Тормозить по-новому: тех.анализ Джорджо Пиолы

 

Изменения в правилах Ф1 главным образом связаны с аэродинамикой и шинами. Но прямо или косвенно они коснутся и множества других систем автомобиля. В частности, его тормозов.

Представьте, что машина начинает торможение перед поворотом. Прижимной силы стало больше, широкие слики сильнее «вцепляются» в асфальт. Предварительные расчеты показывают, что нагрузка на тормозную систему вырастет на четверть.

Чтобы справиться с возросшим тормозящим моментом, разрешено повысить максимальную толщину дисков – с 28 до 32 мм. Отличие вполне заметно визуально: взгляните на иллюстрацию ниже. 

Тормозные диски Brembo 2016 (28 мм) и 2017 (32 мм) годов

 

Но вопрос не только в повышении разовой нагрузки. Из-за роста механического сцепления вышло так, что трассы, где тормоза годами работали в комфортном режиме, сейчас могут поставить перед инженерами сложные вопросы.

Растет сложность самих тормозных систем. Вспомните, как много команды экспериментируют с формой воздухозаборников, чтобы добиться оптимальных температурных параметров и одновременно аэродинамической эффективности. Можно ожидать, что в 2017-м это даже в состоянии привести Ф1 к своего рода расколу – ибо есть два принципиально разных пути, и каждому предстоит выбрать какой-то один.

Замер толщины передних тормозных дисков (28 мм)

 

Тормозное усилие вырастет на 25 процентов

На самом деле, если проанализировать озвученные цели изменений в регламенте, то кажется странным, зачем тормоза вообще нужно усиливать.

Декларируется, что машины должны стать медленнее на прямых и быстрее в поворотах. Из этого логично следует, что тормозить придется меньше, а никак не больше. Вот если бы изменения имели противоположную цель, тогда все логично: если скорости на прямых станут больше, а в поворотах – меньше, то нужно замедляться гораздо активнее.

Однако следует признать, что такие рассуждения являются слишком поверхностными. На самом деле, динамика гоночной машины куда сложнее, и отталкиваться все же надо именно от роста прижимной силы и механического сцепления с трассой. Из-за этого у пилотов появится возможность тормозить позже – и жестче.

С этим согласен инженер Brembo Мауро Пикколи. «Сцепление возросло, а значит, на торможении вам предстоит прикладывать большее усилие, но за меньшее время, – рассказал он Motorsport.com. – Итогом станет ощутимый рост тормозного усилия. Мы предсказываем увеличение на четверть».

Вдобавок, теперь машины смогут проходить многие участки трасс быстрее, потому скорость на входе в медленные повороты вырастет за счет предшествующего отрезка.

Пикколи продолжает: «Наше моделирование касалось мест, где прежде нужно было немного тормозить – скажем, в связках двух поворотов [вроде второго и третьего в Сильверстоуне]. Раньше пилот чуть притормаживал в первом, а затем окончательно гасил скорость перед вторым.

Но если первый поворот не очень медленный, то в 2017-м его получится преодолеть полным газом. А это значит, что на входе во второй машина будет ощутимо быстрее, чем годом ранее.

Это касается "Сильверстоуна", "Интерлагоса" и еще нескольких трасс: общее количество торможений сократится, но оставшиеся станут более жесткими. То есть пиковая нагрузка на тормоза увеличится. И автодромы, где у нас не было сложностей прежде, могут поставить непростую задачу.

Ведь если вы передаете на диски больше энергии, да еще за более короткий срок, то вынуждены что-то делать с рассеиванием этой энергии – прежде всего это касается охлаждения».

 

Перемены в технике

Мы уже упоминали, что рост нагрузки привел к повышению толщины дисков до 32 мм. 

Одним из первых следствий такого шага стал новый рост количества каналов охлаждения. Прежде рекордной для Brembo цифрой было 1200 отверстий в диске, но теперь их станет никак не меньше 1500.

«Более толстый диск можно лучше охлаждать, ведь места для отверстий стало больше, – объясняет Пикколи. – Кроме того, конструкторы получили возможность разместить более прочные тормозные суппорты, так как мы ожидаем серьезного роста нагрузки на них. Потому и диск должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать гонки».

По оценке инженеров Brembo, пиковые перегрузки в 2017-м превысят 6 g.

Эволюция тормозных дисков Brembo в 2005-2015 гг.

 

Влияние на обгоны

Многие опасаются, что в 2017 году машины станут быстрее и визуально эффектней, однако гоночное шоу останется прежним.

Высокая чувствительность шасси к качеству набегающего потока воздуха затруднит для пилотов преследование соперников, а сократившаяся тормозная дистанция сделает атакующие маневры еще более сложным делом.

Однако собеседник Motorsport.com полагает, что не все так плохо. Описанный выше феномен роста скорости перед входом в повороты должен помочь и здесь, увеличив тормозную дистанцию.

«Да, машину будет проще остановить, но важно понимать, что это относится к ситуации, когда все условия остались прежними, – говорит Мауро Пикколи. – Но если вы приближаетесь к повороту, не сбрасывая скорость в предыдущем, то торможение становится более жестким. Так как скорость на входе вырастет, то и тормозная дистанция тоже.

Мы провели свое моделирование, но все же сложно говорить о каких-то средних оценках из-за разницы в характеристиках трасс. Так что надо будет увидеть новые машины, а уже потом делать предположения. Тесты в Барселоне станут хорошим индикатором, уже после первой сессии обо всем можно будет говорить куда более конкретно».

Конфигурация системы электронного усилителя тормозов

 

Выбор пути

Есть еще один очень интересный момент, связанный с тормозами. Это диаметр дисков – и здесь команды так и не выработали общего решения.

С 2014 года на машинах появилась электронная система контроля тормозного усилия (brake-by-wire). Кинетический мотор-генератор помогал замедляться, поглощая часть энергии, потому тормозные механизмы уменьшили в размерах. В частности, диаметр дисков с 278 сократился до 268 мм. При этом клиенты Brembo продолжали сохранять толщину на уровне 28 мм весь прошлый сезон.

Но и в 2017-м, несмотря на возросшие нагрузки, кто-то может отказаться от перехода на 32 мм. Просто потому, что такой диск на 150 граммов тяжелее, и негативный эффект от лишнего веса может оказаться более значимым, чем возросшая тормозная эффективность.

Интересно, что под конец прошлого сезона в Mercedes (начиная с Mонцы - прим. Crunch) проводили многочисленные эксперименты в этой области по ходу тренировок Гран При, готовясь к переходу на новый регламент.

В конце лета в Mercedes подготовили интересное решение, способное смоделировать поведение тормозной системы после изменений в регламенте 2017 года.

Узел состоит сразу из нескольких новых компонентов. C обеих сторон от диска установлены большие статичные шайбы [1], также изготовленные из углепластика, похожего или даже в точности такого, что и сам диск. Они имеют собственные отверстия для охлаждения, позволяющие также отводить тепло, когда тормоза приступают к работе.

Внутренняя шайба просто крепится на стандартное посадочное место, а вот внешняя расположена более хитро – её держит специальное концентрическое крепление [2], позволяющее обеспечить требуемый зазор.

Обе шайбы независимо охлаждаются потоками воздуха, которые попадают в тормозной воздуховод. Внутренняя имеет свой собственный воздухозаборник, а внешняя довольствуется тем воздухом, что направлен на колодки (схема его протекания показана синими стрелками [3]).

Выяснить, служат ли эти шайбы для исследования поведения более широкого диска и особенностей его теплообмена с тормозами и шиной, или же команда, наоборот, попробует сделать диск более компактным, чтобы снизить массу вращающихся элементов, так и не удалось.

Ясно лишь одно - к предстоящей борьбе в Мercedes относятся крайне серьезно и стараются не упустить ни малейшей детали, чтобы не дать соперникам в предстоящем сезоне ни единого шанса в своем стремлении прервать гегемонию серебряных стрел.

 

Пикколи объясняет: «Сейчас одни команды решили сохранить 28-миллиметровые диски, а другие предпочли перейти сзади на 32-миллиметровые. Конечно, это определяется тормозами и их работой, но есть и другие соображения.

В последние годы тормозные механизмы стали важным инструментом контроля температуры шин, и думаю, что оба варианта позволят и дальше делать это, но по-разному. Посмотрим.

Кроме того, надо внимательнее отнестись к конструкции суппорта: если вы используете более толстый диск, то более тонкий сможете поставить без проблем в любой момент. Но вот перейти с 28 мм на 32 без переделки суппорта не получится».

Сейчас чуть больше команд предпочли вариант с 28 мм – шесть против четырех. Но понять, лучше он или хуже, можно будет только на тестах, когда инженеры лучше разберутся с шинами Pirelli 2017 года.

«Нам прежде всего интересно, какими окажутся реальные нагрузки на тормоза, – говорит Пикколи. – И что потребуется от пилота при работе с ними. Конечно же, гонщики не думают о таких вещах, как тормозящий момент или давление в магистрали. Единственное, что их заботит – это взаимосвязь хода педали и темпа замедления.

Каждый ожидает, что при определенном положении педали и определенном давлении на нее автомобиль будет вести себя определенным образом.

И нам нужно понять, как со всеми этими переменами изменились нагрузки и ощущения пилотов. Тогда мы сможем внести в тормозную систему необходимые доработки.

Мы проводим много компьютерных симуляций, но у каждой машины свои особенности. Мы уже видим, что в этом году команды по-разному подходят к решению одинаковых, казалось бы, задач. Интересно будет посмотреть, кто же окажется прав».

В Барселоне мы не просто сможем впервые увидеть новые автомобили Ф1 и понять, сколь они быстры. Первые тесты также позволят оценить, как хорошо они теперь останавливаются.