Что такое болид Ф1?

**Schumofil** · 24.01.2005, 10:39

Педали пилота
Технические подробности

Загляните в длинный узкий кокпит современного болида Формулы-1, и первое, на что вы обратите внимание, кроме того, как тесно здесь должно быть пилоту, это блок педалей. Две педали в узком пространстве для ног. Те из нас, кто водит машину с ручной коробкой передач, привыкли к схеме из трех педалей - сцепление, тормоз и газ.

Но в Формуле-1 дело обстоит иначе, и об этом рассказывает главный механик Team McLaren Mercedes Стив Жайлс: "Сцепление на нашей машине расположено на руле, и управляется рукой, поэтому можно понять, почему некоторые думают, что левая нога пилота остается без дела. На самом деле левой ногой пилоты тормозят."

Блок педалей, изготавливаемый из очень прочного и очень легкого титана, является довольно простым и в то же время почти скульптурным инженерным произведением. Педаль тормоза обладает куда большим размером, нежели на обычных машинах, что позволяет пилотам использовать всю силу левой ноги чтобы сбросить огромную скорость за невероятно короткий временной интервал.

"Крайне важна сила и эффективность торможения как с точки зрения оборудования, так и со стороны пилота," - рассказывает Стив. "При торможении эти машины испытывают перегрузку до 4G по сравнению с одной силой тяжести у хорошей дорожной машины с антиблокировочной системой. И поскольку в Формуле-1 антиблокировочная система запрещена, пилоту нужна любая помощь."

В отличие от дорожных машин, на болидах Формулы-1 педаль газа использует технологию проводного управления (Drive-By-Wire), которая заменяет обычное кабельное соединение педали и двигателя.

"Связь между педалью и двигателем полностью основана на электронике," - рассказывает Стив. "Потенциометр в конце педали посылает электронный сигнал двигателю, и уже далее этот сигнал преобразуется в правильное число оборотов."

Такая технология была разработана для облегчения реализации сложных и запутанных технологий трэкшн-контроля и контроля старта. "На старте гонки пилот топит педаль газа в пол, а компьютер, который, конечно, настроен под индивидуальные условия трассы, делает остальное," - объясняет Стив.

В поиске механического совершенства в ходе предсезонных тестов пилот испытает много конфигураций и положений педального блока, о чем и рассказывает Стив. "Пилоты будут искать конфигурации, которые наиболее удобны для них, и с которыми они будут работать весь сезон. Хотя однажды Мика Хаккинен сменил педальный блок непосредственно перед последней гонкой сезона. Еще одна вещь, которую необходимо точно настроить - это 'ощущение' педали газа. Использование системы DBW означает, что пилот не чувствует педаль газа так же, как это происходит на обычных машинах, поэтому мы встраиваем в медаль пружину и настройку жесткости, чтобы приблизить ощущение педали к привычному."

"Педали являются очень интересной деталью болида," - продолжает Стив, - "поскольку на самом деле никто не видит ноги пилота во время работы. Если вспомнить, что они управляют мощностью в 800 л.с., заключенную в машине с массой как у Mini, то можно понять, насколько важны педали!"

Техническая спецификация:

Длина педали: 220 мм
Материал: титан
Время использования: один сезон (могут меняться для обеспечения удобства пилота или при смене пилота)

Вложения

8.jpg (12.4 Кб, Просмотров: 67)

**Schumofil** · 24.01.2005, 10:44

Монокок

Последний рубеж

Вы когда-нибудь задумывались над тем, что же собственно главное в гоночном автомобиле? Мотор? Аэродинамика? Тормоза? Шины? Подвеска?.. “Ерунда, главное – безопасность,– оборвал Ален Прост автора вопроса, – ни один из нас не хочет рисковать жизнью. Чем безопаснее автомобиль, чем больше гонщик ему доверяет, тем легче ему выжать из машины весь ее потенциал”.

И Прост прав, тысячу раз прав. Гонщик может заставить себя не думать об опасности во время гонки, но забыть о ней он не может, да и не должен. Забыть о ней – значит утратить чувство той тонкой, как бритва, грани разумного риска, на которой постоянно балансирует каждый пилот. “Для автогонщика потеря страха равносильна смерти, ведь рисковать можно только хорошо зная свои возможности”, – эти слова принадлежат еще одному чемпиону мира – Филу Хиллу.

Психология гонщика – очень тонкая вещь. Практически на любой трассе есть поворот, в котором можно выиграть сразу несколько десятых, стоит только на долю секунды позже убрать ногу с педали газа. Именно этот неуловимый миг часто и разделяет пилотов на победителей и неудачников, на чемпионов и аутсайдеров. Входя в поворот, каждый знает, что ЗДЕСЬ можно пройти “в пол”, но большинство хоть на секунду убирают ногу с педали газа. Иногда это происходит подсознательно. Где-то там, в глубине человеческого сознания срабатывает “сигнал тревоги”, и гонщик, повинуясь инстинкту самосохранения, отпускает акселератор. Вот тут-то и проявляется степень веры пилота не только в себя, но и в свою машину, в ее безопасность. Перейти “грань риска” очень легко. Иногда это случается в пылу борьбы, иногда под влиянием эмоционального стресса.

В наши дни гонщики на каждом Гран При подходят к пресловутой “грани риска” намного ближе, чем пилоты 50–60-х годов. А происходит это главным образом потому, что вера в безопасность автомобиля стала выше. В первые 10–20 лет существования Формулы-1 уровень безопасности был невелик, машины не прощали ошибок. Гонщик, как сапер, мог ошибиться только один раз. Отсюда и такое большое число смертельных аварий на заре развития Формулы. Конечно, гонки никогда не станут полностью безопасными, но человек должен постоянно работать, чтобы сделать их такими. И инженеры работают, безопасность машин повышается, стремится к абсолюту, но, увы, предела достичь невозможно…

Сегодня основу безопасности пилота во время гонки составляет углепластиковый монокок. Каждый год перед началом сезона эти конструкции проходят жесткие тесты FIA на боковой и фронтальный удары. На производство одного монокока уходит около двух–трех недель, а подробное описание этого технологического процесса заняло бы не один номер нашего журнала. Конечно, от неприятностей в автогонках со 100-процентной гарантией не может защитить никто и ничто, в том числе и углепластиковый монокок, но сегодня, выходя на старт, пилот может быть уверен, что случись ЧТО, у него, по крайней мере, будет шанс. Так было далеко не всегда.

В 50-х годах классической считалась простая пространственная ферма из стальных труб. А посадка гонщика мало чем отличалась от расположения водителя в обыкновенной дорожной машине. Ни о каких дополнительных мерах безопасности не было и речи. Правда, установленный спереди мотор обеспечивал некоторую защиту в случае лобового удара, но это помогало мало. На машинах не было даже ремней безопасности, так что нередко аварии заканчивались воздушными кульбитами несчастных пилотов. Некоторым везло – они приземлялись не на голый асфальт под колеса собственному автомобилю, а в импровизированные отбойники из тюков с сеном или, на худой конец, – на водную гладь залива в Монако. Иногда это спасало им жизнь.

С появлением в Формуле-1 в конце 50-х годов машин с центральным расположением мотора посадка гонщика стала значительно ниже и “вылеты” из кокпита случались все реже. Еще через пару лет пилот и вовсе занял полулежачее положение. Собственно дебют в чемпионате мира первой заднемоторной машины состоялся уже на второй гонке в истории мировых первенств – Гран При Монако 1950 г. Однако Cooper T12, вышедший на старт в Монте-Карло, был оснащен 2-цилиндровым двигателем JAP объемом чуть больше литра и принадлежал формуле-2. Естественно, подобный автомобиль не мог на равных конкурировать с 4,5-литровыми монстрами Формулы-1, и о заднемоторных машинах в Ф-1 на время забыли. Но Cooper не отказался от идей создания автомобиля с центральным расположением двигателя. После нескольких неудачных попыток в 1958 г. к команде приходит успех: первый заднемоторный автомобиль побеждает в Гран При Аргентины. Проходит всего три года, и уже последняя формула с передним расположением двигателя сходит с арены Больших Призов. “Динозавры” вымерли в рекордно короткие сроки, освободив дорогу более прогрессивным моделям.

Казалось бы, какое отношение все это имеет к безопасности. Ведь основой конструкции даже после “рокировки” гонщика и мотора по-прежнему оставалась все та же сварная трубчатая рама. А гонщик потерял даже ту небольшую защиту, которую давал ему стоящий спереди движок. Но переход к заднемоторным автомобилям не только изменил лицо Формулы, но и предопределил еще одну конструктивную революцию в “королевском классе”, став своего рода катализатором создания монокока.

Весной 1962 г. из ворот маленькой фабрики команды Lotus в Чесханте, графства Хертфордшир, выехал автомобиль, которому суждено было изменить будущее “большого цирка”. Lotus 25 стал первой машиной Формулы-1, имеющей вместо стандартной трубчатой фермы несущий кузов типа монокок. Сварная структура из стальных труб в новом Lotus была заменена несущей конструкцией из двух параллельных D-образных дюралюминиевых секций, соединенных литыми алюминиевыми поперечинами и панелями пола. Сзади два лонжерона служили опорой для двигателя. По бокам машины в полых секциях помещались топливные баки. По сравнению с трубчатыми рамами – фермами – монокок имел значительно большую жесткость на кручение, что позволяло точнее настраивать ходовую часть автомобиля в зависимости от особенностей трасс. Кроме того, монокок обеспечивал лучшую защиту пилота в случае аварии, поскольку был менее подвержен деформации при ударе.

Появление несущего кузова типа монокок открыло новую главу в истории технической эволюции Формулы-1. Быть может, именно поэтому и принято считать, что монокок изобрел хозяин и конструктор команды Lotus Колин Чэпмен. На деле же Чэпмен был просто первым, кто применил подобную структуру в Формуле-1. Да и здесь его первенство нередко подвергают сомнению.

К моменту “изобретения” Колином Чэпменом монокока в своем Lotus 25 эта конструкция уже около 50 лет успешно применялась в авиастроении. Впервые подобная структура была представлена во время лондонского авиасалона еще в 1911 г. Почти сразу она нашла применение и в автогонках, однако до начала 60-х годов использовалась лишь эпизодически. В то время идеалом считалась трубчатая рама, и лишь немногие конструкторы решались на рискованные эксперименты с монококом. В 1915 г. на старте 500-мильной гонки в Индианаполисе появился Cornelian – один из первых гоночных автомобилей с новым типом кузова – монококом. Прошло целых 8 лет, прежде чем первая машина с подобной структурой дебютировала и в Европе.

Компания Societe Anonyme des Aeroplanes Gabriel Voisin подготовила к Большому Призу АКФ 1923 г. экспериментальный автомобиль, созданный на основе наработок в авиастроении. Естественно, не обошлось и без использования новой структуры, успешно применявшейся при создании фюзеляжей аэропланов. На Гран При Франции Андре Лефевр на Voisin финишировал шестым, однако экскурс Габриэля Войзи в мир автогонок оказался слишком коротким, чтобы на его машину успели обратить внимание. В дальнейшем монокок находил лишь эпизодическое применение при постройке спортивных автомобилей. В Формуле-1 же первую робкую попытку использовать подобную конструкцию предпринял дизайнер BRM Питер Бертон в 1955 г. В его модели P25 некоторые панели кузова имели конструкцию монокок.

Однако только Колину Чэпмену в 1962 г. удалось до конца “осмыслить” идею монокока, оценить все ее преимущества и приспособить подобную конструкцию для “серийного” производства гоночных машин. С тех пор монокок вошел в Формулу-1 окончательно и бесповоротно. Несмотря на не слишком яркий дебют 25-й модели, конкуренты оценили новинку Чэпмена по достоинству. Уже в 1963 г. некоторые команды окончательно перешли на путь развития шасси, предложенный командой Lotus.

Структура монокока была предельно проста, а потому эволюция протекала довольно медленно, зато в плане поиска подходящих для создания монокока материалов перед инженерами открывалось обширное поле деятельности. Являются ли дюралюминиевые листы, предложенные Колином Чэпменом, идеальным материалом для монокока? Если нет, то где же искать альтернативу? На этот вопрос каждый конструктор пытался ответить сам. Композитов, применяемых для постройки монокока в наши дни, тогда еще практически не было, а потому основным материалом, с которым работали инженеры наряду с алюминиевыми сплавами, стало… дерево. Действительно, дерево – легкий и жесткий материал – оказалось прекрасным дополнением алюминию. Уже в 1963 г. дизайнер BRM Тони Радд обшивает монокок новой модели P61 деревянными панелями.

В 1966 г. – конструктор McLaren Робин Херд идет еще дальше и создает первый монокок-”сэндвич”. Между двумя листами из алюминиевого сплава Херд уложил прослойку из очень легкого дерева – бальзы, и при сравнительно небольшом увеличении веса получил невиданную по жесткости конструкцию.

Конкуренты постепенно догнали Lotus, но Колин Чэпмен в накладе не остался: он выиграл время, и это – главное. В 1963 и 1965 гг. во многом благодаря новой несущей конструкции кузова Джим Кларк завоевал для Lotus два титула чемпиона мира.

К началу 70-х годов практически все команды переходят к использованию монокока. Последним веянию моды поддается Brabham, отказавшийся от пространственной трубчатой рамы лишь в 1970 г. Правда, дизайнер Ferrari Мауро Форгьери несколько отходит от принятой большинством команд модели монокока, и вплоть до 1982 г. Scuderia использует своего рода гибрид трубчатой фермы и монокока. Сварной скелет из труб малого диаметра, повторяющий контуры монокока, Форгьери частично обшивает листовым металлом. Но несмотря на некоторые преимущества подобная структура была явно обречена.

Во второй половине 70-х конструкция несущего кузова существенно совершенствуется и дополняется. Это связано, в первую очередь, со значительным увеличением перегрузок, действующих на автомобиль (в том числе из-за начала использования “граунд-эффекта”). Кроме того, к концу 70-х годов становятся более или менее доступными некоторые композиционные материалы, и у конструкторов развязываются руки. В 1976 г., стремясь еще больше увеличить жесткость монокока McLaren M26, Гордон Коппак применяет в конструкции панелей кузова авиационную сотовую структуру с 6-гранными ячейками. Через несколько лет подобная структура становится традиционной для Формулы-1. В конце 1978 г. тезка Коппака – Гордон Марри – изготавливает некоторые панели Brabham BT48 из очень легкого и прочного углепластика. Однако композиты в то время были все еще очень дороги, поэтому большинство команд могли позволить себе использовать их лишь для изготовления наиболее важных и загруженных частей монокока. Первые полностью углепластиковые монококи увидели свет только через три года.

Начиная рассказ о “композитном этапе в жизни монокока”, нельзя не признать тот факт, что только с началом широкого применения в структуре монокока полимерных и полиамидных волокон в сочетании с эпоксидными смолами безопасность конструкций вышла на более или менее приличный уровень. Возможно, начало повсеместного использования композиционных материалов в плане безопасности дало Формуле-1 даже больше, чем само “изобретение” монокока в 1962 г. Так, применение углеволокна сразу позволило увеличить жесткость монокока на кручение почти в полтора раза по сравнению с алюминиевыми конструкциями.

Итак, к началу 80-х годов всем стало ясно – будущее монокока за композиционными материалами. И к сезону 1981 г. сразу две команды: Lotus и McLaren – создают первые образцы углепластикового монокока. Однако судьбе было угодно, чтобы только одна из этих машин – McLaren MP4 конструкции Джона Барнарда – официально вошла в историю технической эволюции Формулы-1. Что же касается Lotus 88, то этот автомобиль умер, едва родившись. Новое творение Чэпмена имело двойной кузов и хитрую систему подрессоривания, позволявшую на больших скоростях посредством работы встречных воздушных потоков прижимать внешний “активный” кузов к дорожному полотну и перекрывать боковой приток воздуха под автомобиль. Таким образом, если на старте дорожный просвет, жестко регламентированный FIA, был равен 60 мм, то в ходе гонки внешний кузов опускался, перекрывая боковой приток воздуха под машину. Такая находка позволяла снизить воздушное давление под автомобилем и увеличить “граунд-эффект”, по сути – в обход правил FIA. И хотя формально подобный подход не противоречил техническому регламенту FIA, однако на старт новый Lotus комиссары так и не выпустили. На фоне всех скандалов, сопровождавших рождение и быструю смерть 88-й модели, о ее углепластиковом монококе как-то подзабыли, и с тех пор в большинстве справочников в качестве автомобиля с первым углепластиковым монококом фигурирует лишь McLaren MP4.

Но если McLaren ограничивался при создании монокока применением в основном карбоновых волокон, то Lotus первым перешел к использованию более сложной и дорогой технологии с применением смеси карбоновых и кевларовых волокон. Постепенно, к 1985 г., все команды, кроме Arrows, начали использовать в своих конструкциях монококов более виброустойчивую структуру кевлара.

С началом эры композиционных материалов окончательно ушли в прошлое клепаные алюминиевые панели монокока, жесткость и надежность конструкций стала намного выше. Правда, и у новых технологий выявились свои недостатки, как, например, слишком долгий цикл протекания технологических процессов или чрезмерная дороговизна материалов. В борьбе с последним недостатком композитов инженеры оказались практически бессильными, а от первого им удалось со временем частично избавиться. Если до середины 80-х годов на изготовление углепластикового монокока уходило от 3 до 4 месяцев, то сейчас при наличии всех необходимых составляющих этот процесс занимает всего 2–4 недели.

При постройке монокока любое, даже незначительное нарушение технологии может привести к потере жесткости и обернуться затем печальными последствиями на гоночной трассе. Поэтому даже процесс создания и обработки ткане-волоконных полуфабрикатов, из которых затем выкраивают монокок, требует предельной точности. Для увеличения срока службы и сохранения необходимых свойств углеволокна пропитанная специальным связующим раствором и готовая к дальнейшей обработке углеткань хранится в холодильной камере при строго фиксированной температуре в 18 њC. Из холодильной камеры углеволокно извлекается только непосредственно перед раскроем. По специальным шаблонам раскройщики вырезают заготовки необходимой формы и укладывают углеткань на углепластиковую матрицу. Затем слои прижимаются к матрице специальным вакуумным мешком, и вся конструкция отправляется “пропекаться” в печь-автоклав. В зависимости от структуры углеволокна, связующих и стадии технологического процесса выпечка происходит при температуре 130–160 њС, под давлением до 6 Бар. После того, как выложен и “пропечен” последний слой углеволокна, почти готовый монокок соединяется для жесткости с алюминиевой сотовой конструкцией, половинки монокока складываются, и он снова “пропекается” в автоклаве, правда, при немного меньшем давлении. Вынутый из автоклава монокок остается подвергнуть внешней обработке, и он готов… нет, нет – не к гонке, а пока лишь к обязательным крэш-тестам FIA, которые проводятся перед началом каждого сезона. Только если новый монокок проходит испытания, команда может применять подобные конструкции на гонках.

Композиты и сотовая структура кардинально изменили монокок, сделали его во много раз жестче и прочнее. Современные монококи уже мало чем напоминают ту первую корытообразную конструкцию, которую “открыл” в 1962 г. Колин Чэпмен. Степень защиты гонщика выросла во много раз, но даже в его нынешнем виде монокок не может дать 100-процентной гарантии безопасности. За 36 лет монококи спасли жизнь не одному десятку пилотов, но утверждать, что они делают гонки полностью безопасными, нельзя. Обеспечивая некоторую степень защищенности, монокок лишь дает гонщику в случае аварии еще один шанс – нередко последний. Остальное – дело случая…

Владимир Маккавеев
Формула, №11-98

**Schumofil** · 24.01.2005, 10:46

Доска скольжения

Скользкий момент

Долгие годы одной из самых сложных характеристик для контроля автомобиля Формулы-1 оставался клиренс – величина зазора между плоским днищем болида и поверхностью трассы. Этот параметр оказывает весьма существенное влияние на величину прижимной аэродинамической силы, от которой в свою очередь зависит скорость машин Ф-1. Ведь даже после полного запрещения “граунд-эффекта” в его классическом виде (профилированное днище), конструкторы нашли возможность почти полностью компенсировать потерю аэродинамической силы, опустив плоское днище ближе к земле. Чем меньше дорожный просвет, тем меньше воздуха проникает под днище автомобиля. В результате неравномерного распределения воздушных потоков на больших скоростях под днищем образуется разрежение. Автомобиль будто присасывается к дорожному полотну.

Стремясь уменьшить прижимную силу и тем самым снизить скорости болидов Ф-1 до разумных пределов, FIA пришла к выводу о необходимости увеличения минимального дорожного просвета. Но контролировать этот параметр в условиях гонки оказалось, мягко говоря, затруднительно. Однако решение было найдено. Под днищем автомобилей Ф-1 крепится специальная доска скольжения, изготовленная из прессованной и подвергнутой специальной пропитке древесины. Теперь конструкторы могут делать посадку своих машин сколь угодно низкой, но если износ доски скольжения после гонки окажется больше 10% первоначальной толщины, болид будет неминуемо дисквалифицирован. Именно из-за этого в 1994 г. был лишен победы в Бельгии Михаэль Шумахер, что едва не стоило ему первого чемпионского титула. Ниже мы предлагаем вниманию читателей выписку из Технического регламента, касающуюся размеров и способа крепления доски скольжения.

Технический регламент чемпионата мира Формулы-1

Статья 3. Размеры корпуса и габариты автомобиля

3.12. Размеры частей корпуса, расположенных лицевой стороной к поверхности земли (приводится часть текста, касающаяся доски скольжения)

Ниже частей корпуса, образующих днище болида (базовую плоскость), должна располагаться прямоугольная доска скольжения. Эта доска может состоять более, чем из одной детали, но при этом должна:

а) в продольном направлении тянуться от заднего края полностью снаряженных передних колес до центральной линии задних колес;
б) быть изготовленной из однородного материала с удельной плотностью от 1,3 до 1,45;
в) иметь ширину 300 мм с допуском +/-2 мм;
г) иметь толщину 10 мм с допуском +/-1 мм;
д) иметь однородную толщину перед установкой на автомобиль;
е) не иметь иных отверстий и прорезей, кроме тех, что необходимы для установки на автомобиль, и тех, которые используются для измерения толщины;
ж) иметь шесть отверстий, расположенных таким образом, что их толщину можно измерить в любой момент. Эти отверстия должны иметь 50 мм в диаметре и располагаться в соответствии со схемой 1.
Для того, чтобы обеспечить соответствие измерений до и после использования, толщина доски должна измеряться только в этих отверстиях;
з) иметь не более десяти крепежных деталей, каждая площадью не более 20 кв. см, утопленных в уровень с нижней поверхностью. Любые другие крепежные детали должны быть минимум на 1 мм выше нижней поверхности;
и) закрепляться симметрично относительно осевой линии автомобиля таким образом, чтобы воздух не проходил между доской и поверхностью, образованной частями корпуса, лежащими на базовой плоскости.
Нижняя кромка периферийных частей доски может быть стесана под углом 30° на глубину 8 мм, при этом задняя кромка может быть стесана на расстоянии 200 мм на глубину 8 мм.
Формула, №11-98

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:01

Мотор

Вечные тайны железного сердца

При взгляде на современный гоночный автомобиль сравнение приходит само собой. Настоящий хищный зверь, стремительный и могучий. Воображение услужливо подсказывает: кузов – мускулистое и красивое тело, рама, как легкий, но прочный скелет, подвеска – это скорее всего лапы – упругие и выносливые. И, разумеется, сердце – неутомимый и мощный мотор.

Немудрено, что в первые же десятилетия существования автогонок создатели спортивной техники именно двигателю уделяли первостепенное внимание. Так что еще до Первой мировой войны все основные компоненты современного скоростного мотора были уже опробованы на практике! И если за полвека существования Формулы-1 понятия об аэродинамике, конструкции кузова или представление о роли подвески менялись порой кардинально, двигатель изменился не так уж значительно. Правда, все это время конструкторы спорили, какими должны быть число и расположение цилиндров. Но разногласия носили скорее субъективный характер, а предопределяли их в первую очередь довольно часто изменявшиеся технические требования.

Синьор Лампреди сражается с компрессорами

Когда в 1947 г. первые правила Формулы-1 ограничили рабочий объем мотора 4500 куб. см или 1500 куб. см с компрессором, последний вариант казался более приемлемой альтернативой. Наддув, то есть подача топливной смеси в камеру сгорания под давлением больше атмосферного, позволял заметно увеличить мощность. И действительно, лучшим двигателем Ф-1 стал 8-цилиндровый Alfa Romeo с компрессором типа Rootes. При рабочем объеме 1479 куб. см он развивал до 370 (в 1950 г.) и даже 425 л.с. (в 1951 г.) и выиграл 10 из 13 этапов чемпионата мира, в которых участвовал.

Однако “итальянец” не был самым мощным. Англичане Раймонд Мэйс и Пэйлин (Питер) Бертон из фирмы BRM (British Racing Motors), подняв давление наддува, получили прямо-таки устрашающую мощность – 525 л.с. Но конструкция требовала кропотливой доводки, на которую у небольшой мастерской не хватило ни времени, ни опыта. Поэтому BRM P15 Мk1 лишь однажды появился на старте Гран При Ф-1. 14 июля 1951 г. в Сильверстоуне Рег Парнелл занял 5-е место, отстав от победителя на 5 кругов. День этот стал историческим. Но совсем по другой причине. Именно тогда у компрессорных Alfa Romeo выиграл, наконец, безнаддувный мотор объемом 4,5 л. Его создатель, итальянский инженер Аурелио Лампреди сумел убедить Энцо Феррари, что доводочный потенциал безнаддувных моторов объемом 4500 куб. см гораздо выше.

Разработанный им 12-цилиндровый V-образный Ferrari 375 объемом 4494 куб. см впервые “показал зубы” на Гран При Италии 1950 г. А через 10 месяцев, когда мотор “Альфетты”, сконструированный еще в 1937 г., достиг в своей доводке максимума, что обернулось гигантским расходом топлива и низкой надежностью, опередил-таки Alfa Romeo. И все же после трех побед подряд, на последнем этапе сезона Ferrari проиграли. И кто знает, как складывалась бы борьба наддувных и “атмосферных” двигателей, если бы Международная автофедерация (FIA) не изменила технические требования. Так что следующей победы наддувного мотора пришлось ждать почти 30 лет.

Четыре лучше, чем двенадцать

В 1952–1953 гг. Формула-1 стала… Формулой-2. Рабочий объем ограничили 2 л. или 500 куб. см с компрессором, объявив, что с 1 января 1954 г. входит в действие новая Ф-1 – соответственно 2500 и 750 куб. см. Разумеется, никому и в голову не приходило вкладывать большие деньги в производство двигателя, срок жизни которого ограничен всего лишь двумя сезонами. А потому на трассах чемпионата мира сражались в основном проверенные 2-литровые конструкции, до сих пор участвовавшие в гонках Формулы-2.

У Ferrari такой двигатель – 12-цилиндровый, V-образный, модели 166 – был разработан еще в 1948 г. Однако Лампреди вновь решил поспорить с Коммендаторе Феррари, предложив простой и легкий 4-цилиндровый мотор. А ведь теория утверждала, что больший ход поршня “четверки” должен снизить число оборотов, а меньшая по сравнению с V12 площадь клапанов должна ухудшить наполнение цилиндров горючей смесью. Но Лампреди здраво рассудил, что простой 4-цилиндровый блок будет легче, количество же движущихся деталей сократится на 65%. А значит – можно снизить механические потери. И точно – первый экземпляр этого двигателя на стенде превзошел своего 12-цилиндрового собрата – 170 против 155–160 л.с., а весил на 42 кг легче. Простой, легкий, надежный, относительно дешевый, с хорошей кривой крутящего момента на низких оборотах, мотор этот дебютировал в сентябре 1951 г. А в 1952–1953 гг. проиграл лишь один из 15 этапов чемпионата мира!

Впрочем, успехи “пятисотки” можно объяснить не только чутьем Лампреди, но и слабостью конкурентов. Английские Alta, HWM, Connaught, Bristol, AJB, разработанные зачастую на базе серийных моделей, оказались маломощными и тихоходными. Единственным, по сути, соперником Ferrari 500 остался Maserati A6GC. Судьба распорядилась так, что этому мотору суждено было отличиться лишь однажды – на последнем этапе сезона-53. Но вот что интересно: первые два Гран При новой 2,5-литровой Формулы-1 выиграл Maserati 250F, двигатель которого был дальнейшим развитием A6GC.

Двигатель снимается с места

Джулио Альфиери довел рабочий объем до 2493 куб. см, а мощность до 240 л.с. Так же поступили и в Ferrari, “раздув” чемпионскую “пятисотку” до 2,5 л – от добра добра не ищут. И прогадали: лидерство в новой Формуле-1 захватили специально разработанные конструкции. И прежде всего Mercedes-Benz M196.

Немцы выбрали схему с 8 расположенными в ряд цилиндрами – даже по тем временам отнюдь не самую передовую. Длинный блок увеличивает базу машины, что может отрицательно сказаться на управляемости. Зато они оснастили свое детище впрыском топлива вместо карбюраторов и десмодромным клапанным механизмом. Первый призван был повысить мощность, увеличить степень сжатия, сделать мотор более “эластичным” и даже более компактным. С тех пор впрыск топлива получил повсеместное распространение, а вот вторая новинка – принудительное движение клапанов в обе стороны – хотя позволяла добиться хорошего наполнения цилиндров, из-за своей сложности так и не прижилась в Формуле-1.

Еще одной отличительной особенностью немецкого мотора было его расположение. Наклонив двигатель на 53° вправо, удалось не только снизить высоту, но и сместить карданный вал на 205 мм влево от продольной оси автомобиля. Это дало возможность опустить сиденье гонщика и понизить центр тяжести.

За два сезона Mercedes-Benz W196 выиграл 9 из 12 этапов чемпионата мира. Восхищение этой машиной было столь велико, что другая новинка тех лет несколько ушла в тень. Витторио Яно спроектировал для фирмы Lancia V-образную “восьмерку”, служившую силовым элементом шасси: задним концом двигатель крепился к раме, а передний конец нес подвеску. Конструкция требовала необычайной точности при сборке, величайшей тщательности обработки, зато давала существенную экономию в весе. Увы, финансовые неурядицы вынудили Джанни Лянчу продать свою “конюшню” Энцо Феррари. И после ухода со сцены Mercedes-Benz творение Яно выиграло чемпионат мира. Но уже под чужим именем.

Между тем, при отсутствии интереса со стороны крупных автомобильных фирм, центр гоночного моторостроения медленно, но верно перемещался на Британские острова. Гай Энтони Вандервелл, директор крупнейшего тогда в мире мотоциклетного завода Norton, поручил поляку Лео Кузмицки построить двигатель для новой машины Ф-1. На картере из алюминиевого сплава тот разместил 4 “нортоновских” цилиндра, добавив мотоциклетному блоку рубашку водяного охлаждения.

20 июля 1957 г. Тони Брукс и Стирлинг Мосс за рулем Vanwall VW7/57 выиграли британский Гран При. А следующее слово в британской экспансии сказали инженеры фирмы Coventry Climax Уолтер Хассан и Харри Манди. Разработанный ими мотор FPF дважды – в 1959 и 1960 гг. – выигрывал чемпионат мира. Любопытно, что двигатель этот был гораздо менее мощным, нежели его немецкие и итальянские предшественники – 240 л.с. по сравнению с 290 л.с. Mercedes-Benz и 300 л.с. Ferrari. Но – легкий (132 кг), надежный, компактный, он обладал замечательным крутящим моментом на средних оборотах и – главное – был специально сконструирован для Cooper и Lotus, которые к тому времени разработали легкие и юркие гоночные автомобили с двигателем, расположенным за спиной пилота, что обеспечивало им гораздо лучшую управляемость.

Однако в FIA победы англичан никакого особенного энтузиазма не вызвали. И несмотря на энергичные протесты со стороны британских команд рабочий объем двигателей Формулы-1 с 1 января 1961 г. был ограничен 1500 куб. см.

Стая диких ос

Критики такого решения говорили о низведении гонок Гран При до уровня Формулы-3, о том, что желающих смотреть соревнования маленьких и не слишком быстрых машин появится немного. Действительно, новые формулы, чьи моторы поражали зрителей высоким осиным жужжанием, выглядели поначалу несколько субтильно. Зато сколько разных конструкций предложили моторостроители!

Рядные “четверки” Climax, Maserati и OSCA; V-образная “шестерка” Ferrari с двумя разными углами развала цилиндров – 65 и 120°; V-образные “восьмерки” BRM, Climax, ATS, Ferrari и оппозитная De Tomaso; 12-цилиндровые V-образные Ferrari, Maserati, Honda и даже (впервые в Ф-1) 4-цилиндровый горизонтально-оппозитный двигатель с воздушным охлаждением (как у “фольксвагеновского” “Жука”) – разумеется, от Porsche. Вот что, к примеру, писал о последнем творении компании Porsche – “воздушной” оппозитной “восьмерке” (185 л.с. при 9200 об/мин) английский исследователь Даг Най: “Настоящий маленький бриллиант! Совершенный, замысловатый, миниатюрный и точный, как швейцарские часы”. В целом, немецкие машины не могли похвастать надежностью и сильно отставали от “англичан” и “итальянцев” в конструкции шасси.

Лучшим же двигателем 1,5-литровой Ф-1 стал 8-цилиндровый V-образный Coventry Climax FWMV. Четырежды за пять лет конструкторы уменьшали ход поршня (с 57,4 до 45,4 мм) и увеличивали диаметр цилиндра (с 62,9 до 73,3 мм) этого мотора. Соответственно росли число оборотов – с 8500 до 10800 и мощность – со 183 до 213 л.с. Наконец, в 1965 г. FWMV получил 4 клапана на цилиндр и стал последним 1,5-литровым чемпионом мира.

Формула стабильности

Новые технические требования, вступившие в силу с 1 января 1966 г. (максимальный рабочий объем двигателя 3000 куб. см или 1500 куб. см с наддувом), все встретили с энтузиазмом. Тем не менее, на старт первого этапа чемпионата-66 вышли всего 7 машин с 3-литровыми моторами. И ни одна из них так и не сумела добраться до финиша! Пока команды использовали расточенные до 2 л прошлогодние моторы, инженеры вовсю трудились над доводкой новых агрегатов.

Фаворитом казался 12-цилиндровый V-образный Ferrari с рабочим объемом 2989 куб. см и мощностью 360 л.с. при 9800 об/мин. Ведь Honda и Харри Уэслейк, трудившийся для американца Дэна Гарни и его Eagle, провозились с новыми двигателями до сентября. В Maserati наш старый знакомый Альфиери по заказу Cooper всего лишь немного модифицировал 12-цилиндровый 2,5-литровый мотор 1957 г. Брюс Мак-Ларен никак не мог выбрать между маломощными и ненадежными “восьмерками” Ford и Serenissima. Так что единственным серьезным соперником Ferrari можно было считать BRM.

Его создатель Тони Радд решил, не мудрствуя лукаво, просто соединить вместе два имевшихся 1,5-литровых мотора. Для этого блок V-образной “восьмерки” BRM переделали в горизонтально-оппозитный, а потом один такой мотор положили на другой, словно двух сросшихся животами сиамских близнецов, соединив коленчатые валы шестернями. Но с самого начала H16 отличался большой массой и огромным числом движущихся деталей. BRM P83, который весил на 190 кг больше разрешенной правилами полутонны, в 1966–1968 гг. 33 раза выходил на старт Гран При и лишь 9 из них завершил.

Правда, Lotus 43 с таким мотором однажды все-таки выиграл (Гран При США ‘66), принеся тем самым 16-цилиндровому мотору единственную победу в Ф-1.

Подлинной же примой первых двух сезонов 3-литровой Формулы стала малоизвестная австралийская компания Repco. А ведь на фоне специальных конструкций опытных моторостроительных фирм подготовленный ею мотор казался каким-то суррогатом. Фрэнк Халлам и Фил Эрвинг решили сэкономить время, оснастив алюминиевый блок серийного американского мотора Oldsmobile F85 новыми головками цилиндров с верхними распределительными валами и впрыском топлива Lucas.; 315-сильный Repco 620 (годом позже мощность довели до 360 л.с., а с введением в 1968 г. четырех клапанов на цилиндр — до 400 л.с.) дважды подряд выигрывал чемпионское звание, наглядно продемонстрировав преимущества простой, легкой и надежной конструкции. А 4 июня 1967 г. на старте Гран При Нидерландов появился Ford Cosworth DFV, который, пожалуй, можно назвать духовным наследником австралийского мотора. Построенный из двух серийных “фордовских” моторов, он, по сути, уже имел все черты современного мотора Ф-1: V-образное расположение цилиндров, 4-клапанные головки, шестеренчатый привод 4 распредвалов, а также, разумеется, впрыск топлива и систему смазки с сухим картером. Он был специально сконструирован, чтобы служить несущим элементом шасси, соединяя монокок кузова с задней подвеской.

Поначалу двигатель Cosworth не произвел большого впечатления на специалистов своими характеристиками. Ход поршня 64,8 мм и диаметр цилиндра 85,7 мм давали рабочий объем 2993 куб. см и позволяли развить 400 л.с. при 9000 об/мин. Немного, учитывая 410 л.с. Ferrari и 420-сильную Honda. Специалисты уверенно предсказывали скорую победу 12-цилиндровых моторов над “фордовской” “восьмеркой”, в который уже раз вспоминая о лучших возможностях форсировки таких агрегатов.

Но сезон шел за сезоном, Фрэнк Костин и Кейт Дакуорт (из их фамилий составлено название Cosworth), не теряя надежности, жесткости и хорошей характеристики крутящего момента на средних оборотах, наращивали мощность своего детища (425 л.с. в 1969 г., 450 – в 1970 г., 480 – в 1977 г.). Между тем, соперники не спешили оправдывать возложенных на них надежд. Скажем, 12-цилиндровые Ferrari, Matra и BRM в 1970 г. располагали мощностью в 450–458 л.с., заметно превосходя Cosworth лишь в числе оборотов – 11500 против 10000. При этом DFV был легче, надежней и значительно дешевле. Нечего удивляться, что конкуренты один за другим выходили из игры, а Cosworth выиграл 7 чемпионатов мира подряд!

Теоретики вздохнули было облегченно в 1975 г., когда появившийся еще шестью годами раньше горизонтально-оппозитный двигатель Ferrari наконец серьезно (510 против 470 л.с.) обошел Cosworth в мощности. Но даже после чемпионских титулов в 1975, 1977 и 1979 гг. Ferrari так и не победила английскую “восьмерку”. Больше того, именно в 1977 г. у итальянцев появился неожиданный и очень грозный соперник – турбонаддув.

Турбоэра

14 июля 1977 г. зрителей британского Гран При в Сильверстоуне немало позабавил желтый автомобиль под номером 15 – несколько неуклюжий, с курьезным раструбом воздухозаборника и время от времени курящимся дымком из-под капота постоянно ломающегося мотора. Ни дать, ни взять – желтый чайник!

С гораздо большим интересом отнеслись к машине специалисты. Ведь Renault – первый за последнюю четверть века автомобиль Формулы-1, оснащенный двигателем с наддувом. На смену механическим компрессорам теперь пришел турбонаддув – смесь подавалась в цилиндры при помощи турбины, раскручиваемой выхлопными газами мотора. Отсюда, кстати, и первый минус таких агрегатов – запаздывание турбины и невозможность получить максимальную мощность на старте и при разгоне на выходе из медленных поворотов. Турбомоторы были к тому же тяжелее, сложнее, более громоздкими (несмотря на вдвое меньший рабочий объем) и гораздо менее надежными.

Зрители потешались над “желтыми чайниками”, пока 1 июля 1979 г. Жан-Пьер Жабуй на Renault RS10 не выиграл Гран При Франции. А в начале следующего сезона он и его товарищ по команде Рене Арну уже считались главными фаворитами первенства мира. Но, как ни странно, еще 3 чемпионата подряд выиграл “старый добрый” DFV, преподнеся конструкторам очередной урок на тему: “Мощность мотора – обстоятельство важное, но отнюдь не решающее”. V-образные “турбошестерки” Ferrari 126C и Renault E располагали в 1981 г. 550 л.с. по сравнению с 490 л.с. Cosworth. Но Ferrari сошли 16, а Renault 15 раз в 30 стартах. Мало того, когда в 1983 г. турбомоторы положили-таки своих “атмосферных” собратьев на лопатки, успех праздновали не итальянцы или французы, а немцы.

Первым “турбо-чемпионом” стал 4-цилиндровый двигатель BMW M12/13, развивавший от 557 л.с. в 1981 г. до 640 л.с. при 10500 об/мин в 1984 г. Подобно многим своим добившимся успеха предшественникам, таким, как Repco и DFV, баварский мотор, разработанный под руководством ветерана BMW Пауля Роше, базировался на серийном блоке.

Еще одной любопытной тенденцией тех лет стало стремление моторостроительных заводов работать со специализированными фирмами, производящими шасси. “Я уверен, – говорил шеф BMW Motorsport Дитер Стапперт, – что Brabham-BMW, McLaren-Porsche и Williams-Honda всегда будут работать эффективнее, чем завод, который все хочет делать сам, как Renault или Ferrari”.

Именно в порядке, предсказанном Стаппертом, завоевали чемпионские титулы немецкие и японская фирмы. Практически все недостатки турбомоторов удалось устранить. С запаздыванием турбины справились введением второго агрегата наддува, надежность заметно улучшилась, повышенный расход топлива компенсировался просто чудовищной мощностью. В 1986 г. она составляла 850–920 л.с., а для квалификационных заездов использовались специальные версии с увеличенным давлением наддува, развивавшие до 1200 л.с.!

Такой рост мощности обеспокоил руководство FIA. Сначала его пытались сдерживать, урезая количество топлива или при помощи клапанов ограничения давления наддува. Но вскоре отказались от полумер, и с 1 января 1989 г. запретили наддув. А чтобы машины Ф-1 поначалу не казались зрителям медлительными, объем “атмосферных” двигателей увеличили до 3500 куб. см.

Секретное царство технологии

Одной из причин запрета турбонаддува называли стремление снизить стоимость силовых агрегатов. Но, как оказалось, новые двигатели стали еще дороже. Так Honda затратила на проектирование 10-цилиндрового RA109E в полтора раза больше средств, нежели на его турбопредшественника. Поэтому на рубеже 80–90-х годов небольшие фирмы, на свой страх и риск решившие строить агрегаты для Ф-1, не могли уже рассчитывать на успех, даже если получали определенную плату от автозаводов в качестве спонсорской поддержки. Достаточно вспомнить жалкие попытки итальянских Motori Moderni, Lamborghini или Life, английского Judd – ни 12-цилиндровый “оппозитник”, “навеянный” специалистами маркетингового отдела Subaru, ни V-12, созданный на “крайслеровские” – увы, небольшие – деньги, ни уникальный W-образный 12-цилиндровый мотор не принесли им лавров. Только огромные финансовые ресурсы больших компаний – как Honda, Renault, позднее Daimler-Benz – и их колоссальные возможности в области научных исследований могли обеспечить должный уровень конструирования и производства.

Причем теперь уже никто не хвастался количеством лошадиных сил или числом оборотов. С легкой руки инженеров Honda основные характеристики двигателей все более засекречивались. Самым любопытным конструкторы рассказывали о чудо-материалах, сверхсовременных технологиях и электронике, которая позволяет следить за работой всей этой супермашины.

Однако стоит чуть внимательнее приглядеться к нынешним двигателям Ф-1, как мы увидим своих старых знакомых – V-образные моторы (теперь не 8-, а 10-цилиндровые) с шестеренчатым приводом двух верхних распредвалов в каждой головке, 4 клапанами на цилиндр (5-клапанная конструкция, которую пропагандировали Yamaha и Ferrari, не прижилась – слишком сложна), впрыском и системой смазки с сухим картером. Правда, теперь 3-литровый мотор (в 1994 г., после смертельной аварии Айртона Сенны, FIA вновь решила вернуться к Формуле 1966 г., только без турбонаддува) развивает около 800 л.с., а коленчатый вал совершает до 17 тыс. об/мин.

За счет чего? Как считают инженеры Renault, чьи модели выиграли 5 из последних 7 чемпионатов мира, от 60 до 80% проблем, связанных с работой мотора, можно решить, выбирая прочные и легкие материалы. Алюминиевые сплавы используются для головки, блока и поршней, сплавы магния – для картера масляного насоса. Из стали делают коленчатый и распределительный валы, шестерни привода газораспределительного механизма, а из титана – шатуны и клапаны. Бор, хром, медь, молибден, никель, фосфор, свинец, кремний, бериллий и олово применяются из-за своих антифрикционных свойств там, где необходимо снизить потери на трение.

Повышенное внимание моторостроители уделяют углу наклона форсунки по отношению к впускному патрубку в системе впрыска топлива, что позволяет добиться образования однородной топливно-воздушной смеси. Тщательно подбирают форму и длину впускного и выпускного трубопроводов – это значительно улучшает наполнение (давление впуска можно увеличить на четверть) и очистку цилиндров от выхлопных газов.

Много также говорили в последние годы о пневматическом приводе клапанов, использовании рычагов вместо толкателей в газораспределительном механизме, облегчении всего мотора, что позволяет выгоднее разместить агрегаты автомобиля, улучшив его управляемость. Но какая из характерных черт того или иного двигателя определяет его преимущество? Есть ли здесь какие-то специфические секреты? Давайте послушаем главного конструктора фирмы Ilmor Марио Иллиена. Вот что сказал английский инженер, с помощью финансовых и технических ресурсов Daimler- Benz создавший чемпионский мотор-98, когда два года назад его спросили о причинах побед Renault: “На первый взгляд, я не вижу у французов ничего, что отсутствовало бы в нашем двигателе. Но мотор – это, как детская мозаика. Он хорошо работает, только когда все его детали удачно сочетаются. Кроме того, Renault многое заимствует у авиакосмической промышленности в использовании самых современных материалов. Очень важно к тому же, что инженеры фирмы давно работают вместе”.

Так что никаких особенных секретов в конструировании мотора для Ф-1 нет. Конечно, хорошо, если он будет самым мощным, надежным, экономичным. Но главное все же, чтобы двигатель идеально сочетался с трансмиссией и шинами, кузовом и подвеской, аэродинамикой и тормозами. И то сказать – никому ведь не придет в голову сердце льва пересадить зебре…

Александр Мельник

Формула 2-99

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:08

Подвеска
Научить подвеску думать

“Да, да, не удивляйтесь. Именно в этом – ключевой элемент конструкции автомобиля Гран При”, – глаза Росса Брауна весело сверкнули из-под очков. В нынешней Формуле-1 к мнению этого человека прислушиваются все. Слава создателя чемпионских Benetton 1994 и 1995 годов уже затмила кумиров 80-х – Джона Барнарда и Гордона Марри. Но что же имеет в виду технический директор Ferrari? Мотор? Аэродинамику?

Вовсе нет. Мистер Браун говорил о подвеске. А его коллега Фрэнк Дерни, работавший в Williams, Lotus, Ligier, Arrows, добавил: “Именно совершенствуя работу подвески, мы заставляем машину бежать быстрее”. Но конструкторы Формулы-1 думали так далеко не всегда.

Примат силы

А зачем вообще гоночному автомобилю подвеска? Ведь это же не лимузин! А если взять – и совсем отказаться от комфорта? Увы, не все так просто. Даже если оставить в стороне утомляемость пилота (представьте, каково это – 300 км мчаться за рулем жуткого костотряса!), забыть о вибрации, которая может сломать раму, двигатель, коробку передач, никуда не уйти от того, что и по относительно ровной дороге машина будет скакать, как горный козел. А для гоночного автомобиля крайне важен постоянный контакт колес с поверхностью. Тогда сила тяги будет действовать непрерывно, без пробуксовки, управляемые колеса точнее пошлют автомобиль в поворот, тормоза станут эффективней.

Итак, подвеска необходима. Мало того, она должна быть по-возможности мягкой, чтобы колесо как бы “облизывало” препятствия, а не подскакивало на них. Для этого нужно в первую очередь сделать детали подвески как можно легче, снизив массу неподрессоренных частей. Решением стала независимая подвеска колес. Как ее себе представляли конструкторы Ф-1, можно видеть на примере Alfa Romeo 158. Передние колеса первой чемпионки мира подвешивались на поперечной листовой рессоре и двух парах коротких параллельных продольных рычагов.

Рессора и длинные одинарные продольные рычаги (наряду с фрикционными и гидравлическими амортизаторами) применялись и сзади, фиксируя колеса в продольном и вертикальном положении. В поперечном же их удерживали так называемые качающиеся полуоси. Дифференциал с главной передачей жестко крепили к раме, а колеса вращали две полуоси, снабженные карданными шарнирами.

Но у такой схемы есть существенный недостаток – лишь на идеально ровной поверхности колесо перпендикулярно дороге, а значит, только в этом случае пятно контакта шины с асфальтом максимально. На реальной же трассе ширина колеи постоянно меняется, управляемость машины оставляет желать много лучшего. Тем не менее непобедимый Mercedes-Benz W196 оснастили в 1954 году именно такой системой. Как видим, совершенство подвески интересовало конструкторов Формулы-1 отнюдь не в первую очередь. Мощный мотор искупал все недостатки.

Но уже тогда качающиеся полуоси представлялись вчерашним днем. Ибо еще Auto Union модели D 1938 года получил заднюю ось типа de Dion, представлявшую собой компромисс между независимой и зависимой подвесками. Картер дифференциала по-прежнему жестко крепился к раме, поперечные карданные валы передавали вращение колесам, но те были связаны трубчатой осью изогнутой формы, которая фиксировала их перемещение в поперечном направлении. Устраняя недостатки качающихся полуосей, зависимый, по сути, de Dion позволял намного снизить массу неподрессоренных частей и тем самым сохранить преимущества независимой подвески. Такой осью оснащались все чемпионские машины Ф-1 вплоть до 1959 года, когда de Dion окончательно сошел со сцены. Однако даже 17 лет спустя Ferrari продолжала эксперименты с такой системой. Но к тому времени в гонках Гран При уже безраздельно царили поперечные треугольные рычаги.

Да здравствует “куриная косточка”!

Если вы любитель полакомиться курятиной, то наверняка обращали внимание на необычную, похожую на маленькую двузубую вилку, косточку-дужку. Англичане называют ее “уишбоун”, “косточка-исполняй желание”: есть такая детская игра – двое тянут дужку к себе, у кого останется в руке меньший конец, тот выполняет желание выигравшего. Автомобильные инженеры назвали “уишбоуном” поперечный рычаг независимой подвески колес, выполненный в форме треугольника. Основание его шарнирно крепилось к раме, а вершина – к ступице колеса.

Впервые в Ф-1 “куриные косточки” появились в передней подвеске Talbot Lago T26C и Maserati 4CLT/48 в 1948 году. Но если у “француженки” – лишь в качестве нижних рычагов (сверху колеса подвешивались на поперечной рессоре), то у “итальянки” и верхние рычаги были треугольными. Мало того, их выполнили с внутренним плечом (как говорят, “рокерного типа”), которое действовало на спиральные пружины и амортизаторы, установленные внутри кузова. Это может показаться невероятным, но полвека спустя подвеска всех автомобилей Формулы-1 построена почти по такой же схеме!

Впервые треугольные рычаги заявили о себе во весь голос в 1959 году, когда чемпионом мира стал Джек Брэбэм. Именно настойчивость австралийца сломила упрямство Чарльза Купера, любимой схемой которого были треугольники снизу и поперечные рессоры сверху. Брэбэм уговорил упрямца заменить на Cooper T51 рессору спиральными пружинами и верхними рычагами. Через год модель Т53 получила и заднюю подвеску на изящных “куриных косточках” и спиральных пружинах. “Потрясающе! – восторгался Брюс Мак-Ларен летом 1960 года. – Представляете, в повороте внутреннее переднее колесо совершенно не вывешивается!”

Итак, идеальная схема была найдена. Впрочем, сами конструкторы об этом пока не подозревали. Они решительно взялись за совершенствование подвески. Пружины пытались заменить торсионами и резиновыми блоками, экспериментировали с гидравлическими и масляно-пневматическими амортизаторами, изменяли длины и расположение рычагов. А потом Колин Чэпмен вспомнил итальянскую новинку 13-летней давности и Lotus 21 1961 года стал сенсацией: “рокерные рычаги” приводили в действие пружины и амортизаторы, спрятанные внутри кузова. Это заметно снижало аэродинамическое сопротивление.

Но вот что любопытно, с тех пор как вместо “рокерного рычага” стали применять толкающую (или тянущую) штангу, в геометрии подвески больше уже ничего не менялось. В начале 90-х Фрэнк Дерни даже обронил: “Я в общем-то никогда не находил, чтобы геометрия играла сколько-нибудь важную роль”.

Но четверть века назад предшественники Фрэнка об этом еще не знали. И продолжали экспериментировать, применяя самые головоломные схемы расположения рычагов. Продолжалось это до тех пор, пока в 1978 году Чэпмен не удивил мир загадочным словом “граунд-эффект”.

Его величество клиренс

“Автомобиль-крыло” Lotus 79 вызвал всеобщее восхищение. Однако выяснилось, что для создания “граунд-эффекта”, присасывающего автомобиль к дороге, жизненно необходим постоянный клиренс, то есть расстояние от днища машины до поверхности трассы. В идеале автомобиль должен все время быть параллелен дороге. А ведь при прохождении поворотов машина неизбежно кренится. Как же быть?

Ответ, казалось, был предельно ясен – сделать подвеску максимально жесткой. Но оснащенный такими сверхжесткими пружинами Lotus 80 в 1979 году чуть ли не в буквальном смысле “вытряс душу” из чемпиона мира Марио Андретти, став одной из самых неудачных машин в истории команды. Однако Колин Чэпмен не сдался, и в марте 1981 года в Лонг-Бич появился необыкновенный Lotus 88.

Проблема была в том, чтобы набегающий поток воздуха прижимал к асфальту именно колеса. А если прямо к ним жестко прикрепить весь кузов автомобиля, сделанный в виде большого антикрыла? А несущий монокок с двигателем и коробкой передач подвесить к нему. Получится, как бы ни кренился в поворотах автомобиль, его кузов останется параллелен дороге! Увы, соперники подали протест, и чэпменовский шедевр оказался вне закона.

А в это же самое время другой конструктор Ф-1 откровенно смеялся над всеми запретами FIA. В 1981 году чиновники попытались нейтрализовать “граунд-эффект”, введя минимальный дорожный просвет в 6 см. Но Гордон Марри разработал гидропневматическую “Систему изменения высоты подвески”, которая опускала кузов Brabham BT49C во время движения и поднимала его на нужную высоту при прохождении техосмотра. Так Нельсон Пике получил свое первое чемпионское звание.

Подвеска учится думать

Вероятно и хитроумная выдумка Марри, и тот факт, что еще в 50-е годы BRM пыталась приспособить для Ф-1 гидропневматическую подвеску, использовавшуюся на легковых машинах Citroen, послужили толчком для неуемной фантазии Чэпмена. После FIAско с Lotus 88 англичанин ломал голову, как сделать подвеску в пределах очень короткого хода колеса (около 25 мм!) одновременно сверхжесткой, чтобы устранить крены в поворотах, и очень мягкой, чтобы исключить подпрыгивание кузова на неровностях. На помощь пришла электроника.

Данные от датчиков продольных и боковых ускорений и вертикальных нагрузок поступали в бортовой компьютер, и тот выдавал команды гидросистеме: давление жидкости в определенном амортизаторе повышалось, жесткость его увеличивалась, крен выправлялся. В случае наезда на неровность давление, наоборот, падало, амортизатор позволял колесу мягко подниматься, клиренс опять-таки сохранился постоянным. Впрочем, на бумаге все выглядит легко. Вот что говорил тогда главный конструктор Lotus Питер Райт: “Чертовски трудно оказалось научить электронные мозги распознавать нагрузку и приказывать исполнительному механизму компенсировать ее оптимальным образом в широчайшем диапазоне – от пикового удара на полной скорости, скажем, в две с четвертью тонны, до легкого “постукивания” в полкило”.

Работа продолжалась полтора года, и в марте 1983-го в Рио и Лонг-Бич стартовал Lotus 92 с “Активной подвеской”. Система оказалась тяжелой, несовершенной и ненадежной, Найджел Мэнселл не смог подняться выше 12-го места. Тем не менее “компьютерная подвеска” работала! Прошло четыре года, прежде чем электронные мозги как следует научились управлять жесткостью амортизаторов “формулы”. В 1987 году Айртон Сенна выиграл Гран При Монако и Детройта (самые неровные трассы в календаре Ф-1) на Lotus 99Т с системой, которая несла торговое обозначение Active Mark III. Однако в Монце бразильца опередил Пике на Williams FW11B, оснащенном собственной, “реактивной” – так назвали ее в Дидкоте в противовес активной “лотусовской” – подвеской.

Active весил 10-12 кг, а привод гидронасоса отбирал у двигателя несколько “лошадок” мощности и расходовал драгоценные литры топлива. “Реактивная” же система Williams была легче и отбирала у мотора на 5 л.с. меньше, чем конструкция-конкурент. И хотя Lotus 99Т позволял достичь невиданного доселе в Формуле-1 уровня комфорта – Айртон Сенна говорил, что машина идет как по маслу – и соответственно снижал утомляемость пилота, чемпионскую гонку он проиграл.

Что неудивительно. Ведь “активная подвеска” создавалась не в последнюю очередь по заказу руководства General Motors, которому тогда принадлежала фирма. Поэтому приоритетом конструкторов оставалась комфортабельность езды. А специалисты Williams хотели добиться лишь одного – постоянного дорожного просвета.

И преуспели. После победы в Монце технический директор Williams Патрик Хед заметил: “Нам еще предстоит огромный воз работы…” Действительно, на доводку ушло несколько лет. Зато в 1992 году, когда Мэнселл и Риккардо Патрезе доминировали на трассах Ф-1, секрет их успеха заключался именно в доведенной до совершенства “Реактивной подвеске”.

Она мыслит – следовательно, она существует!

Любое значительное изменение технических требований почти наверняка дарит подавляющее преимущество одной из команд – той, которая первая научилась максимально эффективно использовать новые правила. В 1994 году такой командой оказался Benetton. Вот как комментировал тогда феноменальные успехи Михаэля Шумахера Росс Браун: “Очень многие вдруг обнаружили, как трудно перестроиться с активной подвески на пассивную. Ведь при очень стабильном положении автомобиля на трассе, которое обеспечивала электроника, вам не приходилось думать, каких невероятных ухищрений стоит поддерживать баланс между аэродинамической эффективностью и постоянно изменяющимся положением днища автомобиля. Теперь все это предстоит вспоминать заново”.

И вновь конструкторская мысль заработала в полную силу. Джон Бернард на Ferrari 412Т1 в 1994 году решил крепить треугольники рычагов не на шарнирах, а жестко к кузову. Гари Андерсон еще в 1991-м (тем, кому не по карману были расходы на активную подвеску, приходилось активнее шевелить мозгами!) оснастил Jordan верхними рычагами и толкающими штангами из углепластикового композита. Но наиболее бурно работала фантазия у технического директора Tyrrell Харви Постлтуэйта.

В 1990 г. он предложил оснастить переднюю подвеску вместо двух амортизаторов… одним. Идея была в том, чтобы при очень жесткой подвеске свести к минимуму взаимодействие колес. Но в полной мере цели достичь не удалось, и через пять лет Постлтуэйт предложил концепцию Hydrolink, стремясь разделить вертикальные нагрузки, действующие на подвеску при наезде на препятствие, от боковых – при крене на поворотах.

К сожалению, постоянная нехватка средств у Кена Тиррелла не позволила довести конструкцию до ума. А соперники тем временем нашли более простой способ добиться той же цели – теперь в передней подвеске используют не два, а… три амортизатора. Правый и левый работают при боковых кренах, а средний гасит колебания кузова при наездах на неровности трассы.

Как видим, инженерам удалось на первый взгляд невероятное – научить “железо” даже без компьютерных мозгов различать разные виды нагрузок. Стоит ли теперь удивляться словам мистера Брауна об исключительной важности работы подвески в нынешней Формуле-1? Так что воздавая должное мастерству Шумахера, Хилла, Хаккинена и других замечательных мастеров, не будем забывать о тех, кто в тиши конструкторских бюро создает автомобили, без которых ни один, даже сверхталантливый, пилот не доберется до финиша.

Александр Мельник
Формула 3-99

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:09

Покрышки

Черная магия

Взять большой клубок тонких и легких, словно паутина, нейлоновых нитей, сплести их особенным образом в прочнейшие жгуты, перекрестив четырежды, да чтобы каждый слой отделен был от соседнего. В огромный чан со стирен-бутадиеном добавить по мере надобности угольную пыль, обыкновенный воск, различные масла, окись цинка, серу, вулканизаторы, катализаторы, замедлители. Дать закипеть и варить до готовности. Полученной смесью с величайшей осторожностью залить жгуты. И смиренно молиться, чтобы все прошло удачно, ибо гарантировать благополучный исход, похоже, может только удачное расположение звезд на небе.

Так в саиых общих четрах выглядит рецепт изготовления гоночной шины - части автомобиля настолько же важной, насколько и загадочной.

С ПОСИЛЬНОЙ ПОМОЩЬЮ СВОИХ ПОДРУГ

Казалось бы, если у вас нашлись деньги на целый автомобиль, достать к нему покрышки особого труда не составит. Но так было далеко не всегда. К примеру, после Второй мировой войны в разрушенной Европе любая мелочь стала дефицитом, а уж специальная гоночная резина считалась настоящей редкостью. Изголодавшиеся по состязаниям пилоты, – а в большинстве своем это были одиночки- “частники” или члены небольших малобюджетных “конюшен” – чтобы выйти на старт, пускались во все тяжкие.

Ветераны 40-х – начала 50-х до сих пор вспоминают, как обменивали на подержанные покрышки талоны на бензин и вино, отдавали самые нужные запчасти и даже – увы, было, было! – делились благосклонностью своих подруг.

Лучшими же из новых шин в только что начавшемся чемпионате мира Формулы-1 считались итальянские Pirelli – они, как говорили, “привозили” по секунде на круг английским Dunlop и бельгийским Englebert. Но миланский концерн никому не давал своей продукции даром – даже лучшим командам, как Alfa Corse и Scuderia Ferrari. Лишь за победы в Гран При полагались скидки. В результате, не только бедняки-“частники”, но и многие относительно богатые “конюшни” старались воспользоваться услугами конкурентов итальянской фирмы, предлагавших различные скидки и даже бесплатные поставки.

При этом конструкция покрышек оставалась одинаковой. Каркас из нескольких слоев хлопчатобумажных нитей покрывался смесями из натурального каучука. Высокие и тонкие (ширина протектора шины Dunlop R1 образца 1948 года – 124 мм), они были очень тяжелыми (свыше 17 кг) и жесткими. А чтобы добиться устойчивости таких высокопрофильных покрышек в поворотах, приходилось накачивать их до 3,9 атм.

Главным врагом таких шин стала внутренняя теплота. Так как гоночные покрышки испытывают огромные вертикальные и боковые нагрузки на высоких скоростях, их внутренняя деформация становится критической. Скажем, по расчетам английских специалистов, колесо “2,5-литровой” Формулы-1, вступившей в действие в 1954 году, внешним диаметром 685,8 мм (27 дюймов), совершало 466 оборотов на 1 км дистанции. Значит, 466 раз резина прогибалась в определенном месте. На скорости 250 км/ч это 32 цикла прогиба в секунду! А каждое действие и противодействие рождает внутреннее – и потенциально разрушительное – тепло. При нагревании же до 120 °С прочность хлопчатобумажного корда уменьшается на 30–35%.

До войны с нагревом пытались бороться, так сказать, экстенсивным путем – увеличивая наружный диаметр и уменьшая тем самым число циклов прогиба. Так на самых скоростных и жарких трассах появились 19-дюймовые колеса, внешний диаметр которых доходил почти до 80 см. В 50-е годы инженеры пошли по интенсивному пути, заинтересовавшись материалами, из которых изготовлена покрышка.

“ДАЖЕ ЕСЛИ БУДЕТ ШИНА ИЗ НЕЙЛОНА…”

Отвести тепло от вращающейся покрышки можно уменьшив толщину протектора и боковин, сократив количество слоев корда. Но тогда не выдержат хлопчатобумажные нити. Ответом стала покрышка Dunlop R5 1958 года с кордом из нейлоновых нитей.

Новый материал оказался настоящим подарком богов. Во-первых, он был намного легче хлопчатобумажных нитей. Только на нейлоне каждая R5 экономила почти килограмм, а всего была на 5,5 кг легче своей предшественницы R3 1955 года. Крайне важно, что экономия эта достигалась в нужном месте, – снижение неподрессоренных масс улучшало управляемость автомобиля.

Во-вторых, при меньшей (примерно на 40%) толщине прочность полиамидных нитей в два раза выше. А значит, можно сократить количество слоев корда и эти последние сделать тоньше. В результате удалось не только сократить толщину покрышки, улучшив температурный режим колеса и повысив тем самым его живучесть, но и снизить высоту боковин (шины стали более широкопрофильными), увеличивая пятно контакта – а значит, сцепление с дорогой – на 15%. Давление в шине можно было значительно снизить, и протектор гораздо плотнее прижать к асфальту.

Общий эффект получился потрясающим – несмотря на падение мощности двигателей Ф-1 (в1958 году спиртовое топливо заменили авиационным бензином) скорости прохождения круга выросли. Успех Dunlop означал конец эры Pirelli – самые быстрые покрышки 50-х, выигравшие чемпионаты мира 1950–1953 годов, частично 1954 и 1957 годов, сошли со сцены. Законодателями мод, а вскоре и монополистами в Ф-1 стали инженеры Dunlop, быстро заткнувшие за пояс коллег из Continental, Englebert, Firestone и Goodyear.

Но и оставшись в одиночестве, англичане не успокоились. В 1962 году на модели R6 появились синтетические каучуки. Стирен-бутадиен (SBR) легко и прочно соединялся с материалами каркаса, обладал повышенной прочностью к истиранию. В результате удалось еще сблизить слои корда, облегчить шину, уменьшить высоту боковин, увеличить пятно контакта, снизить давление. Время прохождения круга сократилось на 1%.

Параллельно с химиками вели интенсивные исследования и инженеры-конструкторы. Чтобы определить оптимальные размеры и форму покрышек, они еще в начале 60-х годов использовали компьютеры. Так в 1964 году появились широченные “пончики”, как их тут же окрестили завсегдатаи паддоков, – низкопрофильные шины с шириной протектора 13 дюймов (330 мм). Но тут на сцену Ф-1 вышел американский шинный гигант Goodyear.

СВЕРХМЯГКИЕ СЛИКИ И “ШИНЫ-ПРУЖИНЫ”

“Ты не поверишь, – сказал осенью 1963 года знаменитый конструктор гоночных Lotus Колин Чэпмен одному из английских журналистов, – но одного комплекта резины Кларку хватило на четыре Гран При, включая все тренировки!”

Да, было такое время в Формуле-1, когда пилоту не особенно приходилось беспокоиться о шинах. Ведь в 1961–1965 годах покрышки, установленные на 1,5-литровых машинах весом 545 кг, использовались два часа на скорости в 265 км/ч. И те же шины стояли на 900-килограммовых спортпрототипах, в течение суток утюживших трассу в Ле-Мане на 290 км/ч. Но в 1966 году моторы Ф-1 стали мощнее, автомобили – тяжелее и быстрее, а в чемпионате мира с приходом американцев из “шинного города” Акрон в штате Огайо – Firestone и Goodyear – началась настоящая шинная война.

Соревнование трех научно-исследовательских центров привело к тому, что резиновые смеси становились все мягче, протектор и боковины – все тоньше, покрышки стали бескамерными, вероятность их разрушения возросла многократно. В конце сезона-70 Dunlop не выдержал конкуренции и объявил, что уходит в менее дорогостоящие виды гонок. А в следующем году в Формуле-1 появились шины без рисунка протектора – так называемые слики.

Новинка увеличивала пятно контакта колеса с дорогой и одновременно снижала температуру, – ибо выяснилось, что отдельные шашечки протектора, вибрируя и как бы “извиваясь”, нагревались сильнее. Стерев рисунок, стало возможным использовать еще более мягкие смеси без серьезной опасности перегрева и разрушения протектора.

Тогда же специалисты Firestone предложили сверхнизкопрофильные шины, снизив высоту боковин до минимума. Но вскоре выяснилось, что американцы ошиблись, – сильнейшая вибрация сводила на нет все теоретические преимущества такой конструкции. Goodyear же наоборот – вдруг увеличил высоту боковин!

Такое решение словно бы зачеркивало все, к чему стремились конструкторы шин на протяжении четверти века. Ведь в повороте на такую покрышку с высокой, тонкой и мягкой боковиной действует огромное боковое ускорение, которое подминает шину под обод. Но американские инженеры взяли на вооружение опыт состязания дрегстеров – гонок на ускорение. Там мягкие и высокие боковины использовались в качестве своеобразной пружины, раскручивающейся в процессе ускорения.

Да, у новых “дрегстерных” покрышек были проблемы с боковой устойчивостью, их борта действительно подминались в поворотах. Но чем большим удавалось сделать внешний диаметр, тем мягче смесь можно было использовать – скорость вращения меньше, требования к прочности протектора – ниже. Так что “шины-пружины” очень эффективно разогревались до рабочей температуры и обладали невероятным сцеплением на выходе из поворотов.

РАДИАЛЬНЫЕ ШИНЫ, КОТОРЫЕ НЕ БЫЛИ РАДИАЛЬНЫМИ

До сих пор каркас всех гоночных покрышек имел так называемую диагональную конструкцию, – слои корда располагались под углом к продольной оси колеса. Считалось, что именно такая схема наиболее приемлема для гоночного автомобиля, создателям которого не приходится думать о комфортабельности езды и уровне шума. Между тем в серийных легковушках 70-х годов вовсю использовались радиальные шины, в которых нити корда проходили перпендикулярно продольной оси.

В 1977 году французский концерн Michelin предоставил такие покрышки сначала команде Renault, а затем и Ferrari. Как сообщалось, протектор радиальных шин меньше прогибался под нагрузкой, а боковины были гораздо мягче – отсюда лучшее сцепление при ускорении и торможении и большая устойчивость на прямых.

Впрочем, скорее всего французы называли свою покрышку радиальной ради рекламы дорожных шин. На самом же деле, нейлоновые нити располагались в ней под углом 23° к протектору, хотя сверху и перекрывались настоящим радиальным металлическим кордом. Так что такую конструкцию по всем правилам автомобильной теории можно назвать “диагонально-опоясанной”. Однако служба безопасности Michelin была столь бдительна, что утверждать что бы то ни было с полной уверенностью не представляется возможным.

С тех пор, между прочим, закончилась эпоха, когда шинные инженеры прилюдно хвастались своими успехами, подробно рассказывая о конструкции и химическом составе гоночных шин. Как и в двигателестроении Формулы-1, в производстве покрышек наступило время секретов и тайн.

Не только конструкцию, но и состав резиновой смеси каждый производитель хранит как зеницу ока. Ведь верно смешав хорошо известные ингредиенты, можно заставить колесо буквально прилипать к трассе.

Правда, такая шина крайне недолговечна. И не потому, что подобно пластилину, липнет к асфальту. Разогреваясь во время гонки (оптимальная рабочая температура лежит в пределах 100 °С), под действием химических реакций, которые еще более повышают температуру (выше 120°), смесь как бы “закипает”, начинает пузыриться, и, в конце концов, резина разламывается на куски.

РЕЗИНОВЫЙ ПОКЕР

Значит, изготовить быструю и прочную покрышку невозможно? Ответом стали шины разной твердости. Сверхмягкие и супербыстрые выдерживают всего пару-тройку кругов и нужны для квалификации. Самые твердые “бегут” медленнее, зато выдержать могут всю дистанцию. Промежуточные же разновидности используют в зависимости от характера трассы. Вот где необходимы интуиция и мастерство пилота, опыт команды, накопленный ее инженерами за многие сезоны. Какой асфальт – свежий или старый, сколько поворотов, какова длина прямых и температура воздуха? Есть даже такие трассы, Хунгароринг, к примеру, где целесообразно на правые колеса установить покрышки помягче. Ибо большинство поворотов венгерского кольца – правые, левые шины проходят в них больший путь, и, значит, должны быть долговечнее.

А почему бы вместо одного комплекта твердых и долговечных покрышек не использовать два, а то и три, и четыре мягких и быстрых? И с начала 80-х годов смена колес в ходе гонки стала обычным делом.

От слаженности действий механиков в боксах очень часто зависит судьба Гран При. И все же главную роль здесь играет мастерство пилота. Успехи Михаэля Шумахера в 1994 и 1995 годах на не слишком, казалось бы, быстром Benetton, часто объясняли тем, что немец изумительно выбирает тактику ведения борьбы, обходя соперников в боксах. Но вот что удивительно – Михаэль останавливался дважды, когда его противники заезжали на замену резины лишь раз, и выигрывал. Через пару недель пилоты Williams и Ferrari копировали тактику победителя, а он… выбирал одну дозаправку и вновь выигрывал!

Что это – феноменальное везение? Нерадивость механиков проигравших и отменная выучка их коллег из Benetton? Ни то, ни другое. “Да что вы, в самом деле! – в сердцах бросил после очередного поражения технический директор Williams Патрик Хед, которого Дэмон Хилл обвинил в выборе неверной тактики. – С таким пилотом, как Шумахер, можно останавливаться в боксах сколько угодно, и все равно выиграешь. Секрет в его голове и руках…”

Итак, мало выбрать два или больше комплектов нужной твердости. Необходимо чувствовать шины, как собственные пальцы. Не догадываться, а наверняка знать, в каком состоянии находятся покрышки, можно ли прибавить “газу” или такой маневр окажется для них смертельным.

К примеру, передние покрышки “формулы” обычно накачивают до 1,4–1,7, задние – 1,2–1,3 атмосферы. С ростом температуры давление может возрасти еще на 0,7 атмосферы. Пилот же экстра-класса может (и должен!) определить падение давления в одной из шин с точностью в пять сотых атмосферы!

А ведь мы еще ни слова не сказали о так называемой “дождевой” резине. Вот уж где определить необходимый рисунок и твердость не проще, чем найти философский камень!

ПОКРЫШКИ ДЛЯ МОКРОГО ДЕЛА

Хотя рисунку протектора гоночных шин издавна уделялось большое внимание, поиски оптимальной схемы в первые годы существования чемпионата мира велись, по существу, вслепую. Dunlop гордился “ромбиками” своей R1, Englebert еще в 30-е годы разработал для Scuderia Ferrari специальный рисунок, Continental рекламировала “квадратные плечи” своих покрышек – считалось, что заходящий на боковины рисунок обеспечивает лучшую боковую устойчивость в поворотах.

Тем не менее, только в 1956 году появилась первая по-настоящему специализированная шина Dunlop R4, предназначенная для езды по мокрым трассам. По сравнению с “сухой” R3 высоту ее боковины уменьшили и снизили до 3,2 атмосферы давление.

Чем шире становились шины, тем опаснее на них было ездить в дождь. Не только из-за увеличившихся скоростей: возросшее пятно контакта означало одновременно снижение давления – вместо того, чтобы “продавливать” воду до асфальта, колесо всплывало на ней. Это так называемое аквапланирование – серьезнейший бич широкопрофильных гоночных шин. Потеряв сцепление с дорогой, гоночный автомобиль становится абсолютно беспомощным.

Трудность еще и в том, что дождь редко льет всю гонку. Чаще всего он либо начинается в ходе состязаний, либо пугает пилотов перед стартом. И тогда выбор резины становится критически важным. Ведь существует несколько разных рисунков протектора – от самого “изрезанного”, который способен впитать и выбросить с дороги в воздух 90 литров воды в секунду, до редких поперечных канавок, что нарезают вручную. И в зависимости от интенсивности дождя пилоты выбирают один из них, рискуя порой в самый ливень заехать в боксы и обуть “полусухую” резину. Прекратись в этот момент дождь и выгляни солнце, – смельчак получит шанс намного обойти конкурентов. Если, конечно, не вылетит с трассы в первом же повороте, ведь дорожка все еще скользкая, как каток.

Впрочем, помимо небесной канцелярии отравить жизнь пилотов Ф-1 стремится и земная – в лице чиновников Международной федерации. В своем фанатичном стремлении сделать гонки Формулы-1 более зрелищными, они ежегодно придумывают все новые технические ограничения. И шины, разумеется, не обходят стороной.

СЛИКИ ВНЕ ЗАКОНА

Сначала число покрышек на каждый Гран При ограничили девятью комплектами “сухой” и семью – “мокрой” резины. Потом обязали пилотов до полудня в субботу выбрать конкретный тип резины, который они будут использовать в квалификации и гонке. И наконец, придумали нечто невероятное – запретили слики.

FIA постановила нарезать на слики продольные канавки, чтобы уменьшить пятно контакта с покрытием и соответственно снизить скорость. Предполагалось, что машины будут входить в поворот на меньшей скорости и количество обгонов возрастет.

Почти все пилоты чемпионата мира, все конструкторы, большинство управляющих гоночными командами резко возражали против такого решения. Автомобили, говорили они, станут нервными, непредсказуемыми, опасными. Но главное – обгонять станет еще труднее! “Мы опасаемся, что новые правила приведут к большему напряжению боковин покрышки, – говорил представитель Goodyear в Ф-1 Лео Мель. – И увеличат вероятность аварий. Какая же это будет реклама для шинной фирмы? И компания Goodyear, чьи покрышки выиграли более 350 Гран При, осенью прошлого года оставила чемпионат мира.

Но для FIA уход американцев не послужил уроком. Наоборот, с нынешнего сезона число канавок на передних колесах увеличено с трех до четырех. И обсуждается проект внедрения поперечных бороздок. “Сказать по правде, – признался пилот Ferrari Эдди Ирвайн, – слики с канавками – это смешно. И выглядят просто глупо”. Абсурдность подобных новшеств очевидна. Хотя бы потому, что глубину канавок после финиша необходимо измерять (шина же не должна превратиться в слик, это запрещено!). А кто гарантирует, что при экстренном торможении резина не сотрется на 5–7 миллиметров? И тогда гонщика можно будет дисквалифицировать. Именно это и нужно чиновникам, управляющим Формулой-1. В случае подавляющего преимущества одной из команд или одного из пилотов, с помощью дисквалификации можно вернуть интригу в поскучневший чемпионат. Как это было, к примеру, в 1994 году.

Но шинным инженерам к трудностям и ограничениям не привыкать. Тем более, когда речь идет о конструкции покрышки для Формулы-1. Ведь в отличие от многих других компонентов автомобиля, именно в этой области они почти всегда шли впереди своих коллег, работавших над “обувкой” для серийных машин. Так что, если и справедливо давнее высказывание о том, что “гонки улучшают породу автомобиля”, то к шинам оно относится прежде всего.

Александр Мельник

Формула 5-99

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:13

Тормозная система

Самые быстрые тормоза

Зачем автомобилю тормозная система? Что за вопрос, удивится рядовой автолюбитель! Конечно, чтобы снизить скорость, остановиться, надежно удерживать машину на месте. А в Формуле-1 тормоза ценят по их способности… увеличивать скорость!

БАРАБАН БЫЛ ПЛОХ…

“И не напоминайте мне о тормозах! Они только мешают управлять гоночной машиной”, – говаривал, бывало, замечательный пилот 20–30-х годов Тацио Нуволари. Итальянец, действительно, старался нажимать на педаль тормоза как можно реже, входя в поворот на огромной скорости и ювелирно точными движениями рулевого колеса и педали “газа” посылая машину по одному ему известной траектории. Впрочем, и все его коллеги, даже те, кто не был столь искусен или отважен, предпочитали именно такой способ снижения скорости. Дело в том, что часто и резко тормозить на гоночных автомобилях даже 40–50-х годов было порой смертельно опасно.

Тогда использовались барабанные или, как их еще называют, колодочные механизмы. В такой конструкции усилие замедления создает колодка, прижимающаяся к внутренней поверхности полого барабана. Проблема в том, как лучше охладить систему. Ведь при трении возникает тепло, так что, строго говоря, остановка или замедление автомобиля – это преобразование его кинетической энергии движения в тепловую.

Чем больше на трассе поворотов, чем чаще пилоту приходится нажимать на педаль, тем выше температура трущихся деталей – колодки и барабана. Отсюда – многочисленные беды. Металл барабана с нагревом расширяется, а значит, расположенной внутри колодке придется пройти больший путь до соприкосновения с его поверхностью. А значит, увеличится (причем, внезапно, во время гонки!) ход педали. Нагреваясь все больше и больше, барабан начинает коробиться, терять форму, металл пойдет волнами, потом потрескается, искрошится. Тормозные накладки же (часть колодки, которая непосредственно взаимодействует с барабаном), выполненные из материалов на основе асбеста и обладающие высокими фрикционными свойствами, в свою очередь нагреваются и разрушаются, засоряя рабочую поверхность обугленными летучими соединениями из состава искусственных смол, использованных при их изготовлении.

Дальше – больше. Расплавленная смазка из подшипника ступицы колеса центробежной силой выжимается на внутреннюю поверхность барабана. Все увеличивающийся нагрев может заставить закипеть тормозную жидкость в гидроприводе. И если жидкость сжать нельзя, то пар – пожалуйста! И педаль тормоза, к ужасу пилота, вдруг “проваливается” в самый неподходящий момент.
Разумеется, конструкторы боролись с этими недостатками всеми доступными средствами. Жизненно важно было, во-первых, снизить насколько возможно количество образующегося тепла. И, во-вторых, обеспечить наилучшее охлаждение. Для этого инженеры Alfa Romeo и Ferrari на первых автомобилях Ф-1 использовали барабаны очень большого размера, чтобы увеличить площадь трущихся поверхностей. Так внутренний диаметр тормозных барабанов Ferrari 375 составлял 35 см. Позднее Lancia и Mercedes-Benz предложили увеличить ширину барабанов.

Их отливали как можно более массивными, с несколькими расположенными по окружности ребрами и просверливали в корпусе множество вентиляционных отверстий. Но здоровенный цилиндр, прикрепленный к колесу, значительно увеличивал неподрессоренные массы, серьезно влияя на управляемость машины. А в дождь внутрь тормозного барабана проникала вода. Как только колодки начинали высыхать, они проявляли склонность к заклиниванию. Заклинивший тормоз, заблокированное колесо на мокрой, скользкой трассе – это смертельно опасно.

Инженеры Mercedes-Benz в 1954 году пытались решить проблему, вынеся тормоза из колес внутрь кузова. Но под обтекателем охлаждение только ухудшилось. Пилотов “серебряных стрел” специально инструктировали перед стартом – пользоваться тормозами предельно осторожно, пока они постепенно не прогреются до рабочей температуры. В противном случае внезапный нагрев мог разрушить и барабан из легкого сплава, и стальные колодки. И тогда – заклинивание тормоза, блокирование колеса, нарушение управляемости, утрата контроля над машиной, авария.

Что же делать? Некоторые даже предлагали использовать “воздушный тормоз” – широкую плоскость, которая служит чем-то вроде парашюта. Такая конструкция применялась на спортивно-гоночных автомобилях Mercedes-Benz. Но до Формулы-1 не дошла: выяснилось, что эффективно работает такая “печная заслонка” лишь на скоростях 110–240 км/ч, а при меньших – практически бесполезна. И тогда конструкторы Ф-1 обратили свой взор на небо.

ДИСКИ МОГУТ ВСЕ!

В 1923 году мотоцикл Douglas, финишировавший первым в традиционной гонке “Турист Трофи” на острове Мэн, был оснащен необычным тормозом. Скоба с тормозными накладками охватывала металлический диск; при торможении поршеньки прижимали к нему накладки, колесо останавливалось.

Поначалу такая конструкция не приглянулась автостроителям – слишком хрупкая и ненадежная, решили они. Зато заинтересовала производителей самолетов, которым важны были мощность и малая масса дисковых тормозов. Но кризис барабанов заставил и создателей гоночных машин вспомнить о находке более чем четвертьвековой давности. Так зимой 1951–1952 годов на испытательной трассе появился BRM Type 15, в создании которого участвовали инженеры авиационного отделения Rolls-Royce, с дисковыми тормозами Girling.

Теоретически диски казались панацеей от всех бед. Ведь их поверхность постоянно охлаждается встречным потоком воздуха, следовательно, износ таких тормозов меньше, чем у самых лучших барабанных. Площадь трущихся поверхностей в системе диск/скоба значительно больше, чем в барабане соответствующего размера, а значит, возрастает мощность или снижается давление в гидросистеме привода и усилие на педали. Воду и мелкие песчинки, грязь, смазку и прочее срывает с поверхности диска центробежная сила или счищает передний край скобы. При нагревании диск расширяется радиально, практически не изменяя хода педали и сохраняя эффективность системы после многократного и интенсивного использования. В дисковых тормозах нет серво-эффекта (самоусиления), присущего лучшим конструкциям двухколодочных барабанных тормозов. А значит, они обеспечивают гонщику исключительно плавное и прогрессивное чувство тормозной педали, ее пропорциональный отклик. По сравнению с барабаном диски изначально гораздо более точны и легче поддаются контролю со стороны водителя. И, наконец, легкие и компактные, диски уменьшают неподрессоренные массы, улучшая управляемость машины и снижая лобовую площадь, увеличивая скорость как при прохождении поворотов, так и на прямой.

Правда, на практике реализовать все эти плюсы удалось не скоро. Хотя уже в 1953 году машина c такими тормозами выиграла 24-часовую гонку в Ле-Мане, лишь через два года диски праздновали первую победу в Ф-1. В октябре 1955 года Connaught B под управлением Тони Брукса выиграл Большой Приз Сиракуз. Гонка эта не входила в зачет чемпионата мира, а соперниками английской машины были лишь Maserati 250F.

В ответ итальянские инженеры выжали максимум из традиционной конструкции. Тормозные барабаны так называемого биметаллического типа, с чрезвычайно развитой поверхностью охлаждения, буквально ощетинившиеся многочисленными ребрами и лопатками, просверленные множеством отверстий, в 1956–1958 годах успешно отражали атаки приверженцев дисков. Но когда Vanwall, оснащенный дисковыми тормозами Goodyear, в 1958 году выиграл только что учрежденный Кубок конструкторов, Энцо Феррари окончательно отказался от барабанов и колодок. Так что в 1959 году устаревшие и ни на что уже не претендовавшие Maserati 250F остались единственными машинами Ф-1, оснащенными такими тормозами.

В первой половине 60-х, когда действовала “1,5-литровая” Формула-1, улучшившиеся сцепные свойства шин, увеличившаяся эффективность и надежность фрикционных материалов, а также – что очень важно – более отточенная и смелая техника пилотирования позволили гонщикам использовать тормоза гораздо в большем диапазоне, чем каких-нибудь десять лет назад. Но сама конструкция оставалась неизменной – остановить довольно легкий и не столь мощный автомобиль с двигателем рабочим объемом 1500 куб. см не представляло особого труда. Все изменилось, когда Ф-1 стала трехлитровой.

ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО УГЛЕВОЛОКНО

Когда масса, мощность и скорость машин возросли, увеличилась и их кинетическая энергия. Соответственно, тормоза больше нагревались. Рецепты от этой болезни были давно опробованы на барабанах – увеличение размеров, улучшение охлаждения, новые материалы. Диаметр и толщина дисков все увеличивались, вскоре они стали настолько массивными, что некоторые конструкторы по примеру коллег из Mercedes-Benz вынесли механизмы из колес внутрь кузова, стремясь уменьшить неподрессоренные массы. Но как только диски спрятали под обтекатель, возникла старая проблема перегрева. Внутри них сверлили многочисленные отверстия, чтобы увеличить поверхность соприкосновения с воздухом, придумывали всевозможные воздуховоды для охлаждения. Вентиляция снижает температуру тормозных накладок, достигающую 700 °С, на 60–70° – весьма существенно, ибо уменьшение температуры на 50° увеличивает срок службы накладок вдвое. Но этого было мало. К тому же диски большого диаметра затрудняли изготовление кузова благоприятной обтекаемой формы. Вот тогда-то, в 70-е годы, сначала в конструкции накладок, а вскоре и в самих дисках появился новый космический материал – углеволоконный композит.

Легкий, прочный, необыкновенно износостойкий, с прекрасными фрикционными качествами, он быстро покорил Формулу-1. Углеволоконные диски не теряли своей эффективности при интенсивном многократном торможении, их рабочая температура была много выше прежних, изготовленных из чугуна или мягкой стали с хромовым покрытием. Тормозной путь автомобиля Ф-1 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 считанные мгновения.

Однако и у этих чудо-тормозов нашлись слабые стороны. Причем, сугубо субъективного свойства. Во-первых, углеволокно значительно дороже чугуна. Во-вторых, в несколько раз возросшая эффективность обернулась огромными нагрузками на пилотов. Во время Гран При Сан-Марино 1997 года телеметрия в боксах Williams показала, что Хайнц-Харальд Френтцен испытывает при торможении отрицательное ускорение в 5,99 g. То есть на тело гонщика действует шестикратная перегрузка. А ведь при ускорении в автомобиле Формулы-1 можно получить не больше 2 g, максимальные боковые перегрузки не более чем в 3,5 раза превышают силу земного притяжения. Помимо того, усилие на педали Williams достигает 150 кг, а давление в гидроприводе превышает 84 кг на квадратный сантиметр. “Попробуйте в каждом торможении нажимать на педаль с усилием в 150 кг! – сказал тогда журналистам товарищ Френтцена по команде Жак Вильнев. – И так на протяжении полутора-двух часов. Вы поймете, что такое Гран При Формулы-1”.

Ко всему прочему, многие решили, что углеволоконные диски сделали чемпионат мира… скучным. Да, да, именно в уменьшившемся тормозном пути видят причину столь малого количества обгонов, к примеру, руководители FIA. И они готовы запретить новейшие тормозные системы, лишь бы сделать Ф-1 более зрелищной.

НАЗАД ДОРОГИ НЕТ

Казалось бы, абсурд. Зачем делать гоночный автомобиль заведомо менее надежным и быстрым, более трудным в управлении и опасным? Но, как сказал однажды трехкратный чемпион мира Айртон Сенна: “Вся беда чиновников FIA в том, что им не приходится сидеть за рулем машин Формулы-1”. Сначала, в 1993 году, вне закона были поставлены все типы антиблокировочных систем и усилителей (что, как вы понимаете, отнюдь не облегчило работу пилотов во время гонки!). Затем, в 1997 году, предполагалось запретить углеволоконные диски, но от идеи пришлось отказаться. “Слишком трудно проверить качество материалов”, – жаловался президент FIA Макс Мосли. К тому же испытанные Williams еще в 1995 году чугунные диски в сочетании с новейшей конструкцией скоб дали невероятные результаты – чугун не хуже углеволокна, только чуть менее износостоек.

Поэтому с позапрошлого сезона тормозные скобы должны быть изготовлены исключительно из алюминия. До сих пор их делали из необыкновенно дорогого алюминиево-бериллиевого сплава или из так называемого монометаллического матричного композита (ММК), в котором алюминий усилен карбидом кремния. Такие скобы были на 20% легче и на 30% жестче обычных.

На очереди – запрет электронных систем изменения баланса тормозного усилия между передней и задней осями и правыми и левыми колесами. Кнопка такой системы расположена на руле, и в ходе гонки пилот может регулировать распределение тормозного усилия, если вдруг обнаружит (ему могут сообщить это по радио из боксов, увидев результаты телеметрии), что увеличился износ дисков соответствующих колес. О необыкновенной важности такой системы, еще, разумеется, и не подозревая о ее существовании, писал в 1954 году специалист Lockheed Айвен Уоллер в предисловии к учебнику по тормозам: “Максимум, чего можно добиться от тормозов, достигается таким распределением тормозного усилия, чтобы каждое из четырех колес находилось точно на грани блокировки”. При этом система электронного баланса постоянно находится под контролем пилота, а потому не попадает под “санкции” FIA, запретившей в Ф-1 “руководящую” электронику. Но даже если электронный баланс, как и углеволокно, и другие сверхсовременные материалы и технологии, запретят, усилия чиновников Федерации вряд ли увенчаются успехом. Как сказал технический директор Williams Патрик Хед, “алюминиевые скобы 1998 года мягче, поэтому трудно подать на них такое же усилие без увеличения хода педали. Но я не сомневаюсь, что довольно скоро мы найдем выход из положения”.

Что же касается мастерства пилотов, которое якобы нивелируют “чудо-тормоза”, сокращая до минимума тормозной путь и устраняя возможность обгона, то стоит вспомнить историю семилетней давности. В 1993 году Дэмон Хилл никак не мог взять в толк, почему он проигрывает по времени круга своему товарищу по Williams Алену Просту. Ведь француз начинал торможение раньше, а значит должен был потратить на проезд поворота на несколько мгновений больше! Оказалось, что Прост хоть и тормозит раньше, но нажимает на педаль чуть легче и открывает “газ” раньше своего коллеги. И проходит поворот быстрее.

За шесть десятилетий, прошедших с тех пор как на гоночных трассах блистал Маэстро Нуволари, отношение пилотов к тормозам в корне изменилось. Из ненадежных, непредсказуемых, порой смертельно опасных, эти механизмы превратились в дорогое, сложное и точное средство увеличения скорости машины.

Александр Мельник

Формула 3-00

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:30

Коробка передач

Шкатулка, полная скоростей

Итальянцы, чьи конструкторы внесли большой вклад в развитие гоночных автомобилей, называли в начале века коробку передач Scatola dei velociti. С некоторой натяжкой это словосочетание можно перевести как шкатулка скоростей. В то время, точнее – до 1934 года, гоночные автомобили, которые сегодня мы приравняли бы по значению к машинам Формулы-1, были двухместными. Фактически, уже тогда это было пережитком, ибо с 1925 года правила запрещали механику находиться во время соревнований на борту машины.

Двухместные автомобили имели классическую компоновку: расположенный впереди двигатель в блоке с коробкой передач соединялся с задним ведущим мостом карданным валом. Этот вал проходил как раз между узкими сиденьями, подушки которых находились буквально на полу кузова. О конструкции коробки передач тогда инженеры задумывались мало, у них и без того хватало проблем. Долгое время она оставалась практически неизменной, чаще всего трехвальной с прямой высшей передачей. Основное внимание уделялось подбору передаточных чисел, повышению надежности и точности переключения.

Этот ранний, достаточно примитивный период развития гоночных коробок передач закончился, когда на сцену вышли машины с кузовом “монопосто” – одноместные гоночные автомобили. Размещение сиденья гонщика над карданным валом означало увеличение лобовой площади. Довольно быстро появились компоновочные схемы, когда двигатель размещался впереди, но немного под углом к продольной оси автомобиля, так, чтобы карданный вал проходил сбоку от сиденья. Гонщик сидел буквально на полу кузова, а позади него поселилась коробка передач, потому что вошедшая в моду независимая подвеска колес не оставляла другого решения.

Чаще всего такие коробки передач приходилось объединять в одном картере с главной передачей. Наиболее выгодным конструкторы сочли поместить коробку так, чтобы ее валы располагались поперек машины. Тогда коническая прямозубая пара получала место на входе в коробку. На выходе из коробки вращение передавалось на цилиндрическую шестерню, объединенную с дифференциалом, от которого шли полуоси к независимо подвешенным задним ведущим колесам.

Коробки передач с поперечными валами имели несколько большие внутренние потери, чем коробки с продольными валами – большее количество валов и шестерен “взбивали” масло. Этот недостаток сводился к минимуму, если применялась система циркуляционной смазки с самостоятельными насосом и маслобаком. Однако при поперечных валах возникали трудности с быстрой заменой набора шестерен во время квалификационных заездов. Чаще всего заменяли пару шестерен, непосредственно связанных с дифференциалом.

Объединение с главной передачей коробки передач с продольными валами потенциально позволяло избавиться от трудоемкой замены шестерен, но никому из конструкторов второго периода, который господствовал до начала 60-х годов, оптимального решения в рамках данной схемы найти не удалось.

Когда в 1934 году увидели свет гоночные заднемоторные автомобили Auto Union, их силовой агрегат объединял последовательно двигатель, сцепление, главную передачу и коробку передач. Последняя физически представляла собой крайнюю заднюю оконечность машины. Это позволило так скомпоновать двухвальную коробку передач, чтобы можно было, сняв ее заднюю торцевую крышку, быстро демонтировать задние подшипники валов и заменить нанизанный на них комплект шестерен. Коническую пару при этом не трогали, и регулировка затяжки ее подшипников и зазоров шестерен главной передачи сохранялась.

Диапазон необходимых изменений передаточных чисел главной передачи равен 1,3–1,6. Можно скомплектовать несколько наборов сменных шестерен коробки, которые укладывались бы в этот диапазон. Для четырехступенчатой коробки в этом случае требовался комплект из полусотни сменных шестерен. Процесс замены занимал 25–30 минут. К подобной конструкции для любой коробки, сблокированной с главной передачей и имевшей продольные валы, пришли в начале 60-х годов.

Увлечение синхронизаторами, начавшееся в середине 30-х годов, оказалось полезным лишь для дорожных легковых машин. На гоночных синхронизаторы не только утяжеляли коробку, но и заметно замедляли процесс переключения. А вот другое новшество 30-х годов, не получившее широкого распространения на легковых машинах, на гоночных проявило свои немалые достоинства. Речь идет о так называемых преселективных коробках передач Wilson и Cotal. У них водитель заранее (предварительно) “взводит” рычажок переключения на нужную передачу – производит “предварительную селекцию” (преселекцию). Затем, в нужный момент нажатием на педаль сцепления включает ее. Процесс переключения заметно ускорялся, но сами преселективные коробки были более тяжелыми, чем традиционные.

Год от года гоночные двигатели становились все более форсированными, и рабочий диапазон их оборотов не только резко сужался, но и сдвигался все выше и выше. В конце концов диапазон передаточных чисел в коробках передач сузился до значения 2,1–2,2. Более того, для старта передаточное число низшей, первой передачи приходилось делать “оторванным” от других передач. Но и его значение было мало для уверенного троганья с места, чем и предопределилась манера старта – с плавной пробуксовкой ведущих колес. Надо заметить, что разрывы между соседними передачами по передаточным числам сделались столь малы, что стало возможным переключать передачи, чуть сбрасывая газ и не пользуясь сцеплением.

Все эти особенности относятся ко второму этапу развития коробок передач, который можно называть революционным. Следующий, третий этап охватывает период с 1960 по 1970 годы. Для него характерно полное доминирование заднемоторной компоновки по схеме: двигатель – главная передача – коробка с продольными валами. Именно в этот период было найдено оптимальное инженерное решение, позволявшее производить быструю замену шестерен. Произошло это почти случайно.

Небольшая английская фирма Hewland, которая изготовляла различные детали по заказам гоночных команд, имела технологическое оборудование для изготовления шестерен, шлицованных валов, зубчатых муфт переключения и их термообработки. Но литейным оборудованием она не располагала и решила использовать серийные картеры коробки передач, сблокированной с главной передачей. Выбор пал на очень жесткий картер коробки передач Volkswagen второго поколения. Отлитый из магниевого сплава, а поэтому очень легкий, он имел не продольную плоскость разъема, а поперечную. Та его часть, которая вмещала валы и шестерни, имела форму колокола, в поперечной стенке которого были зафиксированы подшипники с валами. На эти валы нанизывался любой набор шестерен. Таким образом, “фольксвагеновский” картер на много лет предопределил концепцию коробок Hewland. Эта фирма вплоть до начала 80-х годов практически оставалась монополистом в области коробок передач заднемоторных гоночных автомобилей, хотя заводы ZF (ФРГ) и Colotti (Италия) тоже работали в этой области.

Однако если в 1961–1965 годах на машинах Формулы-1 применялись двигатели рабочим объемом 1500 куб. см, то с 1966 года он вырос вдвое (до 3000 куб. см). Как следствие, вырос крутящий момент (с 200 до 350 Нм), которым нагружались подшипники, валы и шестерни в коробках передач этих машин. Межцентровое расстояние валов увеличилось с 65 до 89 мм, вес с 31 до 42 кг. Но, пожалуй, поворотным моментом в эволюции коробок передач стало создание в 1967 году... гоночного двигателя Ford Cosworth DFV. Дело в том, что этот мотор был задуман несущим. Его картер передним торцом жестко крепился к несущему корпусу машины. К заднему же торцу жестко пристыковывался картер трансмиссии (сцепления, главной передачи и коробки передач), который нес на себе приливы для присоединения рычагов, пружин и амортизаторов подвески задних колес. Следовательно, картеры двигателя и трансмиссии воспринимали добавочно не только все нагрузки от задней подвески, а также тяговые и тормозные реакции, но и должны были обеспечивать всей несущей системе балочную (в трех направлениях) и крутильную жесткости. Словом, картина нагружения картера трансмиссии и вся его конструкция кардинально менялись.

Хотя Hewland продолжал создавать новые модели семейств FGB и DGB, свои услуги начали предлагать другие фирмы – Weissmann, например. Так пришло время четвертого этапа – силовых картеров. Этот период характеризовался не только новым видом нагрузок. Наступила эра турбодвигателей, когда появились 1000-сильные моторы с крутящим моментом 550–650 Нм. Нагрузка столь возросла, что, например, шестерни первой передачи стали деталями “одноразового пользования” – на старте они нередко работали (пусть кратковременно!) за пределом текучести материала, а увеличение их размеров оказывалось нецелесообразным – увеличение веса всего узла и т.д. И еще одна особенность четвертого этапа эволюции – возросшее влияние аэродинамики на конструкцию гоночного автомобиля.

Прогресс в конструкции антикрыльев и других устройств, увеличивающих прижимную силу, привел к резкому (в 2,5–3 раза) улучшению сцепления с дорогой ведущих колес. Как следствие, при торможении двигателем детали трансмиссии нагружаются увеличившимся в той же пропорции тормозным моментом и должны быть сделаны более прочными и, отчасти, более тяжелыми. Стремление конструкторов придать диффузору в задней части машины более выгодные с точки зрения аэродинамики формы время от времени заставляло их обращаться к коробкам передач с поперечными валами. В качестве примера назовем 5-ступенчатую коробку передач на Ferrari 312Т 1975 года. За ней последовала “поперечная” коробка передач Williams 1988 года, интересная тем, что она размещалась не позади, а перед главной передачей. Она не только упрощала придание выгодной формы аэродинамическим дефлекторам в задней части автомобиля, но и создавала простор для размещения выпускных труб.

Наконец, небезынтересны усилия команды McLaren, которая уже в 1984 году отказалась заказывать валы и шестерни Hewland. Собственные зуборезное и термическое отделения открыли возможность не только оперативно изготовлять детали собственной конструкции, но и исключить поставку аналогичных шестерен и валов другим командам. Именно таким путем много лет идет команда Ferrari, пресекая утечку информации о конструкции трансмиссий своих автомобилей. Примеру лидеров последовали и другие “конюшни”.

McLaren, когда на ее автомобилях появились двигатели Honda-RА168Е с низко расположенным коленчатым валом, сконструировала очень легкую трехвальную (редкость в последние годы) коробку передач. Трехвальная коробка компактней и легче двухвальной. Примененная на McLaren, она зарекомендовала себя исключительно надежной. В том числе благодаря и этому в 1988 году MP4/4 выиграли 15 этапов чемпионата мира из 16.

Как видим, конструкция коробки передач является звеном в неразрывной цепи инженерных решений, из которых складывается гоночный автомобиль. В то же время она подчиняется определенным ограничениям, которые накладывают действующие технические требования к автомобилям Формулы-1. Они ограничивают наибольшее количество передач семью, допускают привод только на задние колеса, требуют обязательного наличия передачи заднего хода, разрешают применение только полуавтоматических трансмиссий.

Впервые коробка передач с полуавтоматическим переключением появилась в 1989 году на Ferrari 640. По существу, это преселективная коробка, где переключением, а также синхронизацией подачи газа и выжима сцепления управляет микропроцессор, а не сложная механическая система. Это такой же скачок, как переход от арифмометра к калькулятору.

Команда на переключение передач подается кнопками на руле или подрулевыми рычажками. Электрический сигнал управляет электрогидравлическими клапанами, которые распределяют жидкость, подаваемую под давлением к исполнительным гидроцилиндрам. Последние передвигают в коробке соответствующие штоки и вилки. Новая система переключения быстро нашла последователей: Williams в 1991 году, McLaren MP4/7A в 1992 году и другие. Время переключения сокращается в 2–2,5 раза (до 0,11 секунды) и, помимо этого, позволяет гонщику переключать передачи, не снимая рук с руля.

Внедрение электрогидравлического переключения передач знаменовало собой наступление пятого – “полуавтоматического” этапа развития коробок передач. Что же дальше?

Литровая мощность двигателей Формулы-1 поднялась до 280 л.с./л (и это для моторов без наддува!), а число оборотов для двигателей с рабочим объемом одного цилиндра в 300 куб. см уже перевалило за 17 000. Нетрудно предположить, что в ближайшие годы рабочий диапазон двигателей по оборотам станет еще уже и еще больше сдвинется вверх. В этой ситуации неизбежен приход бесступенчатых вариаторов. Скорее всего, это будут механизмы с раздвижными шкивами и “ремнями” из стале-керамических звеньев. Возможно, крутящий момент будет поступать к ведущим колесам двумя силовыми потоками; регулирование их распределения будет возложено на микропроцессор. При этом второй силовой поток будет использоваться при разгонах и будет направляться полуавтоматической коробкой передач традиционного ныне типа.

Лев Шугуров

Формула 1-01

Вложения

10.jpg (29.7 Кб, Просмотров: 61)

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:32

Двигатель

Алхимия мощности

Подобно алхимикам, создатели гоночных двигателей ищут философский камень, который бы позволил из тысяч обычных компонентов (количество деталей в современных моторах Формулы-1 приближается к отметке 6000) получить так редко встречающееся в природе “чистое золото” – одновременно легкий, надежный и мощный агрегат. Однако совмещать несовместимое с каждым годом становится все сложнее.

Возьмем проблему веса. Облегчение конструкции двигателя не должно идти в ущерб его прочности и жесткости, поскольку современный гоночный мотор – не только поставщик мощности, но и силовой элемент, связывающий монокок с трансмиссией. От его несущей способности зависит поведение машины в повороте.

Тем не менее, преодолеть еще вчера казавшийся фантастическим порог в 100 кг удалось, видимо, уже трем заводам: Ilmor, Cosworth и Ferrari. Такое стало возможно в первую очередь благодаря использованию новых дорогостоящих материалов и сложнейших технологий обработки. В частности, Ferrari для изготовления картера двигателя серии 049 впервые в своей истории применила сплав алюминия с 20-процентным содержанием бериллия, который при приблизительно равном удельном весе и прочности неизмеримо жестче магниевого сплава. Стоит напомнить, что в США до 1993 года бериллий входил в число материалов, имеющих стратегическое значение. А в Формуле-1 такой сплав появился несколько лет назад в качестве материала тормозных скоб.

С использованием новейшей технологии так называемого точного литья, позволяющей контролировать микропористость (наличие мельчайших пузырьков воздуха) расплава, стало возможным получать детали с минимальными допусками. Так, сложной формы внутренние каналы для подвода масла и охлаждающей жидкости в головках блоков имеют отклонения от заданных параметров уже не в миллиметры, а в десятые доли миллиметра. Толщину стенок картера в свою очередь удалось уменьшить с 3,5–4 мм до 2–2,5 мм, что одновременно помогло решить проблему отвода увеличившегося с возрастанием мощности количества тепла.

Борьба с излишками веса в конструкции двигателя необходима и для снижения инерционности и потерь на трение, которые растут по мере повышения оборотов мотора. Поэтому в подшипниках коленвала Ferrari 049 стальные шарики заменены керамическими, для которых требуется меньшее количество смазки, что означает и снижение механического сопротивления их качению. К тому же эти подшипники, способные выдержать большую удельную нагрузку, компактнее, что позволило снизить вес мотора почти на 1 кг! Инженеры Ilmor при создании двигателя Mercedes-Benz FО110J пошли еще дальше, установив подшипники с керамическими шариками и серебряным напылением. Это позволило не только сократить потери на трение, но и, учитывая высокую теплопроводность серебра, усилить отвод тепла, что положительно сказалось на надежности системы в целом.

Сэкономить вес можно не только на основных элементах конструкции, но и на навесном оборудовании и управляющих системах. Все чаще корпуса различных насосов изготавливают из легкого и прочного углепластика. Что же до электроники, то она становится все более миниатюрной. Установленная на Ferrari F1-2000 система управления Magneti Marelli девятого поколения на 43% легче ее предшественницы (которая в этом сезоне используется на Minardi M02). 2 кг и 3,5 кг – чувствуете разницу?! При этом быстродействие процессоров новой системы увеличилось вдвое (40 млн операций в секунду), что дает возможность во время гонки проводить не только диагностику систем машины, но и корректировать их работу в случае выявления неисправностей. Результат “диеты”, на которую посажены моторы, оказался просто поразительным. Если 3-литровый V12, установленный в 1979 году на чемпионской Ferrari 312T Джоди Шектера, выдавал чуть более 3 л.с. с каждого килограмма веса двигателя, то у лучших современных V10 этот показатель составляет более 8 л.с. на 1 кг веса.

И все же, как любая диета, и эта, “механическая”, приводит порой к нежелательным последствиям. В ходе нынешнего чемпионата было замечено, что Ferrari нередко возвращаются в боксы с двигателями, залитыми маслом. Как полагают, это связано с недостаточной производительностью так называемого дегазатора, устройства, отделяющего пузырьки воздуха от моторного масла непосредственно перед поступлением в маслосистему двигателя. Возможно, дегазатор был уменьшен сверх меры, в результате чего накапливающееся в нем масло периодически выбрасывается на корпус двигателя.

Но мало добиться снижения веса. Необходимо еще и серьезно “поработать над фигурой”. Желательно, чтобы массы были сконцентрированы как можно ниже для повышения устойчивости автомобиля. Известно, что коленвал Ferrari 049 еще более смещен к днищу картера, чем у модели с индексом 048. Кроме того, мотор Ferrari F1-2000 – один из двух с углом развала блока цилиндров в 90° (у всех остальных – 72°, 80°), что позволяет дополнительно притопить центр тяжести автомобиля. Мало того. На режимах порядка 17 000 об/мин моторы с более “узким” V начинают страдать от высокочастотной вибрации, что приводит к нарушению соосности гильз цилиндров и как следствие – к увеличению потерь на трение. Ситуация малоприятная еще и потому, что на пик мощности современные двигатели выходят именно на режимах, близких к максимальным.

Ограничить вибронагруженность двигателей и увеличить их надежность помогает и другое инженерное решение, опробованное в прошлом сезоне командами Prost, Minardi и, возможно, McLaren. Инженеры этих команд отсоединили маховик вместе с группой сцепления от задней оконечности коленвала и пристыковали к первичному валу коробки передач. Что это дало? При обычной конструкции крутильные колебания коленвала, которые на режимах, приближающихся к 18 000 об/мин, могут привести к его поломке, сконцентрированы в узле крепления обладающего значительной инерционной массой маховика. Соединив маховик с первичным валом КПП, удается увеличить критическое значение крутильных колебаний, поскольку точка, в которой они сконцентрированы, перемещается в середину коленвала. Система с вынесенным маховиком используется теперь и на Ferrari F1-2000, но, видимо, полностью решить проблему подавления вибраций сверхлегкого 049 так и не удалось. От вибраций нарушаются электрические соединения, трескаются трубки гидросистемы. С этим, возможно, связан сход Баррикелло в Сильверстоуне.

Кстати, о трассах. При постоянном сокращении количества “ходовых” поворотов и увеличении числа медленных S-образных связок особое значение приобретает способность двигателя развивать высокий крутящий момент на относительно низких оборотах, обеспечивая машине энергичное и вместе с тем возможно более плавное ускорение. Задача, стоящая перед конструкторами, осложняется тем, что покрышки Bridgestone жестче гудьировских и потому легче срываются в пробуксовку. На помощь приходят электронные акселераторы дифференцированного действия, впервые примененные инженерами McLaren. B самый деликатный момент, когда тяга двигателя стремительно нарастает при увеличении числа оборотов с 13 000 до 14 000 об/мин, функцию тонкого управления впрыском топлива берет на себя электронный блок, связанный с педалью акселератора. Для смягчения резкого скачка крутящего момента, продолжительность которого измеряется десятыми долями секунды, электроника увеличивает подачу топлива сначала в одну группу цилиндров, а затем – в другую. Такую систему, значительно улучшающую управляемость двигателя (термин, вошедший в обиход с легкой руки Росса Брауна), теперь освоила и Ferrari.

А что же собственно мощность? Пути наращивания лошадиных сил различны. Например, грамотно сконструированный воздухозаборник двигателя обеспечивает давление наддува в 0,04 бар при скорости 200 км/ч, увеличивая мощность на 1,7% и на 4,5–5% при скорости 320 км/ч, что эквивалентно приросту мощности в 40 л.с. Вот вам, кстати, и еще одна причина, почему так трудно сегодня выполнить обгон. Тот, кто попадает в образующуюся за идущей впереди машиной зону разреженного воздуха, недосчитывается этих дополнительных 40 “лошадей”.

И все же главным источником увеличения мощности остается наращивание числа оборотов. Добиться этого можно, лишь постоянно сокращая ход поршней и соответственно увеличивая диаметр цилиндров. Соотношение этих величин за двадцать лет изменилось от 0,6:1 до 0,45:1. Одновременно благодаря использованию новейших материалов вес поршней уменьшился более чем на 120 г, а это, в свою очередь, повлекло за собой облегчение шатунов и коленвала. Такое снижение движущихся масс существенно улучшило сбалансированность двигателей. Но когда диаметр цилиндров стал заметно больше 90 мм, выявилась иная проблема. При числе оборотов свыше 17 000 об/мин продолжительность фазы сгорания топлива сократилась до 1,6–1,7 мс, что уже недостаточно для распространения пламени по всей площади верхней части поршней. Так что увеличение числа оборотов не давало соответствующего прироста мощности. Особенно остро эта проблема встала перед инженерами Ferrari в прошлом сезоне. Двигатель серии 048 в гоночной версии, по оценкам специалистов, был самым высокооборотным (более 17 000 об/мин), но проигрывал моторам Mercedes-Benz и Mugen-Honda порядка 20–15 л.с. именно из-за низкого кпд сгорания топлива, обусловленного большим диаметром цилиндров – 96 мм. Дальнейшее наращивание мощности за счет увеличения числа оборотов было бы возможно путем использования новых типов топлива или двигателей с большим числом цилиндров. Но, как известно, первое техническая комиссия Формулы-1 запретила, второе – собирается запретить.

Что же остается? Инженеры Ferrari пошли на попятный, уменьшив диаметр цилиндров 049-го до 93,5 мм. Да и не только они. Тенденция к ограничению диаметра цилиндров прослеживается достаточно отчетливо. Инженеры разных команд называют оптимальную величину в 92–92,5 мм. Такие моторы будут иметь более плавную кривую увеличения мощности и лучшую управляемость. Наглядный пример тому – двигатель BMW E42 с диаметром цилиндров менее 93 мм. С другой стороны, дальнейший рост мощности в рамках существующих правил становится невозможен. В Renault полагают, что уже к концу сезона-2000 двигатели V10 достигнут своего потолка мощности в 810–815 л.с.

Впрочем, не раз и не два на протяжении полувековой истории Формулы-1 казалось, что в совершенствовании того или иного узла достигнут потолок и дальше этого “идеала совершенства” дороги нет. Но настоящих конструкторов такие тупики только раззадоривают. И можно не сомневаться, что вскоре мы узнаем о новых открытиях алхимиков ХХI века. Ведь путь к философскому камню – дорога бесконечная.

Михаил Козлов

Формула 2-01

Вложения

12.jpg (29.5 Кб, Просмотров: 45)

**Schumofil** · 24.01.2005, 11:33

Система зажигания

Зажигательная физика

Как принято считать, прогресс, в том числе и технический, идет по спирали. На новом витке развития востребованными оказываются инженерные решения, уже опробованные в прошлом. Вот и сейчас многие конструкторы двигателей Формулы-1 обращаются к идее, не без успеха реализованной без малого полвека назад, идее использования непосредственного впрыска бензина.

Впервые систему непосредственного впрыска топлива для двигателя Ф-1 разработали в начале 50-х годов немецкие фирмы Daimler-Benz и Bosch. 8-цилиндровый рядный мотор модели М196 рабочим объемом 2,5 литра, развивавший мощность 290 л.с. при 8500 об/мин, устанавливали на Mercedes-Benz W196, на котором Хуан Мануэль Фанхио становился чемпионом мира в 1954 и 1955 годах.

В 1963–1965 годах более совершенный вариант системы использовался на 6-, 8- и 12-цилиндровых 1,5-литровых гоночных моторах Ferrari, достигавших уже 10 500–12 000 об/мин. В 1964 году на модели 158 с 8-цилиндровым мотором Джон Сертиз стал чемпионом мира. Однако наибольшее распространение в гоночном двигателестроении получил не непосредственный, в камеру сгорания, а впрыск топлива во впускные патрубки, предложенный английской фирмой Lucas. В последние 35 лет все чемпионские моторы Формулы-1 используют именно такую схему. И вот двигателестроители снова вспомнили о непосредственном впрыске. Чем же сегодня привлекает инженеров эта идея?

Современным моторам Ф-1 присущ один врожденный недостаток: при переключении передач мощность и крутящий момент меняются недостаточно плавно. Стоит ли пояснять, что это значительно усложняет управление машиной, особенно при прохождении поворотов. Такова плата за 2–2,5-процентный прирост мощности, который обеспечивает расположение форсунок над впускными патрубками. Такая система позволяет добиться максимальной однородности рабочей смеси, но при этом бензин сильнее, чем подаваемый в цилиндры воздух, охлаждает металлические стенки патрубков, что ведет к образованию на них конденсата. Возникающая при смене режимов работы двигателя пульсация воздушно-топливной смеси внутри патрубков усиливает конденсацию бензина, что оборачивается ухудшением управляемости двигателя и повышенным расходом топлива.

Использование непосредственного впрыска позволяет решить обе эти проблемы, поскольку бензин подается в цилиндры всегда в оптимальном количестве. Понятно, какие это открывает перспективы перед инженерами, проектирующими гоночные болиды, и определяющими стратегию гонки руководителями команд. Более экономичный мотор позволит либо снизить снаряженный вес машины за счет сокращения объема бензобака, либо, при сохранении того неизменным, уменьшить число дозаправок или их продолжительность. А “недолив”, скажем, 10 л топлива при прочих равных условиях на 1 с укорачивает время пит-стопа, что в современной Формуле-1, как хорошо известно, дорогого стоит.

Заманчивые перспективы, не правда ли? Но чтобы они реализовались, необходимо решить немало проблем. При этом имеющаяся конструкция двигателя претерпит лишь незначительные изменения. Все основные параметры, такие как углы установки клапанов, размеры и профиль их штоков, конфигурация камеры сгорания и поршней, степень сжатия – останутся прежними. Главное, чтобы появление в верхней части камеры сгорания отверстия под форсунку не повлекло за собой уменьшения диаметра клапанов, что привело бы к снижению оборотов и мощности двигателя. Выполнить это условие возможно лишь при двух вариантах размещения форсунки непосредственного впрыска. Она должна быть установлена либо под двумя подходящими к впускным клапанам патрубками, либо вверху, по центру камеры сгорания. Первый вариант позволяет сохранить систему зажигания с одной свечой на цилиндр, тогда как при втором придется использовать две, симметрично расположенные относительно форсунки. Специалисты Ferrari, начавшие разработку двигателя с непосредственным впрыском в 1998 году, уже обращались за консультациями к имеющим большой опыт применения системы Twin spark (двойного зажигания) инженерам фирмы Alfa Romeo. И все же окончательный выбор, видимо, будет сделан в пользу варианта с боковым расположением форсунки. Помимо весовой экономии он обеспечивает большую однородность рабочей смеси, поскольку топливо подается в цилиндр в зоне максимальной турбулентности воздушной струи. Вот почему впрыск бензина должен быть по возможности точнее совмещен с фазой впуска.

Недостаточная однородность рабочей смеси вообще грозит свести на нет потенциальные преимущества системы. Обеспечить оптимальное смешивание бензина и воздуха, иначе как увеличивая давление впрыска, невозможно. Но каким способом этого добиться? Проще всего установить создающую давление в топливной системе до 1000 и более бар мощный насос того же типа, что используются в двигателях с непосредственным впрыском на обычных, “дорожных” автомобилях. Однако при этом отбираемая у мотора мощность окажется непомерно велика. Как полагают специалисты, самые богатые команды Формулы-1 пойдут по другому, более сложному, но одновременно многообещающему пути. Давление непосредственно в топливной системе будет ограничено всего 50–150 бар, тогда как необходимое давление впрыска будут создавать мультижиклерные форсунки микроскопического диаметра. Проблема состоит в том, что продолжительность фазы впуска при режимах работы двигателя порядка 17 000 об/мин сократилась до 1,6–1,7 мс. Чтобы добиться образования максимально однородной рабочей смеси при непосредственном впрыске, топливо должно подаваться в цилиндры за еще меньший промежуток времени и в том же количестве, что и при использовании обычной системы. Форсунок с таким “быстродействием” и с такой пропускной способностью пока не существует, но при соответствующих денежных вливаниях проблема может быть вскоре решена, тем более что некоторые фирмы начали разработку системы непосредственного впрыска для двигателей Формулы-1 несколько лет назад. По имеющейся информации к их числу принадлежит возвращающаяся в “большой цирк” Renault, а также Mercedes-Benz, Ferrari и BMW.

Впрочем, ответ на вопрос: состоится или нет “второе пришествие” в Формулу-1 моторов с непосредственным впрыском, зависит не только от инженеров. Ведь существующий бензин с примесями серы не пригоден для использования в подобных двигателях. Технический регламент, в принципе, не запрещает применения очищенного топлива, но устранение серы из состава бензина ухудшает его распыляемость и антидетонационные свойства. Так что последнее слово остается за химиками...

Тот, кто первым преодолеет существующие трудности, получит в свои руки весьма серьезное оружие в борьбе за чемпионский титул. Кроме повышения экономичности и улучшения управляемости непосредственный впрыск обещает дать и некоторую прибавку в мощности, тем более ценную, что она наблюдается во всем диапазоне оборотов. Связано это с увеличением массы рабочей смеси, поступающей в цилиндры в единицу времени, что, в свою очередь, обусловлено ростом плотности охлаждаемого бензином воздуха. Однако в абсолютном выражении прибавка мощности будет не очень существенной.

Гораздо более широкие перспективы в плане наращивания количества “лошадей” открывает использование системы зажигания нового типа. Как работает обычная свеча? Находящийся под высоким напряжением электрический контур создает большую разницу потенциалов между центральным и боковым(и) электродом(ами) свечи зажигания. Образующееся сильное электрическое поле вызывает ионизацию (отделение электронов от атомов) рабочей смеси в этой зоне, в результате чего возникает токопроводящая плазма, в которой и происходит емкостный разряд. При этом порождающий искру ток создается тем же контуром, что ранее привел к установлению разницы потенциалов между электродами. Причем сила тока максимальна в момент возникновения искры, но уже через мгновение она резко уменьшается. В результате искра практически сразу же “вырождается”, слабеет, что снижает эффективность сгорания топлива.

Американский исследователь Эд ВанДайн, более десяти лет работающий над усовершенствованием электрических систем транспортных средств в Массачусетском технологическом институте, создал принципиально новую систему зажигания. В ней за образование разницы потенциалов между электродами свечи и генерирование порождающего искру тока отвечают разные контуры. В результате продолжительность периода максимальной интенсивности искры резко увеличивается. Меняется и сам механизм передачи тепла рабочей смеси. Ее воспламенение происходит теперь в результате не только прямого контакта с искрой, но и под воздействием создаваемого ею светового излучения, т. е. даже в наиболее удаленной от свечи зоне камеры сгорания. Наконец, разработанная ВанДайном система позволяет варьировать длительность “жизни” искры с учетом количества подаваемого в цилиндры бензина (для чего предусмотрена соответствующая система обратной связи). Все это вместе существенно повышает кпд двигателя. Подсчитано, что использование системы зажигания ВанДайна даст двигателю Ф-1 прирост мощности, эквивалентный 25–40 л.с. Неудивительно, что многие команды “большого цирка” уже прорабатывают возможность “боевого применения” двухконтурной системы зажигания.

Итак, поиски философского камня современными алхимиками от моторостроения продолжаются. Их результаты мы увидим, возможно, уже в первом сезоне нового тысячелетия. Подождем?

Михаил Козлов

Формула 2-01

Вложения

13.jpg (35.0 Кб, Просмотров: 43)

**Schumofil** · 31.01.2005, 12:57

Выражая бесконечную признательность сайту f-1.ru, продолжаю публиковать статьи на тему "что же такое - болид Ф1"

Описание рулевого колеса McLaren Mercedes MP4-19
Технические подробности

Без рулевого колеса даже лучшие пилоты мира найдут крайне трудным продемонстрировать свой талант, однако рулевое колесо нынешнего болида Формулы-1 выполняет куда больше функций, нежели простое управление машиной.

На обычных машинах задачей рулевого управления является передача усилия пилота к управляющим колесам, однако машины Формулы-1 далеки от обычных. Рулевое колесо, используемое на болидах команды Team McLaren Mercedes, иллюстрирует революцию в данной области технологии, произошедшую в Формуле-1 за последние десять лет.

Стив Хэллам, глава гоночного инженерного отдела Team McLaren Mercedes: "Рулевое колесо современного болида Формулы-1 является одной из наиболее интригующих деталей, в частности потому что оно всегда на виду. Каждый посетитель нашей фабрики или наших боксов на Гран-При получает возможность подержать в руках этот руль и понажимать рычаги переключения передач. Большинство при этом задает один и тот же абсолютно логичный вопрос: а зачем нужны все эти кнопки? Если отвечать на все вопросы честно, то придется раскрыть множество секретов команды! Однако в целом я могу сказать, что данный интегрированный прибор позволяет нашим пилотам выполнять много действий кроме непосредственного управления движением болида."

В самом деле, еще в 1992 году конструкция рулевого колеса была весьма простой, оно обладало круглой формой с металлической пластиной в центре, посредством которой оно крепилось к рулевой колонке. На руле тогда монтировалось не более трех кнопок: одна для включения нейтральной передачи, одна для подачи питьевой воды пилоту во время гонки и одна для включения радиосвязи.
Однако стремительное развитие электроники в середине девяностых привело к тому, что управление множеством функций автомобиля сосредоточилось на руле, что позволяет пилотам с большей легкостью управлять этими функциями во время гонки. Создание в начале девяностых годов полуавтоматических коробок передач привело к появлению так называемых рычагов-"лопаток" для переключения передач, расположенных позади рулевого колеса, что окончательно избавило пилота от необходимости отрывать руки от руля во время гонки. Кроме того, это позволило избавиться от риска потерять передачу при переключении, повысило мягкость переключения и уменьшило требуемое для этого время.

Картография двигателя, контроль тяги и создание систем контроля старта потребовали появления на руле дополнительных кнопок и переключателей, которые позволяют пилоту тонко настраивать машину непосредственно во время движения.

Современное рулевое колесо также содержит рычаг управления сцеплением, которое используется только при выезде из гаража, а исчезновение педали сцепления позволяет дизайнерам оптимизировать расположение различных узлов машины в районе ног пилота.

Так, в 2004 году рулевое колесо стало одним из наиболее сложных устройств автомобиля. Так, стандартный руль контролирует не менее двенадцати дополнительных функций помимо собственно управления автомобилем.

Как собирается рулевое колесо

Создание любой детали современного болида Формулы-1 представляет собой сложный процесс, и создание рулевого колеса не является исключением. При создании используется множество легких материалов, например углеродное волокно, алюминий, титан, сталь, резина и пластик. Полное создание рулевого колеса с нуля занимает примерно сто часов.

Поскольку среднестатистическое рулевое колесо контролирует двенадцать функций автомобиля, то при его сборке необходимо установить различные кнопки, переключатели и дополнительные компоненты - всего порядка 120 отдельных деталей. Несмотря на такое множество деталей и материалов, окончательный вес собранного блока составляет 1.3 кг.

В ходе сезона для каждого гоночного пилота команды собирается не менее пяти рулевых колес. При этом три руля используются гоночной командой, в то время как два остаются в распоряжении тестовой команды. Тест-пилот команды использует два рулевых колеса по ходу сезона. Однако на самом деле, по ходу сезона зачастую используется куда больше рулевых колес, поскольку традиция команды Team McLaren Mercedes такова, что когда пилот команды финиширует на подиуме, руль с его машины демонтируется и отправляется в музей с подробным описанием его истории и никогда больше не будет использован.

Описание кнопок управления на рулевом колесе

1. Контроль старта (Launch Control) Пилот сначала нажимает а потом отпускает кнопку для гоночного старта с использованием системы контроля старта - электронной системы, ограничивающей обороты двигателя при старте с места для обеспечения максимального крутящего момента без срыва ведущих колес в пробуксовку.

2. Картография двигателя Переключатель, позволяющий использовать различные спецификации картографии двигателя - например различные настройки зажигания и топливной смеси, в зависимости от того, какая спецификация кажется пилоту наиболее подходящей в данных условиях.

3. Ограничитель скорости на пит-лейн Пилот нажимает на эту кнопку, включая электронный ограничитель скорости, не позволяющий машине разгоняться выше определенной FIA максимальной скорости на пит-лейн. Превышение максимальной скорости будет наказано денежным штрафом или временным штрафом в гонке.

4. Радиосвязь Переключение этого переключателя позволяет пилоту связываться с инженерами на капитанском мостике посредством установленной системы радиосвязи.

5. Нейтраль Нажатием этой кнопки пилот включает нейтральную передачу, что позволит ему остановить машину, не останавливая двигатель.

6. Запасная кнопка Настраивается инженерами для выполнения заранее непредусмотренной функции.

7. Дифференциал Позволяет пилоту выбрать заранее запрограммированный режим коррекции работы дифференциала.

8. Контроль старта Эта кнопка полностью повторяет функцию кнопки 1, но ее повторение с другой стороны руля призвано облегчить для пилота включение контроля старта.

9. Контроль тяги Нажатие этой кнопки позволяет пилоту отключить систему контроля тяги, предотвращающую пробуксовку колес.

10. Запись данных Нажатие пилотом кнопки позволяет оставить специальную метку на данных телеметрии в любой момент, когда работа машины покажется пилоту ненормальной. Затем инженеры смогут изучить и по возможности исправить проблему.

11. Принятие сообщения Пилот нажимает эту кнопку, чтобы подтвердить получение сообщения от своей команды.

12. Переключатель покрышек Данный переключатель позволяет быстро изменить некоторые настройки автомобиля, если по ходу гонки пришлось сменить тип используемых покрышек.

13. Питьевая вода Нажатие кнопки позволяет подать питьевую воду в шлем пилота через специальную трубку.

14-19. Общие функции Данные вращающиеся переключатели используются для тонкой настройки различных управляемых электроникой систем, таких как дифференциал, картография двигателя или контроль тяги.

20. Стандартные настройки Используется для восстановления стандартных заранее запрограммированных настроек определенных электронных систем.

Вложения

**Schumofil** · 31.01.2005, 13:19

Дифференциал

Страсти по дифференциалу

Накануне гонки в Спа (2000 года - прим мое) Ferrari обратилась в FIA за разъяснениями по поводу положений технического регламента, касающихся устройства дифференциала. На первый взгляд, причины появления такого запроса непонятны. Пункт 9.7 технического регламента гласит: “Конструкция дифференциала и контролирующей его работу системы должна исключать возможность передачи на ведущее колесо крутящего момента большего, чем тот, который определяется соотношением коэффициентов сцепления с полотном трассы внешнего и внутреннего (относительно центра поворота) ведущих колес”. Проще говоря, принудительное перераспределение в гонке крутящего момента между осями недопустимо, поскольку в таком случае “активный” дифференциал становится разновидностью системы контроля тягового усилия, применение которой запрещено.

Но правила правилами, а существует еще их толкование. Как признает теперь FIA, в какой-то момент “произошло изменение трактовки” положений регламента. Поскольку в последнее время машины Формулы-1 чаще всего оснащаются гидравлическими дифференциалами с электронной контрольной системой, то требования пункта 9.7 стали распространяться именно на них. О том, что дифференциалы могут быть механическими, словно забыли.

Между тем применение “активного” дифференциала обещает немалые преимущества благодаря возможности использовать так называемый эффект “torque steer’’ – управление задними колесами за счет крутящего момента. Обычный дифференциал, задающий в повороте разницу скоростей вращения ведущих колес, имеет одну неприятную особенность. Как только внутреннее по отношению к центру поворота ведущее колесо разгружается настолько, что начинает пробуксовывать, или даже отрывается на мгновение от полотна трассы (в Ф-1 такое может произойти, например, при наезде на поребрик), крутящий момент, передаваемый на загруженное наружное колесо, резко падает. При этом ухудшается устойчивость машины и снижается ее скорость. “Активный” дифференциал, напротив, способен довернуть машину в нужную сторону за счет переброски крутящего момента с одной полуоси на другую. Как полагают специалисты, даже запрещенная в Ф-1 схема с двумя парами управляемых колес не дает такого эффекта. Не говоря уже о примененном McLaren в 1998 году “третьем тормозе”.

Известно, что в “запасниках” Ferrari вот уже два года хранится проект “активного” дифференциала, разработанный недавно перешедшим в Minardi Густавом Брюннером. Не исключено, что, направив запрос в FIA, руководство Scuderia рассчитывало получить “добро” на применение этой разработки. Однако, по мнению инженеров других команд Формулы-1, установка на F1-2000 механического “активного’’ дифференциала с двумя гидравлическими насосами мaлoвepoятнa – для этого потребовалось бы перепроектировать всю хвостовую часть машины, включая диффузор. Напротив, есть те, кто считает, будто подобный дифференциал не без успеха используется на McLaren MP4/15. B таком случае действия Ferrari можно рассматривать как замаскированный демарш, направленный против основного соперника. И FIA отреагировала на поступивший из Маранелло сигнал. Из заявлений представителей Scuderia следует, что федерация подтвердила запрет на использование “активных” дифференциалов независимо от того, являются ли они механическими или нет.

Итак, закон торжествует? Не стоит спешить с выводами. Дифференциал – слишком сложное устройство, чтобы все связанные с ним неясности разом исчезли. Вот только один вопрос: действительно ли его электронная “начинка” выполняет только контрольные функции? Датчиками отслеживаются самые разнообразные характеристики: величина крутящего момента на коленчатом валу двигателя, число его оборотов, номер включенной передачи, параметры подачи топливной смеси, разница в скоростях вращения ведущих колес. Где тот инженер, который откажет себе в удовольствии воспользоваться подобной информацией, чтобы что-нибудь “улучшить”, “подправить” в работе автомобиля непосредственно по ходу гонки?! Неужели найдутся такие? Тогда они точно не из мира Формулы-1.

Михаил Козлов
Формула, 11-00

**Schumofil** · 04.02.2005, 14:44

Как Формула разгоняется?

Легкие на разгон

Динамические возможности автомобиля принято характеризовать двумя показателями: временем разгона до определенной скорости с места и максимальной скоростью движения. Всем известно, например, что вазовская "десятка" разгоняется до 100 км/ч за 14 секунд и имеет максимальную скорость 165 км/ч. Каковы же динамические характеристики "формул", и чем они определяются? За динамику разгона автомобиля Формулы-1 отвечают двигатель, трансмиссия, аэродинамические элементы и шины. Давайте посмотрим, каково влияние каждой из этих составляющих на способность "формул" молниеносно ускоряться.

Трансмиссия

Обычно при изучении динамики разгона автомобиля инженеры пользуются специальным графиком - скоростной характеристикой. На первой передаче на колеса передается максимальное усилие, однако скорость движения автомобиля на ней не превышает 125 км/ч. На последней передаче усилие меньше, зато автомобиль может разгоняться до высокой скорости. Форма кривых определяется характеристиками двигателя, а их расположение - передаточными числами коробки передач.

С помощью педали "газа" гонщик может ограничивать мощность двигателя и, соответственно, усилия, передаваемые на колеса. Тогда точка скоростной характеристики автомобиля смещается в область, расположенную ниже соответствующей синей кривой. Представленные кривые являются как бы границами возможностей данного автомобиля на выбранной передаче.

При разгоне "формулы-1" гонщик (или автоматика) переключает передачи. Как видно из рис. 1, при одной и той же скорости автомобиль может ехать на различных передачах, например, при скорости 100 км/ч на любой из семи. Однако для эффективного разгона выгоднее как можно дольше оставаться на возможно более низкой передаче, поскольку это позволяет удержать обороты двигателя на высоком уровне (частота вращения двигателя автомобиля Формулы-1 во время движения обычно не падает ниже 14 000 об/мин) и, что очень важно, дает возможность подвести к колесам при той же скорости движения большее усилие. После переключения передачи вверх происходит прыжок с соответствующей кривой вниз на соседнюю, при этом усилие, подводимое к ведущим колесам, снижается, а обороты двигателя падают, чтобы потом снова возрасти до максимума (примерно 18 000 об/мин) по мере разгона машины. Затем включается следующая передача и т. д.

Иногда при выходе из поворотов гонщик может включать более высокую передачу, чем требуется для интенсивного разгона, например, на скорости 125 км/ч вместо второй передачи может быть использована четвертая. Это, как видно из рисунка, позволяет снизить усилие на колесах автомобиля и более четко контролировать динамику его разгона.

Для каждой трассы существует свой набор оптимальных передаточных чисел коробки передач, позволяющий пройти круг с минимальным временем. Этот набор предварительно определяется с помощью моделирующих компьютерных программ, а затем уточняется непосредственно на трассе. Например, для испанской трассы в Барселоне, учитывая обилие быстрых поворотов, передаточные отношения высших передач будут сближены с целью улучшения динамики машины на высоких скоростях.

Шины

Подводимое к колесам усилие уравновешивается силой трения колес с трассой, которая возникает в пятне их контакта. Не позволяя колесу проскальзывать относительно дороги, эта сила заставляет автомобиль смещаться вперед. До определенного предела все усилие, подводимое к колесам от двигателя, уравновешивается силой трения. Однако сила эта имеет определенное максимальное значение. Если усилие, подводимое на колеса, превышает максимальную силу трения, они начинают пробуксовывать, при этом избыточная мощность двигателя тратится на нагрев шин и их истирание о дорожное полотно. Отсюда важный вывод: полезное усилие, разгоняющее автомобиль, не может превзойти максимальную силу сцепления колес с дорогой.

Величина максимальной силы трения зависит от многих факторов: материала и конструкции шин автомобиля, вертикальной нагрузки на ведущую ось, состояния дорожной поверхности (в дождь она значительно снижается). При разгоне "формулы-1" максимальная сила трения повышается, что связано с дополнительным прижатием ведущих колес к дороге за счет аэродинамической силы.

Автомобиль Ф-1 может буксовать вплоть до 4-й передачи и скорости порядка 180 км/ч (до этих пор синии линии выше зеленой). До этой скорости разгон автомобиля определяется не мощностью двигателя или настройками коробки передач, а сцепными свойствами шин. Другими словами, при одинаковых шасси и настройках интенсивность разгона до скорости порядка 180 км/ч автомобиля Ф-1 со слабосильным Asiatech, что стоит на Minardi, и с мощным BMW (Williams) была бы примерно одинаковой.

При слишком "душевном" нажатии на педаль "газа" на скорости, к примеру, 50 км/ч, колеса будут вращаться с такой частотой, как если бы автомобиль мчался на 120 км/ч. При этом мощность порядка 160 л.с. будет тратиться на нагрев и износ шин. Гонщикам (или автоматике противобуксовочной системы) приходится принимать меры по предотвращению пробуксовки, то есть филигранно работать педалью "газа", "придушивая" двигатель, чтобы удерживать ведущие колеса на грани проскальзывания.

В результате до 100 км/ч автомобиль Формулы-1 разгоняется примерно за 3 секунды, что вызывает немалое разочарование, ведь почти такой же динамикой разгона обладают некоторые, пусть и очень мощные, дорожные автомобили, например, McLaren F1. Однако в этом нет ничего удивительного, ведь при низких скоростях, когда аэродинамика "формул" только просыпается от "спячки", эффективность сцепления их колес с дорогой ненамного превосходит этот параметр у дорожных спорткаров. Вот если бы сила трения колес с дорогой была неограниченна, с места до 100 км/ч машины Формулы-1 срывались бы за 1,4 с, а еще через 1,6 с их скорость уже приближалась бы к 200 км/ч!

Двигатель

Здесь уместно вернуться к форме скоростной характеристики двигателя. Максимальная мощность двигателя не является единственным критерием его совершенства. Менее мощный двигатель может позволять гонщику лучше использовать свои возможности в поворотах за счет более выгодной формы скоростной характеристики. Что это значит? Скоростная характеристика любого двигателя является выпуклой вверх кривой, но в формульных двигателях эта выпуклость значительнее, чем в обычных. Усилие, передаваемое на колеса при постоянном положении педали "газа", меняется по мере раскручивания двигателя. Из-за этого при разгоне двигателя со слишком горбатой характеристикой гонщику приходится более "галантно" давить на педаль "газа", чтобы не допустить пробуксовки или заноса. Двигатель с достаточно пологой скоростной характеристикой дает пилоту возможность точнее дозировать усилие на ведущих колесах и двигаться на пределе сцепных возможностей шин автомобиля.

Конечно, после легализации противобуксовочных систем давить на "газ" можно более раскованно: электроника усечет избыточную мощность двигателя и подаст на колеса именно такое усилие, которое будет соответствовать пределу сцепления колес с дорогой (иной раз хватает и половины "выпущенных на свободу" лошадиных сил). При этом разгон будет происходить вплоть до момента, когда усилие, передаваемое на колеса, не окажется меньше предела сцепления. А дальше разгоном автомобиля будут всецело повелевать двигатель и трансмиссия.

Аэродинамика

При движении машины по трассе на нее действует сила сопротивления. В основном эта сила является силой аэродинамического сопротивления движению. До 90% мощности, подводимой к колесам "формулы-1" при равномерном движении, тратится на взбаламучивание окружающего воздуха. Кстати, автомобили Формулы-1 с точки зрения обтекаемости стоят в одном ряду не с современными дорожными "обмылками", а где-то между мотоциклами с коляской и трамваями. Посмотрите на эти бесстыдно обнаженные колеса и развитые антикрылья: они существенно снижают обтекаемость машины. Аэродинамическая составляющая силы сопротивления зависит от скорости движения автомобиля, степени аэродинамической загрузки антикрыльев, скорости и направления ветра, плотности окружающего воздуха. Помимо этого часть энергии тратится на деформацию шин при качении (во многом зависит от давления в шинах) и на совершение работы против сил тяжести (при движении на подъемах).

Когда сила, подводимая к колесам автомобиля, оказывается больше силы сопротивления, автомобиль разгоняется. Причем интенсивность разгона пропорциональна разности полезной силы на колесах и силы сопротивления (расстоянию по вертикали между голубой и красной кривыми), а также обратно пропорциональна массе автомобиля - закон Ньютона. Когда движущая сила уравновешивается силой сопротивления, машина начинает двигаться с постоянной скоростью. Этим равновесием и определяется максимальная скорость "формулы-1". Если мы увеличим аэродинамическую загрузку автомобиля, то красная кривая будет взмывать круче, и ее пересечение с голубой линией наступит раньше, следовательно, максимальная скорость уменьшится. Поэтому, при увеличенных углах атаки антикрыльев машины Формулы-1 теряют в максимальной скорости, хотя и получают возможность ехать в поворотах шустрее. Одним словом, максимальная скорость автомобиля определяется преимущественно его обтекаемостью и мощностью двигателя.

Надо заметить, что для каждой степени аэродинамической загрузки существует вполне определенное передаточное отношение высшей передачи, позволяющее развить максимально возможную скорость, то есть реализовать весь потенциал двигателя. Отклонение от этого оптимального значения как в большую, так и в меньшую сторону приведет к снижению максимальной скорости. Поэтому при существенном изменении настроек "формулы-1" механикам приходится перенастраивать и коробку передач. Обычно это делается путем изменения главной передачи.

"Динамомашина"

Итак, что же получается в результате? Сравним "среднестатистический" автомобиль Формулы-1 и дорожный Ferrari 550 Maranello. Очень, кстати, могучий автомобиль с двигателем, развивающим около 500 л.с., и 6-ступенчатой коробкой передач. Их максимальные скорости примерно одинаковы: сказывается худшая обтекаемость "формулы-1" по сравнению с грациозным спорткаром. Однако если, для смеха, убрать с автомобиля Формулы-1 все антикрылья, то он без труда разгонится до 400 км/ч.
Что касается динамики разгона, то до 100 км/ч обе машины разгоняются примерно одинаково, хотя "формула" выигрывает более секунды. Сказываются упомянутые выше особенности. Зато посмотрите на разницу в интенсивности ускорения при высоких скоростях! Так, до 300 км/ч "формула" разгоняется за время чуть более 10 секунд, а дорожный Ferrari - за 40! Требуемая для разгона до 300 км/ч дистанция для "формулы-1" составляет примерно 500 м, а для "гражданского" автомобиля - 2500 м. Почувствуйте разницу. При высоких скоростях, когда эффективно работает аэродинамика "формулы", мощный двигатель и легкое шасси позволяют получать сногсшибательные динамические показатели. Гораздо более тяжелому (1700 кг) и менее мощному дорожному Ferrari противопоставить нечего.

Так что в зачете "Разбег по прямой" спорить с "динамомашиной" Ф-1 могут разве что дрэгстеры. Однако, по признанию самих гонщиков, больше всего в "формуле-1" поражает не столько разгон, сколько динамика торможения и скорость прохождения поворотов. Но это уже темы для отдельного разговора.

Артем Краснов
Формула 7-02

Вложения

12.jpg (56.4 Кб, Просмотров: 40)

**Schumofil** · 08.02.2005, 15:11

Продолжаем. Все нижеизложенное любезно стянуто с f-1.ru

Воздухозаборник тормозов
Технические подробности

Если воздухозаборник тормозов не справляется с задачей, гоночная машина может не добраться до клетчатого флага. Заставляет задуматься, не так ли? Этот маленький, легкий, аккуратно сконструированный кусок углеродного волокна играет столь же большую роль в успехе гоночного болида, как и многие другие, куда более важные на первый взгляд узлы, такие как двигатель или покрышки.

Задача этого воздухозаборника - максимально быстро охлаждать тормоза и уменьшать их износ. Гонщик использует тормоза лишь на протяжении нескольких секунд без перерыва, однако за это очень короткое время тормозной диск и колодки могут разогреваться до температуры порядка 1000 градусов Цельсия. А тормозной суппорт, который управляет всеми этими деталями, должен поддерживаться при температуре не выше 200-230 градусов Цельсия. При таких экстремальных температурах диск и колодки страдают из-за окисления - основного источника износа для углеродного волокна. Воздухозаборник тормозов призван уменьшить этот износ. В рамках технологического процесса охлаждения тормозных дисков и колодок, потоки воздуха из этого воздухозаборника охлаждают и суппорт.

В самом деле, на наиболее требовательных к тормозам трассах просто необходимо создавать дополнительное охлаждение суппортов. Это происходит на трассах вроде Монцы, где машины тормозят со скоростей, достигающих 360 км/ч. Чем больше скорость, на которой начинается торможение, тем большую энергию должна поглотить тормозная система. И какой бы интенсивный поток холодного воздуха в этот момент не направлялся на тормоза, диски все равно раскалятся до красного свечения. Так что задачей тормозного воздухозаборника является снижение температуры тормозов до начала следующего торможения. Если эта задача не будет выполнена, то нагрев дисков будет накапливаться в ходе последовательности поворотов и очень быстро выйдет из-под контроля.

Как же работает воздухозаборник? Крепежный фланец соединяет компонент с вертикальной сборкой, и напоминающий перископ воздухозаборник направляется вперед по ходу движения. Руководитель гоночного инженерного отдела Team McLaren Mercedes Стив Хэллам объясняет принципы работы воздухозаборника: "Набегающий на машину воздух забирается воздухозаборником и направляется на вертикальную сборку, где распределяется на центр тормозного диска и суппорт для их охлаждения."

Поперечный размер канала воздухозаборника определяется в первую очередь техническим регламентом FIA, но кроме этого зависит и от расстояния между поперечными рычагами подвески и управляющими рычагами. Будучи направленным против встречных воздушных потоков при столь высоких скоростях, воздухозаборник должен быть достаточно прочным, чтобы не оказаться сорванным или сложенным аэродинамическими силами, действию которых он подвергается.

Аэродинамические силы определяют некоторую разницу между воздухозаборниками тормозов передних и задних колес. Если вы встанете непосредственно перед MP4-19B, вы сможете увидеть передние воздухозаборники, но не увидите задние, поскольку они скрыты корпусом машины. Задние воздухозаборники выглядят иначе, нежели передние, поскольку потоки воздуха набегают на них с других направлений, будучи уже возмущенными корпусом машины, на который они набегают.

Так что, когда вы будете смотреть следующую гонку Гран-При, уделите мысль скромным, но крайне важным воздухозаборникам тормозов.

Техническая спецификация:
Размеры: ширина 110 мм, длина 180 мм, высота 140 мм, вес 100 г
Материал: Углеродное волокно
Число используемых в сезоне воздухозаборников: 250

Вложения

13.jpg (22.1 Кб, Просмотров: 27)

Что такое болид Ф1?

Что такое болид Ф1?

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий

Комментарий