Технологии формулы 1 в автомобилях
Как устроены турбомоторы Формулы-1 2014 года
Рекуперация энергии появилась в Формуле-1 ещё в 2009 году. Но новый этап внедрения гибридных технологий столь радикальный, что повлиял даже на официальный язык: в документах вместо слова Engine появилось сочетание Power Unit. На фото показан такой «юнит» от Renault под названием Sport Energy F1-2014.
С сезона 2014 года в Формуле-1 уходит эпоха атмосферных моторов V8 2.4, трудившихся с 2006 года. По новому регламенту на болидах появятся турбомоторы объёмом всего 1,6 л. Звучит знакомо. Но если в обычной жизни это рядные «четвёрки», то в спорте — малолитражные V-образные «шестёрки» с высокопроизводительным одиночным турбонаддувом (давление не регламентировано). Да и частота вращения коленвала внушительна — лимитатор по правилам будет срабатывать на 15 000 об/мин. А ещё на этих движках стоит система двойной рекуперации, способная утилизировать не только кинетическую энергию автомобиля во время торможения, как было в недавнем прошлом, но и энергию выхлопных газов. Да-да, в формульном моторе турбина соединена с генератором — как на заправской электростанции! Потому буковка К (kinetic) из общего наименования системы пропала, теперь это просто ERS (Energy Recovery System).
С сезона 2014 года мгновенный расход у двигателя внутреннего сгорания на Формуле-1 не должен выходить за рамки 100 кг/час, и 100 килограммами ограничен общий запас топлива на одну гонку. Ранее пиковый расход не регламентировался (а по факту был на 40% выше). Что до суммарного запаса топлива, то его не ограничивали (нельзя было только дозаправиться), но типично в бак помещалось около 160 кг горючего. Так что теперь инженерам команд будет весьма непросто настраивать системы рекуперации на гонку и выбирать стратегию в данной части.
Если раньше от системы KERS разрешено было получать максимальную добавочную мощность 60 кВт (81 л.с.) в течение 6,7 секунды за один круг, то теперь лимит повышен до 120 кВт (162 л.с.), и такую мощность можно будет развивать по 33 секунды на каждом круге. Ещё французские инженеры указывают, что если в прошлом году поломка «керса» стоила гонщику лишних 0,3 с на круг, то теперь выход из строя гибридной составляющей болида Формулы-1 фактически оставляет машину за пределами хоть какой-то борьбы.
В сезоне 2014 года 11 команд будут использовать двигатели всего от трёх поставщиков. Red Bull, Lotus, Toro Rosso и Caterham возьмут на вооружение мотор Renault Sport Energy F1-2014. Команды Mercedes, McLaren, Force India и Williams возложили свои надежды на агрегат Mercedes-Benz PU106A Hybrid. Наконец, болиды Ferrari увлекать вперёд призваны двигатели Ferrari 059/3, и они же оживят болиды Marussia и Sauber. Творение итальянцев «живьём» пока не показывали, но о нём кое-что уже известно, как и о моторе Mercedes. Однако наиболее детальные сведения о новом двигателе предоставила французская компания.
В новой установке есть два мотор-генератора, способных как вырабатывать ток, так и действовать в роли электродвигателя. Первый называется MGU-K (Motor-Generator Unit-Kinetic). Он соединён с коленвалом ДВС и собирает энергию на торможении, отдавая её высоковольтному накопителю. При разгоне MGU-K добавляет свою мощность к мощности основного агрегата. Эта добавка как раз лимитирована по регламенту 120 киловаттами. Ещё есть ограничение по количеству энергии, которую можно собрать на одном круге (два мегаджоуля), и энергии, которую можно использовать для разгона на одном круге (четыре мегаджоуля), что, к слову, в десять раз больше, чем разрешено было в 2013 году для старого «керса».
Устройство MGU-H (Motor-Generator Unit-Heat) — самое интересное в новой Формуле. Это электрическая машина, сидящая на валу турбокомпрессора. И работать она может в обе стороны: извлекать энергию из выхлопных газов и раскручивать турбокомпрессор для сокращения турболага. Причём, в отличие от MGU-K, величина потоков энергии (выработка в качестве генератора и работа как электромотора) правилами не ограничена. Это даёт инженерам мощный рычаг для управления балансом энергии в машине. Если учесть работу ДВС и MGU-K, в сумме энергия в болиде может перекачиваться по семи направлениям.
Вспомним, что обычный «керс» вводился под соусом помощи мира Формулы-1 массовой автомобильной индустрии в деле сохранения окружающей среды. Мол, в Королеве автоспорта будут проверяться идеи и технологии, которые далее могут в том или ином виде найти свой путь к обычным автомобилям. Новый регламент — заметный шаг в этом направлении. Болиды в 2014 году просто вынуждены стать экономичнее, а ключ к экономичности — хитроумная гибридная система. Вполне вероятно, что мы скоро увидим что-то похожее на серийных автомобилях. Собственно, это уже происходит. Вспомним опыты Audi c электрическим приводом компрессора. От него недалеко до утилизации энергии выхлопа (такие турбогенераторы тоже предлагались в разное время, но развития не получили) и объединения подобных устройств в единый комплекс.
Современные двигатели «Формулы-1» – лучшие в истории. Но ими все равно недовольны
Критики ошибаются.
Технический прогресс в гонках полностью уничтожил романтические мечты о «гаражных» командах и создании революционных болидов гениальными энтузиастами без кучи магистерских степеней в резюме. Теперь даже бедные конюшни обладают бюджетом от 100 миллионов долларов и открывают отделы инженерных разработок на несколько десятков человек.
С двигателями почти та же история: моторные департаменты «Феррари», «Рено» и «Мерседеса» превратились в огромные технологичные монстры — но, как оказалось, не зря. Немецкие производители уже продвинули индустрию вперед, недавно объявив о скором достижении мощности в 1000 л.с. и установке нового рекорда тепловой эффективности на уровне более 50% (у обычных легковых автомобилей — 25-30%). Пока что революционную производительность выжали на стендовых тестах, однако инженеры «Мерседеса» обещают перенести разработки в боевые условия — и тогда болиды «Формулы-1» официально станут самыми крутыми в истории человечества.
Как работает чудо-мотор
Актуальная силовая установка состоит из нескольких составляющих частей:
Турбину неспроста вернули в «Формулу-1» после двадцатилетнего запрета: в 2014 году вместе с новым регламентом силовых установок начал действовать и лимит на расход топлива в 100 кг на гонку. Он означал снижение количества сжигаемого горючего в цилиндре двигателя и, соответственно, уменьшение мощности и скорости. Чтобы не допустить замедления болидов, командам снова позволили компенсировать снижение используемого объема топлива повышением плотности смеси с помощью турбонаддува.
Блок MGU-K или рекуператор кинетической энергии разрешили к использованию еще в 2009 году (тогда он назывался KERS). Он подключается к тормозной системе болида, активируется при нажатии соответствующей педали и переводит энергию вращения колес в электрическую, заряжая ею батареи. Затем пилот использует заряд для разгона — вот только вплоть до 2014 года технология не отличалась особой эффективностью. На высоких скоростях использование небольшой «подпитки» от KERS не имело особого значения, пока большая часть тяги создавалась именно двигателем внутреннего сгорания, еще не ограниченного серьезными топливными лимитами. Регламент как раз и пересмотрели к 2014 году специально для повышения роли гибридных систем в силовых установках.
Тогда же ввели использование еще одного рекуперирующего блока — MGU-H. Он работает уже не с кинетической энергией, а с потоком выхлопных газов, чье тепло и преображает в электричество. Эту систему можно назвать ключевой для современных болидов, ведь двигатели внутреннего сгорания практически достигли потолка развития. Получить ключевое преимущество благодаря исследованиям бензиновых агрегатов стало практически невозможно, а грамотное использование гибридной составляющей дает 20-30 дополнительных км/ч на прямой и позволяет экономить топливо при разгоне на низких передачах. Внимательное изучение динамики потери скорости и позиций после отказа MGU-H во время Гран-при убеждает в огромном значении блока для работы современного болида.
В то же время на рекуператор тепловой энергии выпадает большая постоянная нагрузка — и успех силовой установки напрямую зависит от разработки эффективного охлаждения. Именно со сложной конструкцией и связаны почти все проблемы мотористов современной «Формулы-1». «Хонда» сперва два сезона мучилась с перегревом из-за неправильного расположения рекуператора относительно двигателя внутреннего сгорания, а теперь не может нащупать оптимальную схему распределения полученной энергии по фазам разгона на прямых. «Рено» в свою очередь перестаралась в попытках догнать «Мерседес» по скорости и запорола надежность блока: в результате в последних трех Гран-при машины с французским двигателем сошли семь раз.
Гибридам принадлежит рекорд скорости в «Формуле-1»
«Рено» уже не в первый раз сталкивается с капризами турбированных агрегатов: в 80-х их болиды часто лидировали на половине дистанции и затем сходили из-за отказа моторов. Французские машины быстро заработали славу «желтых чайников» за неукоснительное следование высказыванию старика Энцо Феррари об «аэродинамике, которой занимаются лишь те, кто не умеет строить двигатели» – но, справедливости ради, такой была вся первая турбоэра. Мощность установок стартовала с 500 л.с. и быстро добралась до умопомрачительных квалификационных спецификаций в 1300 л.с. (самым жутким был четырехцилиндровый агрегат «БМВ» 1986 года, развивающий мощность 1430 л.с.). Как раз тому времени принадлежит неофициальный рекорд скорости «Формулы-1» авторства Жиля Вильнева, когда канадец на болиде «Феррари» без антикрыльев выжал 420 км/ч на взлетно-посадочной прямой аэропорта и победил истребитель «Старфайтер». В Гран-при же никто не разгонялся быстрее 350 км/ч.
Все закончилось в 1988 году: конструкторы уделяли больше внимания мощности, чем безопасности, и потому ФИА запретила использование турбонаддува, стараясь обуздать скорость болидов. Однако у современных гибридов нет проблем с защитой гонщика от возможных травм, и они побили официальный рекорд скорости уже в прошлом году силами «Уильямса» и Валттери Боттаса, установив результат в 372,5 км/ч на Гран-при Мексики. При этом двигатели еще не реализовали свой потенциал, а значит, самая быстрая эпоха «Формулы-1» еще впереди.
Гибриды обходятся дешевле старых «атмосферников»
Любая ностальгия по старым десятицилиндровым моторам с их дешевизной и простотой неизбежно сталкивается с суровой реальностью. Например, ее с лихвой можно отыскать в откровениях четырехкратного чемпиона мира Алена Проста, владевшего конюшней «Формулы-1» с 1997 по 2001 год.
«Я знал, как управлять командой. Но у меня был бюджет в 40 млн евро, 30 из которых уходили в «Пежо» за двигатели, а в 2001 году наступил кризис. Из-за этого я не мог пригласить в команду специалистов, с которыми хотел работать — они требовали в три-четыре раза больше, чем мы были способны заплатить. В то же время мы не получали абсолютно никакой поддержки от «Пежо» – хотя за год использовали 40 моторов».
Сорок далеко не лучших (а значит, и не самых дорогих) французских двигателей прошло через конюшню-аутсайдер всего за сезон. Страшно даже представить, во сколько обходились агрегаты «Мерседес» или «БМВ» тех лет.
Однако при таком уровне затрат «Прост» за весь период своего существования трижды побывал на подиуме и 16 раз набрал очки, так что команду нельзя обвинить в бездарном разбазаривании денег. Нехитрые подсчеты раскрывают космический размер относительных затрат на двигатели в виде 75 процентов бюджета. На разработку болида и зарплату пилотов с прочим персоналом оставалось всего 10 млн евро — в то время как один мотор хоть и обходился «всего» в 750 000, но серьезно проигрывал конкурентам и не окупал ни единого потраченного цента.
Для сравнения, комплект современных силовых установок для двух болидов на весь сезон, по словам президента ФИА Жана Тодта, стоит 18 млн евро. То есть примерно по 2,25 млн за штуку — ведь по регламенту в 2017 году можно было использовать четыре двигателя за год без штрафов (и, понятное дело, дополнительных расходов). Да, в пересчете на один экземпляр современные агрегаты выходят втрое дороже, но и в пять раз эффективнее — а эффективность затрат всегда была важна для «Формулы-1».
В то же время самый маленький бюджет в 2017 году по данным издания Autosport находился на уровне 110 млн евро — то есть теперь главные бедняки серии тратят на двигатели лишь 16,3 процента бюджета (а «Прост» тратил бы 45 процентов). То есть у команд объективно появилось больше средств на разработку болидов и приглашение талантливых гонщиков. Обвинения в дороговизне современных двигателей выглядят просто смешно и лицемерно — особенно по сравнению со «старыми добрыми временами».
Почему новыми технологиями все недовольны?
Как ни странно, современные гибридные двигатели с первого же сезона попали в тайфун критики. Среди негодующих оказались и фанаты, и команды, и гонщики, и производители — каждый напирал на что-то свое. Публика и пилоты громили новый звук, сравнивая свист работающей турбины с неисправным пылесосом, команды ругались на цены гибридных двигателий, быстро окрестив их самой дорогой техникой в истории «Формулы-1», а производители жаловались на убыточность разработок и трудный перенос технологий в серийные модели.
Но на самом деле всех раздражают не совсем двигатели, а доминирование «Мерседеса», основанное на преимуществе в силовых установках. Немцы произвели лучшие агрегаты еще в 2014 году и заслуженно побеждали четыре сезона подряд — из-за сложной конструкции моторов (и MGU-H в том числе) у конкурентов никак не получается ликвидировать отставание от лидера. Потенциальные новички видят ситуацию в гонках и не хотят ввязываться в «Формулу-1», ведь риск повторить неудачный путь «Хонды» слишком велик. К тому же, застывший статус-кво не раз приводил к унылым и предсказуемым заездам по «моторным» трассам, приводя в бешенство болельщиков.
Недовольство сложившейся ситуацией и привело к ностальгии по «старым добрым временам» и желанию отменить гибридную составляющую современных двигателей — блоки MGU-H всего лишь стали раздражающим символом не самой зрелищной эры.
От гибридов никто не откажется
Будущее не остановить — и оно уже совсем рядом. По данным исследований журнала Applied Energy, затраты на приобретение и обслуживание электрокаров в Японии, Великобритании и некоторых регионах США оказались примерно на 10 процентов ниже использования традиционных машин с двигателями внутреннего сгорания — причем в основу для расчетов легла статистика 2015 года. Гибриды же обходятся еще в среднем на 2-3 процента дешевле, причем покупатели этих моделей не получают субсидий по правительственным программам. По мнению журнала, спрос на электромобили уже превышает предложение, а к 2019 году их продажи оставят позади рынок дизельных машин. По прогнозам автопроизводителей, в первой половине 2020-х годов электрокары станут выгоднее бензиновых машин без субсидий — а до тех пор самыми эффективными для кошелька авто останутся гибриды.
Тем временем, некоторые страны уже постепенно задумываются о полном отказе от традиционных двигателей внутреннего сгорания. Открыл новую эпоху французский «антинефтяной» законопроект, запретивший добычу нефти и газа с 2040 года – и бензиновые, и дизельные машины тоже попали под государственный банхаммер. Аналитики прогнозируют принятие похожих законов на территории большинства стран ЕС уже в ближайшее время — различаться могут только даты «дедлайна».
В таких условиях любым компаниям в сфере автомобилестроения уже невыгодно вкладывать средства в развитие и производство обычных атмосферных двигателей, какими бы мощными они ни были. Дело не только в интересах «Феррари» или «Мерседеса» – каждый желающий работать в Европе вынужден перестраиваться прямо сейчас, в импровизированный «переходный период» с одинаковым отношением ко всем трем технологиям.
«Формула-1» не только бросается громкими лозунгами об экологичности, но и придерживается основных трендов, чтобы не растерять всех участников и зрителей. Именно потому можно не ждать от нового регламента 2021 года отмены гибридной составляющей: даже если ФИА захочет это провернуть, производители будут отстаивать рекуперирующие блоки до конца или в самом деле уйдут в другие гоночные серии (например, электрическую «Формулу-Е»). Просто в машиностроении наступает свой период типа «меняйся или умри», и потакание ностальгии ретроградов точно не приведет «Ф-1» к славе и процветанию.
«Формула-1» в повседневной жизни
Каждый раз, садясь за руль своего авто, представляете себя пилотом Формулы 1? На самом деле, в каждой машине есть что-то от Ferrari.
Кажется, что ревущие болиды и запредельные скорости навсегда заперты по ту сторону телеэкрана, но в действительности вы сталкиваетесь с «Формулой» каждый раз, когда садитесь в свое авто.
Самый дорогой спорт в мире, «Формула-1» задействует лучших конструкторов и инженеров, не ограниченных ничем, кроме законов физики и строжайших правил Международной федерации автоспорта. На гоночных треках «Формулы-1» обкатываются десятки инноваций, и самые удачные из них находят свое место в серийных автомобилях. Вот какие технологии и удобные мелочи, без которых современный автомобиль немыслим, появились благодаря «Формуле-1».
Полуавтоматическая коробка передач.
Впервые она была предложена в 1989 году для модели Ferrari 640. Восемь лет эта технология обкатывалась сначала в «Формуле», а затем перешла в «дорожную» версию Ferrari. А что мы видим сейчас? Чуть ли не у каждого мирового автобренда имеется авто с коробкой-полуавтоматом. Да еще и в бюджетных сериях! Кстати, подрулевые лепестки переключения передач тоже пришли из той же Ferrari.
Система рекуперации кинетической энергии.
Довольно дорогая система KERS окончательно прописалась на «Формуле», позволяя пилотам зарядить аккумуляторы при торможении болида, а в нужный момент отдать накопленную энергию, передавая дополнительную мощность около 80 л.с. (60 кВт). На дорогах совершенно тем же принципом пользуются электромобили и гибридные автомобили, постепенно набирающие популярность.
По своей эффективности они аналогичны обычным стальным. Однако они заметно легче и меньше зависят от температуры. То есть они заметно безопаснее. Кстати, сейчас в F1 все активнее применяют карбон. Пока что эта технология только отрабатывается, но высока вероятность, что скоро мы услышим сначала о специальных версиях обычных машин с карбоновыми тормозами, а затем уже они станут обыденностью.
Впервые представленная командой Ferrari в 1990 году, система была запрещена в 1994-м, как слишком сильно влияющая на команды пилота и сглаживающая его ошибки. Но именно это и требуется в серийных авто (все эти АБС и им подобные аббревиатуры), и сегодня даже бюджетные машины снабжаются ею. А в Евросоюзе с 2004 года эти системы стали даже обязательными.
Спойлер и антикрыло.
Понятно, что аэродинамика играет ключевую роль в скорости и экономичности всех авто без исключения. Но аэродинамика гоночных автомобилей настолько экстремальна, что воспроизводить ее в серийных машинах невозможно по соображениям безопасности. Но пара старых находок все же появляется на дорогах, обычно в виде тюнинга. Например, антикрыло, увеличивающее прижимную силу на высоких скоростях. Сейчас Ferrari предлагает новую концепцию аэродинамического кузова. Пока что она обкатывается на LaFerrari (F70).
Безопасность пилота «Формулы-1» обеспечивается многими системами. Однако в первую очередь его защищает кокпит — тот кокон, в котором он находится. Это единая прочная конструкция, защищающая от ударов. Сейчас используется во многих автомобилях, правда, в основном в «гоночных» версиях. Недавно в Ferrari продемонстрировали новейшую конструкцию монокока, выполненную из композитных материалов. Эти материалы обладают повышенной прочностью, устойчивы к горению и имеют малый вес. Значит, ждем первых серийных автомобилей сначала премиум-класса с композитным монококом через несколько лет. Ну, а там уже и до бюджетных Smart и Ford Ka доберутся.
Управление на руле.
Почти все взрослые люди еще помнят, как на руле автомобиля была единственная (большая) кнопка — подача звукового сигнала. В F1 такая роскошь невозможна, поскольку в сверхтесном коконе пилота разместить элементы управления можно только на руле, и сегодня их несколько десятков. Вдохновленные этим примером, производители серийных авто тоже стали добавлять на руль кнопки. Все началось с управления автомагнитолой, но появление бортовых компьютеров дало новый толчок процессу, и сегодня на руле находится целая батарея кнопок, обычно ответственных за общение с бортовым компьютером. Более ответственную задачу решает система Manettino от Ferrari. Она вдохновлена рулями F1 и позволяет управлять режимами двигателя и подвески.
За «кулисами» автогонок трудится несколько десятков компьютеров, которые в реальном времени собирают диагностическую информацию с 250 сенсоров, установленных в болиде. Об этой интересной теме мы напишем подробнее в отдельном посте, а сегодня отметим, что серийные аналоги уже появились. Вместо того чтобы отвозить машину в сервис и подключать компьютер к диагностическому порту, вы можете запросить техническую консультацию и получить помощь в диагностике дистанционно. Эта функция предусмотрена в BMW Assist, GM On-Star, Mercedes Mbrace, Volkswagen Car-Net. Удобно? Несомненно. Ставит новые вопросы? Конечно. Прежде всего вопрос о защите передаваемой информации и изоляции бортового компьютера от злоумышленников. Для этого надежная защита нужна как бортовому компьютеру, так и серверам производителя, с которыми он общается. Например, все компьютеры Ferrari защищает решение «Лаборатории Касперского». А вот защитные решения для автомобильных компьютеров — дело будущего, но задумываться о них надо уже сегодня, поскольку первые тревожные вести об уязвимостях в авто уже поступили.
Топ-10 технологий Формулы-1, которые важны для рядовых автолюбителей
Какие технологии перекочевали с Formula 1 на обычные автомобили
Формулу 1 часто называют питательной средой для автомобильной техники. Именно отсюда выходят наиболее интересные нововведения, которые впоследствии используются в гражданском автомобилестроении.
Смотрите также: Как изменятся болиды Формулы 1 в 2017 году
Оказывается, несмотря на то, что многие впечатляющие успехи Формулы-1 остались ограниченными гоночной трассой (были разные периоды законности и запрета в своде правил), некоторые просочились за ограду арен. Их сегодня можно найти в автомобилях, которые продаются в салонах. Презентация адаптированных версий может быть менее экзотической, но основополагающие принципы – обеспечение лидерства на трассе.
Поэтому необходимо ознакомиться с 10 самыми крутыми технологиями Формулы 1, узнать, почему они были важны для спорта, а в некоторых случаях и для улицы.
Когда автомобиль F1 скользит на тормозах со скоростью 320 км/ч, происходит выброс серьезного количества кинетической энергии. Но что, если бы можно было зафиксировать этот импульс и сохранить его для последующего использования? Именно это и делала система сохранения кинетической энергии, получившая название KERS. Она была введена в 2009 году и первоначально позволяла командам сохранять до 60 кВт энергии с задней оси.
Расходовался этот потенциал либо электрической системой, либо вращающимся механическим маховиком. Затем мощность сбрасывалась через трансмиссию. Так, на определенное количество секунд на круг, эффективно создавался гибридный гоночный автомобиль.
В гонках KERS был заменен (или усилен) несколькими новыми системами. Они преобразовывают тепловую или кинетическую энергию в электричество для использования мощными приводами, которые генерируют в два раза больше энергии, чем оригинальный KERS. Mazda экспериментировала с системой повторного захвата маховика i-Eloop на седане Mazda 6.
J-Damper/Inerter
Подвеска гоночного автомобиля должна быть настолько жесткой, насколько это возможно, чтобы улучшить аэродинамические характеристики, а также уменьшить прогиб шины и максимально увеличить контактную площадку автомобиля через углы.
Но если сделать подвеску слишком жесткой, то преодоление препятствий на трассе может серьезно подорвать тягу. Тут спасет установка J-демпфера. Разработанная McLaren и известная как «inerter», эта технология использует масляный амортизатор для поглощения суспензионных нагрузок. Она использует пропорциональную силу для их нейтрализации с помощью вращающейся массы, прикрепленной к амортизатору и маховику.
Активная подвеска
Если направить в подвеску автомобиля достаточное количество данных о дороге, а затем привязать ее к системе, которая соответствующим образом отрегулирует реакцию амортизатора, то получится важный контактный патч, о котором упоминалось в предыдущем разделе. Уильямс впервые использовал активные системы подвески в Формуле 1, опираясь на концепцию, введенную ранее Lotus. Но они были запрещены в середине 90-х годов из-за опасного увеличения скорости на поворотах.
FIA рассматривает возможность использования активных систем подвески в ближайшем будущем. Но это не мешает применять технологию на любом из десятков спортивных автомобилей, внедорожников и роскошных седанов. Эта разработка для гоночных болидов отлично прижилась на улице.
Интерактивное рулевое колесо и дисплеи
Рулевое колесо в Формуле-1 не похоже на то, что водители привыкли держать в руках. На этих прямоугольных блоках размещено большое количество кнопок, переключателей, экранов и циферблатов между мягкими ручками. Они позволяют водителю настраивать работу двигателя и трансмиссии, общаться с остальной частью команды на пит-лейн, контролировать переключатель передач и отслеживать данные автомобиля в режиме реального времени.
Причина, по которой эти блоки настолько сложны, заключается в том, что правила запрещают членам команды дистанционно корректировать параметры автомобиля, возлагая всю ответственность на водителя.
Монокок-шасси
Идея объединения кузова с шасси в единую несущую деталь вместо наложения отдельного тела поверх дискретной рамы была впервые предложена Формулой 1. Lotus впервые применил эту концепцию в начале 1960-х годов, используя алюминий в качестве основного материала для изготовления монокок-шасси. Он увеличивал прочность и жесткость автомобиля, уменьшая его вес.
Болиды с монокок-шасси из алюминия соревновались в течение оставшейся части десятилетия до того, как были установлены каноны будущей конструкции F1. Впоследствии она откажется от алюминия, чтобы использовать более экзотические материалы. Но сегодня самые мощные высокопроизводительные уличные спорткары используют монокок-дизайн.
Углеродное волокно
Этот материал конструкторы F1 monocoque-концепции начали использовать после достижения предела возможностей алюминия в начале 80-х годов. Исключительная прочность углеродного волокна была впервые использована для защиты пилотов McLaren. Из композита изготавливались защитные ячейки в рамках конструкции монокок.
В конечном итоге, углеродное волокно будет применяться для производства самих корпусов болидов F1, с целью уменьшения массы без ущерба защите или производительности. Углеродное волокно часто используется в сочетании с другими материалами, такими как кевлар и алюминий. Из них создают сотовый сэндвич, который в два раза прочнее стали на одну пятую массы. Он также стал использоваться в производстве мощных спортивных автомобилей в качестве основного материала несущих конструкций. Из композитов создаются и структурные компоненты: спойлеры, крылья и кровельные панели.
Граунд эффект
Сцепление болидов с трассой – это не просто продукт липких шин и жестких подвесок. Способность направлять воздушный поток, движущийся под корпусом автомобиля F1 так, чтобы создать явление, называемое силой удара, имеет решающее значение для увеличения скорости в современных гонках.
К концу 1970-х годов конструкторы Lotus обнаружили, что если спроектировать кузов гоночного автомобиля, который будет создавать зону низкого давления под днищем, то значительно возрастет устойчивость болида. Так началась эпоха проектов «крылатых автомобилей», которые вскоре заставили паниковать функционеров FIA. Причиной стали невероятные скорости на поворотах и непредсказуемое поведение этих автомобилей при нарушении аэродинамических свойств в силу различных обстоятельств. Стали машины неконтролируемы и при авариях.
Это привело к появлению правила «плоского дна», которое запрещало любые «аэро» под автомобилем, устраняло присутствие боковых юбок и требовало минимального уровня дорожного просвета в пит-лейн. Такое ограничение значительно замедлило машины, помогло сделать гонки F1 более безопасными и заставило команды проявлять большую изобретательность во внедрении аэродинамических новшеств.
Контроль тяги
Системы контроля тягового усилия используют электронные датчики для автоматического управления мощностью, подаваемой на дорожное покрытие для предотвращения вращения колеса. Несмотря на то, что в начале 90-х годов это было стандартной опцией для самой престижной гонки планеты, такие системы находились в зачаточном состоянии и представляли собой передовые технологии.
Их использование в гонках F1 привело к спорам и теориям заговоров вокруг команд и водителей, которые полагались на эти электронные системы в надежде выиграть гонки и чемпионаты. Так, последовал запрет к середине 90-х годов, а затем в 2001 году – снятие всех ограничений, потому что в F1 поняли, что не существует способа эффективного определения, какие транспортные средства применяют эту технологию. С тех пор контроль тяги находится между двумя полюсами мнений.
Это те самые аэросистемы, которые создают прижимную силу, необходимую для того, чтобы сохранять устойчивость на поворотах, не отпуская педаль газа. Их можно считать чем-то вроде предохранителя на очень высоких скоростях. DRS или Drag Reduction Systems позволяют водителям активно регулировать угол заднего крыла в автомобиле, чтобы уменьшить сопротивление и увеличить максимальные скорости.
F1 позволяет водителям использовать DRS только в определенных секторах трассы, которые считаются безопасными для добавления нескольких дополнительных километров в час. Также можно использовать DRS, когда автомобиль следует за другим в течение секунды на своем круге для облегчения его обгона.
Планка
Простые технические решения могут быть столь же интересными, как и высокие технологии. И планка является прекрасным тому примером. Мало кто знает, что у каждого современного автомобиля F1 есть кусок дерева, прикрепленный к его днищу. Он называется блоком скольжения. Эта уникальная прямоугольная плита предназначена для предотвращения уменьшения командами установленного дорожного просвета.
В правилах с 1994 года записано, что этот композитный материал из букового дерева должен иметь толщину 10 мм по всей его длине и ширине с допуском 1 мм в любом направлении, с целью учета случайного трения. Каждый блок измеряется в конце гонки, чтобы проверить его износ. Повреждения деревянной планки могут привести к дисквалификации команды.