Шины имеют в Формуле-1 огромное значение, особенно в сезоне 2012. Подобрать правильный состав, наиболее подходящий для трассы, погоды и болида, является довольно сложной задачей. Команды тратят для этого большую часть времени на тестах и свободных заездах.

Основные составляющие шин - резина, нейлон и полиэстер. Для изменения жёсткости резины регулируются пропорции добавляемых в неё компонентов: углерода, серы и нефти. Чем мягче резина, тем выше её сцепление с асфальтом, но тем быстрее она изнашивается. В отличие от дорожных автомобилей, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность (один комплект рассчитан не более, чем на 200 км).

Читайте также:

Известно, что за 1.2 миллиона евро в год с каждой команды Pirelli поставляет 6 типов шин: супермягкий, мягкий, средний, жесткий и два типа дождевых покрышек. Компания была поставщиком автошин в Формуле-1 в 1925-1957, 1980-1991, а также с 2011 года. На каждый Гран При Pirelli привозит примерно 1 800 шин, но судьба их предрешена задолго до того, как они появляются на трассе. Перед каждым гран-при шины выпускаются специальной производственной серией.

Во время производственного процесса на каждую шину наносится штрих-код, определенный Международной автомобильной федерацией (FIA), руководящим органом автомобильного спорта. Этот штрих-код является «паспортом» шины, который вживлен в ее конструкцию во время процесса вулканизации и не может быть изменен. В штрих-коде зашифрована вся информация о шине, что позволяет отследить ее использование во время гоночного уикенда с помощью программного обеспечения Racing Tyre System (Система контроля гоночных шин), считывающего и обновляющего все данные.

За две недели до европейских Гран При шины транспортируются на грузовых автомобилях из Измита (Турция) в Дидкот (Англия): путь протяженностью 3 100 километров занимает три дня.

Почему шины для Формулы 1 производятся на заводе в Турции? На этот вопрос ответит Пол Хембри: «Когда мы заявили об участии в чемпионате мира по ралли, был построен новый завод, один из самых масштабных у Pirelli. Сейчас на нём производятся все наши спортивные шины ».

За каждой командой закрепляется инженер Pirelli, который работает только с одной командой в течение всего года, но в течение гоночного уикенда в его распоряжении находится только база данных по его команде, что исключает возможность раскрытия разработанных стратегий. Данные для разработки отслеживаются старшими инженерами Pirelli, которые используют их в работе исследовательской группы, создающей следующее поколение шин.

За пять дней до гран-при монтажники начинают монтировать шины на ободья. Полный цикл монтажа шины опытным монтажником длится 2,5 минуты: для монтажа всех шин, привезенных на гонку, требуется два дня. Ободья принадлежат командам: на трассе они передают их специалистам Pirelli для монтажа шин.

Картинка кликабельна

Гоночный автомобиль "Формулы-1" получил свое название по особому рецепту топлива, которое в нем используется. У такого автомобиля двигатель намного мощнее, чем у обычной легковушки. Рост мощности достигается за счет увеличения объема двигателя, то есть полного объема камер сгорания в его цилиндрах.

Двигатель средней мощности для легкового автомобиля имеет объем не более 61 кубического дюйма. "Формула-1" может иметь в три раза больший объем двигателя и развивать мощность в 500 лошадиных сил (л.с), что вчетверо и даже впятеро превосходит мощность обычного легкового автомобиля.

Чтобы полнее использовать огромную мощность двигателя, корпуса гоночных автомобилей имеют специальную аэродинамическую форму, призванную обеспечить минимальное сопротивление воздуха. Шины их колес делаются сверхширокими - для лучшего сцепления с дорогой и, следовательно, более безопасного движения. Особая подвеска обеспечивает устойчивость и противодействует заносу автомобиля даже тогда, когда он совершает крутые виражи на большой скорости.

Гоночный автомобиль "Формула-1"

Автогонщику достаточно одного взгляда на приборный щиток в кабине, чтобы знать, какой в автомобиле запас топлива, температура воды, давление масла и другие параметры.

Сверхмощные дисковые тормоза из углеродного волокна (ниже) должны выдерживать огромную тепловую нагрузку при работе на гоночных скоростях.

Кузов для быстрой езды

Низкие, широкие корпуса гоночных автомобилей отлиты из легкого, но прочного углеродного волокна. Форма их кузова такова, что помогает автомобилю использовать воздушный поток, который образуется при высоких скоростях. Скошенный передний край (ниже, слева) и задние обтекатели - спойлеры заставляют воздух давить на автомобиль вниз и не дают ему оторваться от земли.

Шины гоночного болида

Шины должны соответствовать дорожным условиям. Шины гоночных автомобилей шире обычных и могут быть почти гладкими - для сухих треков. Или иметь специальный протектор на случай дождя.

Двигатель гоночного болида

Чтобы двигатель был одновременно мощным и экономичным, в гоночных машинах на него устанавливают (рисунок ниже) компьютерную систему впрыска топлива и электронные регуляторы частоты вращения двигателя, температуры воды и масла и других важных параметров.

Десять цилиндров придают мощность этому специальному двигателю, предназначенному для гоночных автомобилей.

Гоночный автомобиль "Формулы-1" (на верхнем рисунке) мчится намного живее легкового автомобиля и выделяет куда больше тепла. Чтобы снять избыточное тепло, радиатор автомобиля охлаждается воздушным потоком (рисунок ниже), когда гоночная машина с ревом мчится по треку со скоростью, близкой к 180 миль в час.

Особая подвеска гоночной машины

Подвеска гоночных автомобилей должна обеспечивать надежное сцепление колес с дорожным полотном на поворотах при большой скорости.

Во время одного из интервью, Виталий Петров, гонщик команды Формула 1 Renault признал, что любой человек не сможет сразу же управлять болидом. Только на понимание, что к чему, может уйти 3-4 часа, говорил он. Премьер-министр России, Владимир Путин без проблем сел в свой первый болид, пожаловавшись, что в нем теснее, чем в его старом "Запорожце", и разогнался до скорости 240 км в час. Оставив в стороне сверхспособности российского премьера, вспомним, что недавно компания Николай Фоменко Marussia Motors приобрела гоночную команду Virgin Racing. По планам, сотрудничество с гонщиками, которые уже приписаны к "конюшне", продолжится, но, из-за того, что эта команда будет позиционироваться, как российская, стоит ждать появления в ней российских пилотов. Чтобы вы были готовы, а не тратили часы на понимание всей специфики управления автомобилем, мы попытались рассказать вам, что и как в автомобиле устроено на примере простой схеме.

Болид

Сам болид Формулы 1 представляет собой углепластиковый монокок с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами, из которых задние два являются ведущими. Пилот располагается в тесном кокпите в передней части болида и управляет им с помощью руля и педалей тормоза и газа. Ширина автомобиля в целом не может превышать 180 см.

Колеса

Диски в Формуле 1 обычно изготавливаются из сплава магния. Этот материал выбран из-за его низкого веса и высокой прочности. Всеми возможными способами производители добиваются от колёсных дисков наивысшей прочности. На поверхности диска находится крепление-замок, которое помогает легко и быстро менять резину на пит-стопах. Он открывается, когда требуется смена резины и механик закрывает его, когда замена закончена.

Крепление колес

В 1998 году была предпринята попытка предотвратить тяжёлые травмы, вызываемые отрывающимися от болидов в момент аварии колесами. В 2001 году FIA ввела специальные крепления, что бы предотвратить такие случаи. Соединение должно было одним концом крепиться к шасси, другим - к диску колеса. Полимер, из которого изготавливается крепление, имеет химическое название "полибензооксид" (PBO), но обычно его называют Зэйлон. Этот материал имеет огромную прочность и может устоять при очень большом давлении, как углерод. Основной минус зэйлона заключается в необходимости предохранять его от света. Команды меняют крепление один раз за 3 гонки.

Мотор

Объём и параметры двигателей, используемых в Формуле 1, неоднократно менялся. C 2006-го года в Формуле 1используются четырёхтактные восьмицилиндровые двигатели без наддува объёмом не более 2,4 литра. Мощность двигателей 750—770 л.с. Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Также запрещено подавать в двигатель что-либо, кроме воздуха и горючего. В 2010 году в связи с отменой дозаправок особое значение приобретает экономичность мотора, так как на старте у машин с более экономичными моторами может быть меньше топлива.

Команда Toyota заявила, что в 2004 году её моторы выдают до 900 л. с. Для сравнения, ещё в 1997 году двигатели могли похвастаться "всего лишь" 700 л.с.

После окончания сезона 2008 года руководство Формулы 1 и FIA предлагало переход на стандартные моторы, что по мнению инициаторов предложения должно было сократить расходы команд.17 октября 2008 года FIA объявило тендер на поставку стандартных моторов для всех команд Формулы-1. Эта инициатива встретила неодобрение среди ряда команд, связанных с автопроизводителями; в частности Ferrari объявила о возможности ухода из чемпионата в случае принятия такого предложения.

Коробка передач

Автоматические коробки передач запрещены правилами. Тем не менее, болиды оснащаются полуавтоматическими коробками передач: чтобы переключить передачу, гонщику не нужно выжимать сцепление. Он просто нажимает на небольшие рычажки с обратной стороны руля. Эти рычажки расположены с двух сторон: один для того, чтобы переключать передачи вверх, другой - вниз. Следовательно, пилоту не нужно отрывать руки от рулевого колеса, а с помощью гидравлической системы, активизирующейся электросигналом, переключение передач происходит за одну-две сотые доли секунды, что неоспоримо быстрее, чем в случае со стандартной системой. Теперь управление болидом Ф1 стало более похожим на процесс управления картом - правой ногой регулируется увеличение скорости, левой - торможение.

Каждая команда создаёт свою коробку передач. Большинство машин имеет 6 передач, хотя в современных болидах уже используется 7. Семь скоростей разработаны для двигателей узкой полосы мощности, что бы они могли расходовать эту мощность оптимально.

Тормоза

Все автомобили Формулы-1 оснащены карбоновыми тормозами, которые отличаются тем, что их сопротивление высоким температурам гораздо выше, чем у серийных тормозных дисков, а масса при этом гораздо меньше. Эффективность таких тормозов необыкновенно высока: после разгона до 340 км/ч на прямой автомобилю Формулы-1 нужно менее 100 метров, чтобы затормозить перед входом в медленный поворот. Естественно, карбон очень дорог: требуется полгода на производство одного диска, который "выпекается" при температуре от 900 до 2000 градусов Цельсия.

Безопасность

В Формуле 1 огромное внимание уделяется безопасности пилотов. Ни один болид не сможет выйти на старт гонки, если он не пройдёт всех необходимых проверок, в частности краш-тестов. С 1996-го года боковины кокпита были значительно подняты и усилены, чтобы защитить гонщика при боковых ударах. Для предохранения пилота при переворотах позади кокпита расположены дуги безопасности. Также регламентировано, что в любой ситуации пилот должен иметь возможность покинуть болид не более чем за 5 секунд, для чего ему нужно лишь расстегнуть ремни безопасности и снять руль.

Одежда пилота

Гонщики Формулы 1 одеты в специальные комбинезоны фирмы Sparco, выдерживающие открытое пламя в течение 14 секунд. Кроме того, гонщики обязаны надевать бельё, подшлемники, обувь и перчатки из негорючих материалов, изготовленные сертифицированными производителями. Шею гонщиков, подвергающуюся во время аварий огромным нагрузкам, защищает система защиты шеи и головы пилотов HANS (Head And Neck Support), адаптированная для нужд Формулы 1.

Положение пилота

Одной из наиболее важных особенностей динамики гоночного автомобиля является положение его центра тяжести. Поэтому сиденье пилота располагается максимально близко к днищу болида, и положение самого пилота более всего похоже на то, как если бы он лежал в комфортабельном кресле. В то время как ступни расположены выше над уровнем земли, чем спина, что обусловлено современной конструкцией высоких носовых обтекателей, улучшающих аэродинамику болида.

Шины

Используют 3 вида шин: "слики" — для сухой трассы, "микст" или "промежуточные" — для слегка влажной и "дождевые" — для сильно влажной. Шины для сухой трассы различают по твердости: "суперсофт" (наиболее мягкие), "софт", "медиум" и "хард" (наиболее твердые). Размер передних и задних шин в ходе эволюции гоночных автомобилей Формулы постоянно менялся, ныне передние и задние шины разные, размер передних шин 245/55 R13, задних 270/55 R13.

Электроника

Автомобиль Формулы 1 наполнен электроникой, помогающей достичь наилучших результатов в гонке. Вся электронная начинка болида инспектируется FIA перед сезоном и не может меняться в течение него. С болида Формулы 1 непрерывно передаётся телеметрия — информация о состоянии и поведении машины. За телеметрией следит персонал команды. Обратная связь запрещена, то есть управлять болидом из боксов нельзя.

Руль

Буквально в недалеком 1992 году руль в болиде Формулы 1 не представлял собой ничего особого. Обычный круглая деталь, с металлической пластиной посередине для прикрепления к рулевой колонке, и не более трех кнопок - одна из них для выбора нейтральной передачи, вторая для подачи питьевой жидкости через трубочку в шлеме пилота, ну а третья для радиосвязи.

В настоящее время руль представляет собой сложное электронное устройство, которое позволяет пилоту изменять огромное количество настроек. Очень часто команды Формулы 1 назначают специального инженера, который является ответственным за электронику и комфорт руля.

Большинство рулей несут в себе управление 12 различными параметрами болида, поэтому не должно удивлять, что при его сборке используется до 120 различных компонентов - кнопки, переключатели и т.д. И не смотря на изобилие материалов и деталей, руль весит всего лишь 1,3 кг.

16 декабря 10, 14:35

Почему в Формуле 1 до сих пор используются колеса небольшого диаметра? Какие преимущества сулил бы переход на низкопрофильные шины? Из каких деталей состоит колесная втулка, и как удается закрепить колесо одной-единственной гайкой? На эти и другие вопросы в очередном номере британского F1 Racing ответил технический консультант Marussia F1 Пэт Симондс...

Пэт Симондс: "Тринадцатидюймовые колеса и шины с высоким профилем сегодня выглядят несколько старомодно, однако такой дизайн был закреплен еще в восьмидесятых годах прошлого века, когда команды начали экспериментировать с колесами большего диаметра, и в FIA решили ввести ограничения, сочтя подобные изыскания лишней тратой денег. Позже уже сами команды отказывались идти на какие-либо корректировки, поскольку это потребовало бы пересмотра едва ли не всей конструкции машины.

Небольшой диаметр колес с одной стороны осложняет работу над машиной, с другой - в ряде аспектов делает ее проще. При такой высокой боковине почти 50% эффекта амортизации приходится непосредственно на шины, что делает геометрию подвески не настолько важной, как было бы в случае с низкопрофильной резиной, для которой запредельная жесткость боковин требует четкой постановки шин на поверхность трассы и, следовательно, более изощренной конструкции рычагов подвески. Опять же, больший диаметр колес упростил бы задачу размещения тормозных механизмов, а у команд появилась бы возможность использовать тормоза увеличенного размера и с большим ресурсом – правда, в таком случае FIA пришлось бы сперва зафиксировать эту возможность в техническом регламенте.

Вы спросите, в чем преимущества перехода на колеса большего диаметра с низкопрофильными шинами? Колеса большего диаметра не только придали бы машинам более современный вид: с ними инженерам было бы намного проще разместить там колесные ступицы. Кроме того, это серьезным образом повлияло бы на принцип работы шин и эффективность их прогрева.

Гонщики часто говорят о необходимости вывести шины на необходимый температурный режим. Вы можете подумать, что речь идет о тепловой энергии, выделяемой в процессе трения шины о поверхность трассы. Отчасти это правда, однако в данном случае нагревается лишь внешняя поверхность шины. Впрочем, резина – достаточно хороший проводник тепла, и оно постепенно распространяется на каркас шины, который также должен быть прогрет до требуемой температуры.

Но прогрев самого каркаса в большей степени достигается за счет деформации шины. Игроки в сквош знают: чтобы сделать мячик более податливым, необходимо стукнуть по нему несколько раз, тем самым повысив его температуру. Аналогичным образом это работает с шинами: деформация возникает, во-первых, вследствие качения колеса по трассе, когда нижняя часть шины образует так называемое пятно контакта; а во-вторых, вследствие изгиба боковин шины при прохождении поворотов. Если бы шины были низкопрофильными, они деформировались бы намного меньше и меньше бы нагревались, что потребовало бы совершенно иной линейки составов смеси – впрочем, добиться этого не так уж и сложно.

Низкопрофильные шины менее требовательны к давлению. Это объясняется двумя факторами: во-первых, более жесткий каркас в меньшей степени нуждается в поддержке воздухом, а во-вторых, сам объем воздуха меньше, и с изменением температуры давление изменяется не столь значительно. Таким образом, низкопрофильные шины было бы проще использовать без какого-либо прогрева, нежели нынешние шины с высоким профилем.

От шин перейдем к колесным ступицам. Ступица состоит из оси и подшипников, вставленных в специальный корпус. Правилами предписано, чтобы корпус был выполнен из относительно распространенных сплавов алюминия, способных сохранять прочность и жесткость в условиях высоких температур.

В предыдущие годы в конструкции корпусов ступиц использовались сперва магниевые сплавы, которые, впрочем, обладали не лучшей жесткостью, затем сталь, а еще позднее – обработанный титан и более дорогие литиево-алюминиевые и другие изощренные сплавы. Нынешние ограничения на использование подобных материалов – одна из мер, направленных на предотвращение роста расходов в Формуле 1.

В связке "подшипники – ось" вращается сама ось, выполненная из титана или высокопрочной легированной стали. На оси закреплен шлицевый конус, к которому крепится карбоновый тормозной диск - через этот конус тормозное усилие передается на ось. На конце оси есть специальная резьба, на которую накручивается колесная гайка. Привод колес осуществляется через специальные штифты, которые могут быть либо прикреплены к оси и входить в специальные отверстия в колесе, либо наоборот – быть прикреплены к самому колесу и входить в отверстия в оси.

Система крепления колеса очень изощренная. Когда на пит-стоп отводится немногим более двух секунд, все должно работать безупречно, а конструкция - не позволять совершать даже малейших ошибок. Это означает, что колесо должно сразу садиться на ось, а колесная гайка должна закручиваться с первого раза. В числе последних тенденций – крепить гайку сразу к колесу, поскольку в таком случае больше вероятность правильной установки и меньше риск срыва резьбы.

Сама резьба имеет диаметр 75 мм и тщательно обработана для лучшего закрепления. Современные колесные гайки имеют не шестиугольную, а зубчатую форму: при закреплении эти зубцы вставляются в специальные пазы гайковерта.

Наконец, в системе крепления колеса предусмотрены специальные устройства, препятствующие соскальзыванию колеса с оси в случае потери гайки. Как мы уже убедились, они не всегда работают так, как требуется.

Можно ли сказать, что колесо - это единственная область машины, дизайн которой не определяется требованиями аэродинамики? Не совсем. Наряду с жесткостью, которая остается ключевым параметром конструкции, крайне важным остается вопрос управления воздушным потоком в этой области. Поперечные рычаги, тяги и толкатели расположены таким образом, чтобы у специалистов по аэродинамике была возможность разместить все те многочисленные открылки, которые мы часто видим на воздуховодах тормозов.

Поток внутри колеса тоже важен, поскольку от него зависит не только охлаждение механизмов, но и перераспределение тепла. Иногда требуется использовать горячий воздух, идущий от тормозов, для нагрева колесных дисков и, как следствие, шин. Ну а если резина, наоборот, перегревается, к дискам может быть подан поток холодного воздуха. В целом то, по какому пути движется поток через колесо, способно оказать значительный эффект на аэродинамическую эффективность всей этой зоны.

Несколько лет назад, до вступления в силу соответствующего запрета, все машины оснащались фиксированными колпаками на ступицы, что позволяло воздуху выходить из колеса в оптимальном месте. В наше время подобные технологии снова актуальны – в частности, Red Bull Racing и Williams потратили немало сил на оптимизацию потока в этой области.

Часто спрашивают, использует ли Формула 1 те же колесные подшипники, что дорожные машины. Отвечаю - нет. В дорожных машинах подшипники должны соответствовать параметрам массовых моделей осей и втулок. Также от них требуется без ремонта проходить до 160 тысяч километров, и притом их стоимость должна быть умеренной. Машины Формулы 1 используют подшипники большего диаметра с целью придания всей конструкции максимальной жесткости.

Трение при этом должно быть минимальным: для этих целей вместо стальных шариков в подшипнике используются керамические. Шарики разделены специальными проставками, установленными таким образом, чтобы подшипники имели достаточную предварительную нагрузку, но не демонстрировали люфт при высоких температурах. Каждый подшипник стоит 1300 фунтов стерлингов, притом на машине их восемь!

Наконец, из каких материалов делают колеса? Из магниевого сплава, обеспечивающего достаточную жесткость при высоких температурах. Команды предпочли бы использовать карбоновое волокно с целью снизить неподрессоренную массу, повысить жесткость и уменьшить инерцию, однако правила не позволяют им сделать это".