10 самых интересных технологий из мира «Формулы-1» и почему они могут быть вам полезны

«Формула-1» часто «наводит шорох» в автомобильной индустрии, используя инновационные решения, которые в течение многих лет проходят обкатку в этой гоночной серии.

Так случилось, что множество технологических новшеств, применяемых на болидах F1, не смогли выйти за пределы треков (или применялись только ограниченное время, но затем были запрещены правилами). Тем не менее, некоторые из них перекочевали на автомобили, которые стоят в шоурумах дилеров. Конечно, они могут быть не столь радикальными, но принципы их работы остаются прежними. Это заставляет нас гадать в преддверии появления новой технологии – а может она уже соревнуется на треке?

Мы составили рейтинг из 10 самых потрясающих инноваций из мира «Формулы-1» и попытались объяснить, почему они важны для спортивных и, в некоторых случаях, гражданских автомобилей.

KERS

Когда пилот болида F1 бьет по тормозам на скорости 360 км/ч, происходит рассеивание громадного количества кинетической энергии. Что если бы было возможным сохранить эту энергию для дальнейшего использования? Именно для этого была создана технология рекуперации кинетической энергии (Kinetic Energy Recapture System, KERS).

Впервые она была представлена в 2009 году и с ее помощью команды могли сохранять до 60 кВт энергии на задней оси, что достигалось использованием электрической системы или механического маховика. Затем сохраненная энергия направлялась в силовую установку. Это позволяло экономить несколько секунд на круг.

В болидах KERS была дополнена несколькими системами, которые преобразовывали кинетическую энергию в электрическую, приводя в движение мощные электромоторы. Последние могли вырабатывать мощность вдвое большую, чем было предусмотрено конструкцией KERS. Mazda экспериментировала с системой i-Eloop, в которой использовался маховик, в конструкции седана Mazda6.

Механический инертер

Подвеска гоночного автомобиля должна обладать максимальной жесткостью для снижения аэродинамического сопротивления, деформации шин и увеличения пятна контакта автомобиля при прохождении поворотов. Однако, если сделать ее слишком жесткой, то возрастает риск отрыва колес от дороги при наезде на неровности. Это снижает устойчивость автомобиля. Для решения этого противоречия был изобретен инертер, который разработала компания McLaren. В нем используется массивный амортизатор, который поглощает усилия, нагружающие подвеску.

Эффект достигается при помощи пропорциональной силы, которую создают инерционная масса на штоке амортизатора и маховик, установленный внутри. Мысль об инерционных амортизаторах была проиллюстрирована в сериале Star Trek, где подобная технология предотвратила придавливание экипажа кормой корабля при прыжке на землю.

Активная подвеска

Снабдите подвеску автомобиля всеми необходимыми данными о дорожных условиях и соедините ее с системой, которая сможет регулировать жесткость амортизаторов в соответствии с этими условиями, – и вы решите сложную задачу по поддержанию столь необходимого пятна контакта, о котором говорилось в предыдущем разделе.

Конструкторы Williams первыми использовали активную подвеску в «Формуле-1», сконструировав ее на базе концепции, ранее представленной фирмой Lotus. В середине 1990-х гг. технология оказалась под запретом из-за опасений возрастания скорости при вхождении в повороты. FIA рассматривает вопрос о снятии ограничения на использование технологий активной подвески, а пока вы можете встретить их в десятках моделей спорткаров, внедорожников и седанов премиум-класса, на которых используется эта технология, пришедшая из гоночного мира.

Клавиши управления на руле

Рули болидов «Формулы-1» совсем не похожи на то, что вы ежедневно держите в руках, управляя автомобилем. Эти прямоугольные плиты с рукоятками пестрят множеством кнопок, рычажков, экранов и цифр, позволяя водителю управлять двигателем и трансмиссией, связываться с членами команды в боксах, переключать передачи и получать информацию о параметрах работы машины. Причина такой сложной конструкции руля – запрет на внесение изменений в конструкцию автомобиля членами команды. Вся ответственность за настройки лежит на пилоте. А ведь ему еще нужно анализировать ситуацию на треке и управлять скоростным болидом!

Монокок

Идея объединения кузова автомобиля и шасси в одном блоке вместо монтажа кузова на раму впервые была реализована в «Формуле-1». Конструкция получила название «монокок». Пионером в использовании монокока на заре 1960-х гг. стала компания Lotus. В качестве материала она использовала алюминий, что привело к серьезному снижению жесткости и прочности автомобиля, но одновременно снизился и вес. Рамные и монококовые автомобили соперничали между собой до конца десятилетия, после чего выбор конструкторов «Формулы-1» пал на последний вариант. Он стал базовым для всех будущих моделей гоночной серии (в дальнейшем вместо алюминия стали использоваться более экзотические материалы). Сегодня в основе конструкции самых мощных гражданских суперкаров лежит монокок.

Углеволокно

Этот материал стал широко применяться в конструкции монококов «Формулы-1» после исчерпания ресурса алюминия в начале 1980-х гг. Благодаря исключительной прочности композитного материала его сначала использовали для создания защитной оболочки места пилота. Первыми эту разработку внедрили конструкторы McLaren. Впоследствии сфера применения материала расширилась до шасси и кузова, поскольку это позволило уменьшить массу автомобиля без потери его мощностных характеристик.

Часто углеволокно применяется в сочетании с другими материалами, например, кевларом и алюминием. При этом образуется комплексная структура, которая в два раза прочнее стали, но в пять раз легче ее. Популярность углеволокна также возросла после использования его для изготовления различных элементов (как структурных, так и декоративных) мощных спортивных автомобилей: спойлеров, антикрыльев, панелей крыши и других.

Прижимная сила

Поддержание устойчивого положения автомобиля на дороге является заслугой не только шин и подвески. Способность направлять воздушные потоки таким образом, чтобы создавать дополнительное усилие, прижимающее автомобиль к дороге стала одним из решающих параметров в условиях постоянно растущих скоростей гоночных автомобиля. В конце 1970-х гг. инженеры Lotus установили, что конструкция их болида создавала зону низкого давления под днищем. В результате этого автомобиль сильнее прижимался к дороге, устраняя подъемную силу.

Однако FIA панически пыталась ограничить использование дополнительных аэродинамических элементов из-за высоких скоростей вхождения в повороты и непредсказуемого поведения на трассе таких автомобилей в случае повреждения этих деталей. Это привело к введению правила «плоского днища», которое запрещало использование любых аэродинамических элементов под днищем автомобиля, убрало из конструкции пороги и установило минимальную величину дорожного просвета. Нововведение существенно снизило скорости автомобилей, что положительно сказалось на безопасности гонок «Формулы-1» и заставило команды проявлять изобретательность при разработке новых аэродинамических деталей.

Антипробуксовочная система

Антипробуксовочная система использует показания датчиков для автоматической регулировки усилия, передаваемого на ведущие колеса с целью предотвращения пробуксовки. Несмотря на то, что сегодня это очень распространенная опция, в начале 1990-х гг. она находилась еще в зародыше и считалась передовой технологией.

Ее использование в «Формуле-1» привело к нескольким конфликтам и возникновению теорий заговора, утверждавших, что благодаря именно этим системам гонщикам удавалось одерживать победы. В середине 1990-х гг. антипробуксовочные системы оказались под запретом, который был снят в 2001 году. Руководство «Формулы-1» признало, что не существует эффективного способа определить, на каких автомобилях установлены такие системы. С отменой запрета колебания относительно актуальности антипробуксовочных систем прекратились.

DRS

Уже упомянутые аэродинамические элементы, которые создают прижимную силу, эффективно работая в поворотах, на прямой могут ухудшать динамические характеристики. Регулируемое антикрыло (Drag Reduction Systems, DRS) позволяет пилоту установить необходимый угол атаки антикрыла и уменьшить прижимную силу, когда это необходимо. В «Формуле-1» DRS разрешено активировать только на безопасных участках дороги, где разрешены большие скорости. В ситуациях преследования одним автомобилем другого использование системы находится под запретом.

Планка

Примитивные технологии зачастую впечатляют не меньше, чем инновации. Отличной иллюстрацией этого утверждения является планка. Знаете ли вы, что во всех современных болидах «Формулы-1» есть деревянная деталь, которая крепится к днищу? Ее также называют блоком скольжения. Эта прямоугольная пластина служит для предотвращения недобросовестного уменьшения дорожного просвета. Требование о его наличии появилось в своде правил в 1994 году. Согласно ему, пластина из бука толщиной 10 мм по всей ее длине и ширине с допуском 1 мм должна быть закреплена на днище автомобиля. После гонок каждая планка измеряется. При наличии признаков повышенного износа команда может быть дисквалифицирована.


Leave a Reply