин имеет 6 передач, хотя в современных болидах уже используется 7. Семь скоростей разработаны для двигателей узкой полосы мощности, что бы они могли расходовать эту мощность оптимально.
Тормоза
Все автомобили Формулы-1 оснащены карбоновыми тормозами, которые отличаются тем, что их сопротивление высоким температурам гораздо выше, чем у серийных тормозных дисков, а масса при этом гораздо меньше. Эффективность таких тормозов необыкновенно высока: после разгона до 340 км/ч на прямой автомобилю Формулы-1 нужно менее 100 метров, чтобы затормозить перед входом в медленный поворот. Естественно, карбон очень дорог: требуется полгода на производство одного диска, который "выпекается" при температуре от 900 до 2000 градусов Цельсия.
Безопасность
В Формуле 1 огромное внимание уделяется безопасности пилотов. Ни один болид не сможет выйти на старт гонки, если он не пройдёт всех необходимых проверок, в частности краш-тестов. С 1996-го года боковины кокпита были значительно подняты и усилены, чтобы защитить гонщика при боковых ударах. Для предохранения пилота при переворотах позади кокпита расположены дуги безопасности. Также регламентировано, что в любой ситуации пилот должен иметь возможность покинуть болид не более чем за 5 секунд, для чего ему нужно лишь расстегнуть ремни безопасности и снять руль.
Одежда пилота
Гонщики Формулы 1 одеты в специальные комбинезоны фирмы Sparco, выдерживающие открытое пламя в течение 14 секунд. Кроме того, гонщики обязаны надевать бельё, подшлемники, обувь и перчатки из негорючих материалов, изготовленные сертифицированными производителями. Шею гонщиков, подвергающуюся во время аварий огромным нагрузкам, защищает система защиты шеи и головы пилотов HANS (Head And Neck Support), адаптированная для нужд Формулы 1.
Положение пилота
Одной из наиболее важных особенностей динамики гоночного автомобиля является положение его центра тяжести. Поэтому сиденье пилота располагается максимально близко к днищу болида, и положение самого пилота более всего похоже на то, как если бы он лежал в комфортабельном кресле. В то время как ступни расположены выше над уровнем земли, чем спина, что обусловлено современной конструкцией высоких носовых обтекателей, улучшающих аэродинамику болида.
Шины
Используют 3 вида шин: "слики" — для сухой трассы, "микст" или "промежуточные" — для слегка влажной и "дождевые" — для сильно влажной. Шины для сухой трассы различают по твердости: "суперсофт" (наиболее мягкие), "софт", "медиум" и "хард" (наиболее твердые). Размер передних и задних шин в ходе эволюции гоночных автомобилей Формулы постоянно менялся, ныне передние и задние шины разные, размер передних шин 245/55 R13, задних 270/55 R13.
Электроника
Автомобиль Формулы 1 наполнен электроникой, помогающей достичь наилучших результатов в гонке. Вся электронная начинка болида инспектируется FIA перед сезоном и не может меняться в течение него. С болида Формулы 1 непрерывно передаётся телеметрия — информация о состоянии и поведении машины. За телеметрией следит персонал команды. Обратная связь запрещена, то есть управлять болидом из боксов нельзя.
Руль
Буквально в недалеком 1992 году руль в болиде Формулы 1 не представлял собой ничего особого. Обычный круглая деталь, с металлической пластиной посередине для прикрепления к рулевой колонке, и не более трех кнопок - одна из них для выбора нейтральной передачи, вторая для подачи питьевой жидкости через трубочку в шлеме пилота, ну а третья для радиосвязи.
В настоящее время руль представляет собой сложное электронное устройство, которое позволяет пилоту изменять огромное количество настроек. Очень часто команды Формулы 1 назначают специального инженера, который является ответственным за электронику и комфорт руля.
Большинство рулей несут в себе управление 12 различными параметрами болида, поэтому не должно удивлять, что при его сборке используется до 120 различных компонентов - кнопки, переключатели и т.д. И не смотря на изобилие материалов и деталей, руль весит всего лишь 1,3 кг.
16 декабря 10, 14:35
Почему в Формуле 1 до сих пор используются колеса небольшого диаметра? Какие преимущества сулил бы переход на низкопрофильные шины? Из каких деталей состоит колесная втулка, и как удается закрепить колесо одной-единственной гайкой? На эти и другие вопросы в очередном номере британского F1 Racing ответил технический консультант Marussia F1 Пэт Симондс...
Пэт Симондс: "Тринадцатидюймовые колеса и шины с высоким профилем сегодня выглядят несколько старомодно, однако такой дизайн был закреплен еще в восьмидесятых годах прошлого века, когда команды начали экспериментировать с колесами большего диаметра, и в FIA решили ввести ограничения, сочтя подобные изыскания лишней тратой денег. Позже уже сами команды отказывались идти на какие-либо корректировки, поскольку это потребовало бы пересмотра едва ли не всей конструкции машины.
Небольшой диаметр колес с одной стороны осложняет работу над машиной, с другой - в ряде аспектов делает ее проще. При такой высокой боковине почти 50% эффекта амортизации приходится непосредственно на шины, что делает геометрию подвески не настолько важной, как было бы в случае с низкопрофильной резиной, для которой запредельная жесткость боковин требует четкой постановки шин на поверхность трассы и, следовательно, более изощренной конструкции рычагов подвески. Опять же, больший диаметр колес упростил бы задачу размещения тормозных механизмов, а у команд появилась бы возможность использовать тормоза увеличенного размера и с большим ресурсом – правда, в таком случае FIA пришлось бы сперва зафиксировать эту возможность в техническом регламенте.
Вы спросите, в чем преимущества перехода на колеса большего диаметра с низкопрофильными шинами? Колеса большего диаметра не только придали бы машинам более современный вид: с ними инженерам было бы намного проще разместить там колесные ступицы. Кроме того, это серьезным образом повлияло бы на принцип работы шин и эффективность их прогрева.
Гонщики часто говорят о необходимости вывести шины на необходимый температурный режим. Вы можете подумать, что речь идет о тепловой энергии, выделяемой в процессе трения шины о поверхность трассы. Отчасти это правда, однако в данном случае нагревается лишь внешняя поверхность шины. Впрочем, резина – достаточно хороший проводник тепла, и оно постепенно распространяется на каркас шины, который также должен быть прогрет до требуемой температуры.
Но прогрев самого каркаса в большей степени достигается за счет деформации шины. Игроки в сквош знают: чтобы сделать мячик более податливым, необходимо стукнуть по нему несколько раз, тем самым повысив его температуру. Аналогичным образом это работает с шинами: деформация возникает, во-первых, вследствие качения колеса по трассе, когда нижняя часть шины образует так называемое пятно контакта; а во-вторых, вследствие изгиба боковин шины при прохождении поворотов. Если бы шины были низкопрофильными, они деформировались бы намного меньше и меньше бы нагревались, что потребовало бы совершенно иной линейки составов смеси – впрочем, добиться этого не так уж и сложно.
Низкопрофильные шины менее требовательны к давлению. Это объясняется двумя факторами: во-первых, более жесткий каркас в меньшей степени нуждается в поддержке воздухом, а во-вторых, сам объем воздуха меньше, и с изменением температуры давление изменяется не столь значительно. Таким образом, низкопрофильные шины было бы проще использовать без какого-либо прогрева, нежели нынешние шины с высоким профилем.
От шин перейдем к колесным ступицам. Ступица состоит из оси и подшипников, вставленных в специальный корпус. Правилами предписано, чтобы корпус был выполнен из относительно распространенных сплавов алюминия, способных сохранять прочность и жесткость в условиях высоких температур.
В предыдущие годы в конструкции корпусов ступиц использовались сперва магниевые сплавы, которые, впрочем, обладали не лучшей жесткостью, затем сталь, а еще позднее – обработанный титан и более дорогие литиево-алюминиевые и другие изощренные сплавы. Нынешние ограничения на использование подобных материалов – одна из мер, направленных на предотвращение роста расходов в Формуле 1.
В связке "подшипники – ось" вращается сама ось, выполненная из титана или высокопрочной легированной стали. На оси закреплен шлицевый конус, к которому крепится карбоновый тормозной диск - через этот конус тормозное усилие передается на ось. На конце оси есть специальная резьба, на которую накручивается колесная гайка. Привод колес осуществляется через специальные штифты, которые могут быть либо прикреплены к оси и входить в специальные отверстия в колесе, либо наоборот – быть прикреплены к самому колесу и входить в отверстия в оси.
Система крепления колеса очень изощренная. Когда на пит-стоп отводится немногим более двух секунд, все должно работать безупречно, а конструкция - не позволять совершать даже малейших ошибок. Это означает, что колесо должно сразу садиться на ось, а колесная гайка должна закручиваться с первого раза. В числе последних тенденций – крепить гайку сразу к колесу, поскольку в таком случае больше вероятность правильной установки и меньше риск срыва резьбы.
Сама резьба имеет диаметр 75 мм и тщательно обработана для лучшего закрепления. Современные колесные гайки имеют не шестиугольную, а зубчатую форму: при закреплении эти зубцы вставляются в специальные пазы гайковерта.
Наконец, в системе крепления колеса предусмотрены специальные устройства, препятствующие соскальзыванию колеса с оси в случае потери гайки. Как мы уже убедились, они не всегда работают так, как требуется.
Можно ли сказать, что колесо - это единственная область машины, дизайн которой не определяется требованиями аэродинамики? Не совсем. Наряду с жесткостью, которая остается ключевым параметром конструкции, крайне важным остается вопрос управления воздушным потоком в этой области. Поперечные рычаги, тяги и толкатели расположены таким образом, чтобы у специалистов по аэродинамике была возможность разместить все те многочисленные открылки, которые мы часто видим на воздуховодах тормозов.
Поток внутри колеса тоже важен, поскольку от него зависит не только охлаждение механизмов, но и перераспределение тепла. Иногда требуется использовать горячий воздух, идущий от тормозов, для нагрева колесных дисков и, как следствие, шин. Ну а если резина, наоборот, перегревается, к дискам может быть подан поток холодного воздуха. В целом то, по какому пути движется поток через колесо, способно оказать значительный эффект на аэродинамическую эффективность всей этой зоны.
Несколько лет назад, до вступления в силу соответствующего запрета, все машины оснащались фиксированными колпаками на ступицы, что позволяло воздуху выходить из колеса в оптимальном месте. В наше время подобные технологии снова актуальны – в частности, Red Bull Racing и Williams потратили немало сил на оптимизацию потока в этой области.
Часто спрашивают, использует ли Формула 1 те же колесные подшипники, что дорожные машины. Отвечаю - нет. В дорожных машинах подшипники должны соответствовать параметрам массовых моделей осей и втулок. Также от них требуется без ремонта проходить до 160 тысяч километров, и притом их стоимость должна быть умеренной. Машины Формулы 1 используют подшипники большего диаметра с целью придания всей конструкции максимальной жесткости.
Трение при этом должно быть минимальным: для этих целей вместо стальных шариков в подшипнике используются керамические. Шарики разделены специальными проставками, установленными таким образом, чтобы подшипники имели достаточную предварительную нагрузку, но не демонстрировали люфт при высоких температурах. Каждый подшипник стоит 1300 фунтов стерлингов, притом на машине их восемь!
Наконец, из каких материалов делают колеса? Из магниевого сплава, обеспечивающего достаточную жесткость при высоких температурах. Команды предпочли бы использовать карбоновое волокно с целью снизить неподрессоренную массу, повысить жесткость и уменьшить инерцию, однако правила не позволяют им сделать это".
В формуле 1 нету мелких действий или дел. Когда дело пойдет к победе на трассе, команда выложит все возможные силы и вложит невероятное количество денег.
Этот год из-за последние 18, станет самым феноменальным, так как в этот год машины не будут дозаправляться топливом. То есть в бак будут заливать не как раньше, а ровно столько сколько машине понадобится что бы доехать до финиша.
В этом году единственным поводом что бы заехать к механикам будет не что иное как смена шин, так как шины в формуле 1 имеют очень быстрый износ. Когда гонщик заезжает к механикам он теряет время, так как его соперники не будут ждать пока он сменит шины. Поэтому механики работают на максимально возможной скорости.
Что такое замена колес на формуле 1
Где-то около 15 лет назад вся работа механиков занимала не больше 15 секунд. Из них 7-9 секунд было нужно что бы машины остановилась. Рекордным временем для механиков считалось 6 секунд. Если же пилот заходил на дозаправку, то механики могли особо не торопится, так как дозаправка длительный процесс.
В этом сезона зрителей формулы ждет действительно захватывающие остановки. Одной команде удалось сменить шины менее чем за 2 секунды. Это довольно-таки сложно! так как сильно изнуряет.
Что же понадобится что смены колес за 2 секунды?
Самое важное это изменить технологию крепления колес . В обычной жизни автомобильные колеса крепят к оси примерно с 4-6 гайками, что бы колесо крепче держалось. В то время как формула использует на 1 колесо – 1 гайку. Если вам в каком-либо сервисе скажут, что для крепления им необходимо использовать все 16 гаек, иначе колеса по отпадают, можете им смело рассказать формуле, где к каждому колесу крепится всего 1 гайка.
Для снятия этой единственной гайки используют гайковерт, а не как мы привыкли гаечным ключом. Но это далеко не все. Можем представить, что с технологической точки зрения все идеально, а как насчет людей?
Если бы один человек делал всю эту работу в формуле, то это бы занимало большое количество времени.
Даже если 1 человек на 1 колесо – это все равно не даст результата 2 секунд. НА самом деле на турнирах формулы возле каждого колеса стоит 3 человека и каждый из них отвечает за свое. Первый выкручивает гайку, второй забирает колесо, а третий в это время уже стоит и держит новое колесо.
Получается, что к технике нужно научить наших механиков все это делать за 2 секунды!
Нужно в первую очередь тренировать их командную игру, когда первый еще не успел открутить, второй уже должен тянутся за колесом, а третий в это время уже должен подносить новое колесо к машине. Нужно правильно поставить каждого что бы он не мешал другому. Это возле 1 колеса 3 человека, а колес то 4.
Сотрудники Red Bull Racing достигли своей высоты в олимпийском спортивном центре, который называется Bisham Abbey, на эту тренировку было потрачено около полумиллиона фунтов, но руководитель команды Кристиан Хорнер не пожалел о том, что потратил такую колоссальную сумму денег. Когда команда узнала, что дозаправки больше не будет, она отобрала лучших из лучших и тренировала их всю зиму, каждый день по невероятному количеству часов. Но данная тренировка не была напрасна они достигли своих 2 секунд. Когда механиков всегда отличалась бесстрастью остановки, но на этот раз команда решила использовать научный подход. Если постоянно наблюдать за тем как люди работают и переставлять их местами, то можно в конечном итоге добиться не малых результатов. Но как говорится, не каждая команда будет готова тратить такую сумму денег на подготовку команды. Да и как говорится не всем это надо.
В теории покрышки "Формулы-1" не так уж и пухлы - в переводе на привычный продавцам и покупателям шин язык размерность передних сликов составит 270/55 R13, а задних - 325/45 R13. Для сравнения - в прайс-листе на дорожные шины Pirelli P Zero (чрезвычайно популярные среди владельцев суперкаров) можно найти немало вариантов с профилем 40-45. Но есть один нюанс: измеряем мы профиль в процентах "толщины" покрышки к ее ширине, а видим миллиметры, отделяющие поверхность шины от края колесного диска. А по этому показателю разница ощутима. К примеру, "толщина" той же Pirelli P Zero при размерности 225/45 R17 составит около 100 мм, а задних шин для "Формулы-1" - 165 мм. То есть диаметр гоночной шины будет больше всего на 4 %, а ее "толщина" - сразу на 65 %.
Диски диаметром 13 дюймов также не слишком хорошо рифмуются со статусом самых престижных и самых дорогих гонок в мире - ведь автопроизводители нынче в такой обувке и бюджетную модель на дорогу не выпустят (разве что какой-нибудь Ravon R2, ранее известный как Daewoo Matiz). Причем в сфере резины "Формула-1" уже давно не указ другим турнирам и гоночным категориям: что спортпрототипы в гонках на выносливость, что электрические болиды в турнире "Формула-Е", что грозные карбоновые Audi и Mercedes в чемпионате DTM - все ездят на 18-дюймовых дисках с "тонкими" покрышками. Почему же в королевских гонках до сих пор хватаются за крохотные колеса и "пухлые" шины?
Прошлым летом Pirelli, в настоящий момент - монопольный поставщик шин для "Формулы-1", в порядке эксперимента разработала "тонкую" шину под диск диаметром 18 дюймов. На тестах она оказалась на девять секунд с круга медленнее привычной "пухлой" шины.
Вариантов ответа на этот вопрос можно найти много. Одни говорят - все дело в жадности: чем "толще" шина, тем большего размера логотип можно разместить на боковине - поэтому против перехода на низкопрофильную резину выступают производители покрышек. Другие утверждают, что Международная автомобильная федерация таким образом косвенно сдерживает рост скоростей: мол, чем меньше колесный диск - тем компактнее должны быть тормоза, тем меньше их эффективность и тем меньше у создателей болидов мотивации делать их исключительно быстрыми. Обе этих версии - типично народные. Чиновникам от автоспорта столь хитрыми маршрутами ходить необязательно - при желании ограничить эффективность тормозов, они могут просто установить предельные их размеры или запретить применении определенных решений и материалов. Что же касается размеров логотипа, то Пол Хэмбри, руководитель гоночных программ Pirelli, упомянул об этом аспекте проблемы скорее в шутку - причем сделал это во время презентации… экспериментальных низкопрофильных покрышек для "Формулы-1".
Более проницательные люди напоминают, что даже в чемпионате, где пит-стопы длятся меньше двух секунд, нельзя просто взять и привинтить к современным болидам "Формулы-1" колеса, размером радикально отличающиеся от нынешних. Для начала при увеличении диаметра колесных дисков до 18 дюймов, комплект колес будет весить почти на 35 кг больше, чем сейчас (такие подсчеты некоторое время назад опубликовала одна из шинных компаний). Что увеличит не только неподрессоренные массы - чего создатели быстрых машин вообще-то стараются избегать, - но и нагрузку на коробку передач. Плюс нельзя забывать, что покрышки в каком-то смысле являются элементом подвески автомобиля. Особенно "пухлые" покрышки, которые гораздо активнее, чем низкопрофильные шины с жесткой боковиной, участвуют в поглощении импульса при наезде на кочку и распределении центробежной силы в повороте (в обоих случаях играя роль пружины). "Если просто поменять одни колеса на другие, машины просто нанчут мести хвостами как дрифт-кары, - предположил в свое время Хироде Хамашима, возглавлявший формульную программу марки Bridgestone, - Разница в уровне сцепления с трассой будет более чем значительной".
Время от времени команды "Формулы-1" создают виртуальные болиды - своего рода фантазии на тему, как гоночные автомобили будут выглядеть лет через двадцать (на фото - проект MP4-X команды McLaren). Примечательно, что все эти гоночные машины будущего обуты именно в большие колесные диски с низкопрофильными покрышками...
С одной стороны, инженерными вызовами конструкторов "Формулы-1" пугать глупо: дайте им достаточное количество денег и ресурсов - и через полгода даже на квадратных колесах болид поедет быстрее, чем в прошлую пятницу. Но в том-то и дело, что деньги и ресурсы в современной "Формуле-1" стараются по возможности экономить. А потратить их по-прежнему есть куда: то переход на гибридные силовые установки объявят, то высоту носового обтекателя ограничат - только успевай поворачиваться. В этих условиях мало кому из конструкторов понравится вносить серьезные изменения в конструкцию подвески, что обязательно повлечет за собой необходимость "допиливать" аэродинамику, модернизировать тормоза и так далее, и тому подобное. Одним словом, нет каких-либо судьбоносных причин, полностью исключающих отказ от "пухлых" шин в обозримом будущем. И всерьез этот вопрос не поднимается, потому что и без него и командам "Формулы-1", и компании-поставщику шин в целом есть, чем заняться и куда потратить имеющиеся деньги.
P.S. АвтоВести до сих пор не ответили на простой вопрос, интересующий лично вас? Тогда оставьте этот вопрос в комментариях. Но не забудьте перед этим свериться с материалов этой рубрики.