Эволюция болидов «Формулы-1»

13 апреля 2017

История вопроса. 2-я часть

Эпоха 1970-х годов в «Формуле-1» подготовила почву для технологического прорыва практически во всех областях спортивного автомобилестроения. Мощные компьютеры конца ХХ века изменили представления о возможностях управления машинами, научная революция стала неизбежной. В королевском автоспорте эти годы стали золотыми. Даже нынешние болиды «Формулы-1» мало в чем превосходят созданные четверть века назад машины.

Золотой век: период 1980–1995 годов

1980-е и начало 1990-х неслучайно называют золотым веком «Формулы-1». На трассе соперничали легенды автоспорта: Ники Лауда, Нельсон Пике, Ален Прост, Айртон Сенна, Михаэль Шумахер. Каждый из этой пятерки не менее трех раз становился чемпионом мира! В автомобилестроении начали применять до того недоступные сверхпрочные композитные материалы, а технологии не уступали космическим. Как следствие, рейтинги телетрансляций поползли вверх, «Формула-1» привлекала внимание все большего числа болельщиков и спонсоров. Это позволило командам совершенствовать машины, почти не задумываясь о бюджете. Доминирующей конюшней стал британский McLaren, гонщики которого в период с 1984 по 1991 год взяли семь титулов, а самой удачной моделью десятилетия — McLaren MP4/2. Однако у коммерциализации «Формулы-1» была и оборотная сторона. Международная федерация автоспорта практически утратила контроль над соревнованиями. Условия все больше диктовали владельцы команд, согласия между которыми и МАФ не было, несмотря на официально подписанный в 1981 году Договор согласия.

Двигатель

В 1980-е годы в полный голос о себе заявили доведенные до ума турбомоторы, не оставлявшие своим атмосферным собратьям ни единого шанса. Их гегемония продолжалась с 1983 года вплоть до запрета наддува в 1989-м. Даже увеличение объема атмосферных двигателей до 3,5 литра в 1987-м не привело к возникновению хоть какой-то конкуренции. Ничего удивительного в этом не было, ведь квалификационные версии турбонаддувов выдавали на-гора 1600 л. с.! Мощность же обычного двигателя Honda RA168E, стоявшего на модели McLaren MP4-4, составляла 900 л. с. В итоге в целях повышения безопасности, а также лоббируя интересы команд, не обладавших турбонаддувом, от него решили отказаться. Впрочем, итальянским конюшням это ничем не помогло. Практически до конца века, до 2000 года, чемпионский титул завоевывали пилоты только британских команд, за исключением итальянского Benetton, который, впрочем, тоже был английской командой, купленной итальянским брендом.

Кузов и шасси

В начале 1980-х конструкторы команды McLaren сделали еще один революционный шаг в развитии технологий «Формулы-1». Монокок модели MP4-1 они целиком изготовили из композитных материалов — карбоно-кевларового волокна. А в 1988 году в модели MP4-4 была применена технология углепластиковых сотовых структур, что не только существенно увеличило жесткость шасси на кручение, но и сделало кокпит практически неразрушимым при любых авариях.

Аэродинамика

После бурных 1970-х, в которых одна аэродинамическая революция сменяла другую, 1980-е и начало 1990-х стали временем затишья. Во многом этому поспособствовал запрет перфорированных днищ и граунд-эффекта, который был введен в 1983 году. В поисках прижимной силы конструкторы были вынуждены вновь обратить свой взор на антикрылья. Однако ограничения регламента не позволяли разгуляться фантазии и в этой области. Корпуса машин лишь начали обрастать массой мелких спойлеров. Главную аэродинамическую революцию десятилетия в 1990 году преподнес скромный Tyrrell 019. Его приподнятый носовой обтекатель перераспределял входящий воздушный поток так, что даже под плоским дном создавалось подобие граунд-эффекта. В середине 1990-х этот задранный нос стал характерной чертой чемпионского Benetton.

Подвеска

В 1992 и 1993 годах британская команда Williams буквально нокаутировала всех соперников своими моделями FW14 и FW15, которые в квалификации «привозили» ближайшим преследователям по две секунды на круге. Главной изюминкой этих машин стала активная подвеска, обеспечивавшая оптимальное расстояние между полотном гоночной трассы и днищем автомобиля как на прямых, так и в виражах. Однако в отличие от «примитивной» гидравлической активной подвески 1980-х годов установленная на Williams контролировалась электроникой. Нужный угол для каждой оси в каждый момент времени вычислял компьютер. Более того, обработкой данных занимался не только микрочип, расположенный на самом автомобиле, но и компьютеры в боксах команды, с которыми чип был связан дистанционно и которые получали все данные телеметрии. Дабы избежать очередного витка роста скоростей, в 1994 году электронная активная подвеска была запрещена.

Тормоза

McLaren MP4/2 был одним из первых болидов, использовавшим карбоновые тормозные диски. Легкие, прочные, необыкновенно износостойкие углеволоконные детали не теряли своей эффективности при интенсивном многократном торможении. Их рабочая температура была много выше прежних, изготовленных из чугуна или мягкой стали с хромовым покрытием дисков. Тормозной путь автомобиля заметно сократился, ведь мощные и надежные тормоза позволяли нажимать на педаль в самый последний момент с уверенностью, что скорость в 300 км/ч и более будет погашена в считаные мгновения.

Электроника

В начале 1990-х команды стали широко использовать электронику в конструкции болидов. Она применялась для рулевого усиления, системы управления тягой, полуавтоматической коробки передач, системы активной подвески и т. д.

К примеру, система контроля тяги отслеживала с помощью датчиков скорость вращения колес и в случае пробуксовки немного снижала крутящий момент. Электронная система оптимизации старта использовалась для того, чтобы болид равномерно, без пробуксовки начинал движение с максимально возможной в текущих условиях скоростью. Разумеется, использовали команды и АБС. В результате расцвета электроники все больше функций по управлению болидом брал на себя компьютер, уменьшая тем самым значение пилота. Из-за этого в 1994 году МАФ пришлось наложить запрет на большинство электронных систем помощи гонщикам.

Пилот

Бразильский «волшебник» Айртон Сенна да Силва — трехкратный чемпион мира «Формулы-1». Свой первый титул завоевал за рулем McLaren MP4-4. По итогам опроса, проведенного британским еженедельником Autosport среди бывших и действующих участников чемпионата «Формулы-1», Сенна был назван лучшим гонщиком в истории королевы автоспорта. Погиб в 1994 году в аварии на Гран-при Сан-Марино в Имоле. В ответ на запрет использования электроники в гонках в 1994 году Айртон Сенна пророчески заметил, что «если убрать все эти системы, но не уменьшить скорость болидов, то 1994 год станет сезоном с множеством происшествий». 

Битва кошельков: период 1995–2010 годов

К концу 1990-х годов популярность «Формулы-1» была настолько велика, что привлекла внимание крупнейших мировых автоконцернов, которые присоединились к чемпионату со своими командами. Результатом стал огромный финансовый дисбаланс между конюшнями топ-уровня и середняками. Доминировали, разумеется, те, чей бюджет исчислялся сотнями миллионов долларов. Не добавляли гонкам зрелищности и многочисленные запреты МАФ, направленные на борьбу со скоростью, а также постоянно меняющийся регламент. Все это привело к тому, что в чемпионате предсказуемо побеждали одни и те же пилоты, а болиды в техническом плане прогрессировали не слишком стремительно. Команда Ferrari встретила XXI век в качестве абсолютного гегемона «Формулы-1». «Красный барон» Михаэль Шумахер за рулем «жеребцов» из Маранелло первенствовал в чемпионатах мира пять раз подряд! А самой успешной машиной в долгой истории формульной команды Ferrari стала модель F2002, которая принесла немецкому гонщику в том же 2002 году 10 побед. Впрочем, никакими революционными новшествами F2002 не обладала.

Кузов и шасси

Инженеры F2002 уделили особое внимание развесовке и балансу машины. Облегченная коробка передач позволила конструкторам снизить центр тяжести, что благотворно сказалось на поведении машины в поворотах. В конце 1990-х и начале 2000-х требования к прочности и безопасности конструкции кузова серьезно возросли. Монокок подвергался краш-тесту с фронтальным и боковым ударами, тестом статической нагрузки проверялись дуги безопасности, кокпит, топливный бак, носовой обтекатель и т. д.

Колеса и шины

Немалая роль в успехе «Скудерии» принадлежала шинникам из Bridgestone. В 2002 году Ferrari осталась единственной топ-командой, обутой в покрышки японской компании. Как следствие, Bridgestone готовила специальную резину, идеально подходившую F2002.

Аэродинамика

Особое внимание конструкторы машины уделили конусообразной задней части днища, что позволило улучшить показатель аэродинамического сопротивления, увеличив и прижимную силу на задней оси. Для улучшения динамики потоков и уменьшения воздушного сопротивления радиаторы F2002 наклонили внутрь.

Двигатель

Мощность двигателя F2002 превышала 850 л. с. Период с конца 1990-х принято считать апогеем промышленного шпионажа в «Формуле-1». Достаточно вспомнить скандал 2007 года с обвинениями команды McLaren в шпионаже в отношении Ferrari. С протестами в МАФ «Скудерия» обращалась и раньше, и один из них как раз касался двигателей McLaren. Так, зоркие глаза итальянских инженеров заметили, что моторы «серебряных стрел» при тех же оборотах снимают больше мощности. Оказалось, что двигатель Mercedes, стоявший тогда на McLaren, содержал легкий и одновременно очень прочный алюминиево-бериллиевый сплав для поршней и в качестве материала стенок цилиндров. Сплав экзотический, сложный в обработке, к тому же на этапе производства канцерогенный. В итоге с 2001 года был введен полный запрет на экзотические материалы, в том числе сплавы бериллия.

Электроника

F2002 была оборудована новой системой трекшен-контроля. В 2008 году после долгой и безуспешной борьбы МАФ с запрещенной электроникой на борту машин, доказать наличие которой было практически невозможно, на всех болидах «Формулы-1» появился обязательный унифицированный электронный блок ECU. Все компоненты двигателя и коробки передач, включая сцепление, дифференциал и связанные актуаторы, обязаны управляться только им. 

Тормоза

В конце 1990-х в МАФ стали подумывать о запрещении в «Формуле-1»… карбоновых тормозов! Казалось бы, какие отрицательные черты можно отыскать у «чудо-тормозов»? Однако слабые стороны нашлись. Во-первых, углеволокно значительно дороже чугуна. Во-вторых, в несколько раз возросшая эффективность обернулась огромными нагрузками на пилотов — отрицательное ускорение в поворотах достигало 6g, а усилие на педаль тормоза — 150 кг. «Попробуйте при каждом торможении давить на педаль с усилием в 150 кг, и так на протяжении полутора-двух часов, и вы поймете, что такое Гран-при “Формулы-1”!» — как-то воскликнул чемпион мира 1997 года канадец Жак Вильнев. И в-третьих, именно в уменьшившемся тормозном пути видели причину малого количества обгонов руководители МАФ, всегда ратовавшие за повышение зрелищности гонок.

Однако от идеи пришлось отказаться. Испытания показали, что чугунные диски в сочетании с новейшей конструкцией скоб лишь немного уступают углеволоконным, однако менее износостойки. Поэтому запрету подвергся лишь дорогостоящий алюминиево-бериллиевый сплав, из которого изготавливались скобы. Кроме того, МАФ ограничила толщину дисков и количество накладок.

Пилот

«Красный барон» Михаэль Шумахер — семикратный чемпион мира, самый титулованный автогонщик в истории «Формулы-1». Обладатель многочисленных рекордов — по числу побед (в том числе за один сезон), подиумов, быстрых кругов, а также чемпионских титулов подряд. Один из своих семи титулов немец завоевал за рулем F2002.

Ренессанс: период с 2010 года по настоящее время

Начало и середина 2000-х годов не радовали поклонников «Формулы-1» интригующими чемпионатами. Глобализация, всеобщая стандартизация машин и приторная политкорректность лишили королевский автоспорт одной из самых притягательных черт гонок — их непредсказуемости. Чтобы повысить зрелищность «Формулы-1», МАФ была вынуждена пойти на некоторые послабления в регламенте. Первым принципиально важным решением стало снятие запрета в 2009 году на изменение угла атаки носового спойлера во время гонки. Этот робкий шаг, впрочем, желаемого увеличения количества обгонов не принес, поэтому спустя два года пилотам разрешили менять угол заднего антикрыла вместо переднего. Еще одним новшеством стало введение системы KERS — рекуперации кинетической энергии, которая позволяет кратковременно увеличивать мощность двигателя. Все это вкупе с другими небольшими техническими поблажками реанимировало чемпионат и возродило интерес к нему. В сезонах 2014–2016 годов первенствовали гонщики Mercedes, что весьма символично, ведь именно «серебряные стрелы», как называли за характерную окраску в 1950-х годах Mercedes, были одной из сильнейших команд в эпоху зарождения «Формулы-1». На модели Mercedes AMG F1 W06 Hybrid британец Льюис Хэмилтон в 2015 году завоевал свой третий титул чемпиона мира.

Аэродинамика

Главным технологическим «прорывом» последних лет стал возврат к возможности регулировки пилотом заднего крыла во время гонки. Теперь гонщик способен поднять верхний элерон антикрыла, снижая уровень прижимной силы и позволяя автомобилю развивать большую скорость на прямых. Плоскость заднего спойлера возвращается в исходное положение при первом же нажатии пилотом на педаль тормоза. В поворотах крыло находится в закрытом положении и работает максимально эффективно. В квалификации гонщики могут произвольно регулировать положение управляемого элемента, а в гонке это преимущество получит только атакующий гонщик, который подобрался к сопернику на дистанцию меньше секунды. Возврат к изобретению 1968 года позволил в разы увеличить число обгонов на трассе.

Двигатель

В 2014 году восьмицилиндровые атмосферные двигатели объемом 2,4 литра сменили более экологически чистые и экономичные турбированные шестицилиндровые моторы 1,6 литра. В «Формулу-1» вернулся наддув! В мощности эти турбодвигатели уступали предыдущим, однако новая энергетическая система рекуперации ERS оказалось вдвое эффективнее KERS — 160 л. с. против 80 л. с. Кроме того, применение двойной системы рекуперации (кинетической и тепловой) позволило уменьшить расход топлива, что согласовалось с введением жестких ограничений на расход топлива — не более 100 кг на всю гонку.

Шины

Конкуренция между производителями шин в «Формуле-1» всегда способствовала росту скоростей. До 2003 года поставщики покрышек не только предоставляли командам резину собственного состава, но и зачастую пытались приспособить резину под каждую команду и под каждую трассу. Иногда подобный избирательный подход приводил к неизбежным ошибкам. К примеру, на Гран-при США в 2005 году избыточное давление в покрышке машины Ральфа Шумахера спровоцировало довольно серьезную аварию. Поэтому с 2007 года МАФ оставила в «Формуле-1» только одного поставщика шин, который обязан предоставлять одинаковые комплекты всем командам. С 2011 года в результате тендера таким поставщиком была выбрана итальянская Pirelli.

Подвеска

Передняя и задняя подвески модели Mercedes AMG F1 W06 Hybrid представляют собой карбоновый треугольный рычаг и толкатель, взаимодействующие с торсионными пружинами и балансирами. В передней и задней части машины установлены гидравлические системы, которые позволяют поддерживать на нужном уровне дорожный просвет и на ходу менять жесткость стабилизаторов поперечной устойчивости в зависимости от преодолеваемых участков трассы. Нынешний технический регламент позволяет за счет применения тех или иных систем увязать работу упругих элементов подвески с левой и правой сторон машины. Специальный компьютер в режиме реального времени анализирует нагрузки на подвеску всех четырех углов шасси, дает необходимые команды гидравлическим системам, и в быстрых поворотах подвеска становится жестче, а в медленных, наоборот, более мягкой. Меняется и клиренс: на прямых дорожный просвет уменьшается, на неровностях и при атаке высоких поребриков увеличивается, за счет чего достигается оптимальная работа подвески и улучшается механическое сцепление с трассой.

Кузов и шасси

Монокок W06 отформован из углепластика и пористых композитных материалов. Капсула безопасности интегрирована с ударопрочной конструкцией и панелями, предотвращающими сквозные повреждения. Она состоит из следующих элементов: передней структуры безопасности; предписанных регламентом противоударных узлов, поглощающих энергию при боковых столкновениях; встроенной задней структуры безопасности; передних и задних элементов, препятствующих повреждениям при опрокидывании машины.

Топливо

Через два года после мирового финансового кризиса 2008 года МАФ в целях дальнейшего сокращения расходов, а также ради стимулирования автопроизводителей к разработке более экономичных моторов ввела запрет на дозаправки по ходу гонки. Топливный бак болидов был увеличен с 90 до 180 литров. А с 2014 года также повысилась эффективность топлива, количество которого ограничили до 100 кг для каждой гонки.

Пилот

Льюис Карл Дэвидсон Хэмилтон — британский автогонщик, трехкратный чемпион мира 2008, 2014 и 2015 годов. В 2014 году был признан спортсменом года по версии BBC. На данный момент является единственным гонщиком в истории «Формулы-1», кому удавалось одерживать победы во всех проведенных сезонах подряд, начиная с дебютного. С 2007 по 2012 год выступал за команду McLaren Mercedes, с 2013-го — гонщик команды Mercedes AMG Petronas F1 Team.

Для справки

ВТБ является титульным партнером российского этапа «Формулы-1» в Сочи — Formula 1 VTB Russian Grand Prix.


 

Поделитесь с друзьями:
Facebook Вконтакте Твиттер Одноклассники LiveJournal МойМир Google Plus Эл. почта
Подписаться на новости раздела «Спорт»
Материалы по теме

20 января 2017

Четырнадцатый раз первые на «Дакаре» Триумф КАМАЗa
Четырнадцатый раз первые на «Дакаре»

19 декабря 2016

Насколько хорошо вы разбираетесь в главном ралли-рейде планеты? Сможете ли вы отличить правдивые факты о «Дакаре» от вымысла? Ответить на эти вопросы поможет наш тест. «Дакар»: правда или вымысел?
Насколько хорошо вы разбираетесь в главном ралли-рейде планеты? Сможете ли вы отличить правдивые факты о «Дакаре» от вымысла? Ответить на эти вопросы поможет наш тест.

18 ноября 2016

Семикратный чемпион «Дакара» — о принципах, по которым он живет и добивается успеха Правила жизни Владимира Чагина
Семикратный чемпион «Дакара» — о принципах, по которым он живет и добивается успеха
Новости