Гэри Андерсон: Излишний вес? Уберите ненужные детали!

Гэри Андерсон: Излишний вес? Уберите ненужные детали!

Машины нового поколения получились довольно тяжёлыми, и на их избыточный вес жалуются практически все гонщики, инженеры команд и эксперты. Гэри Андерсон, бывший конструктор гоночной техники, а ныне эксперт издания The Race, рассуждает о том, за счёт чего можно этот вес снизить.

Перед самым началом сезона минимальный вес машин был увеличен ещё на 3 кг и достиг 798 кг – такими тяжёлыми они в Формуле 1 ещё никогда не были, и если даже со стороны кажется, что они стали более ленивыми и неповоротливыми, то что говорить об ощущениях, которые испытывают гонщики.

 
Но ещё более радикальными перемены кажутся, если вспомнить, как увеличивался этот параметр за минувшие

пару десятилетий: в 2000 году незаправленная машина с гонщиком весила всего 625 кг. При этом надо понимать, что чем тяжелее машина, тем более жёсткими должны быть требования к безопасности. В данном случае речь прежде всего о прочности, а её можно повысить в основном за счёт того, что вы делаете те или иные элементы более массивными. Т.е. эти процессы взаимосвязаны и по сути ведут в никуда.

Поскольку примерно известно, насколько тяжелее стали 18-дюймовые шины и колёса по сравнению с 13-дюмовыми, насколько вырос вес силовой установки со всеми её элементами по сравнению со старыми атмосферными двигателями, а также насколько прибавили в весе прочие системы машины, то легко вычислить, что вес машины нового поколения должен быть примерно 718 кг, а не 798 кг.

И тут кроется самое интересное. Хотя зависимость веса от колёсной базы нелинейна, тем не менее можн

о подсчитать вот что: в 2000 году эта база была в пределах 300 см при весе машины в 625 кг. Можно определить некую условную удельную величину, назовём её «весовой эффективностью», и в данном случае у нас получит

ся 2,08 кг/см.

Если учесть увеличение веса, предписанное техническим регламентом 2022 года, то мы получим те самые 718 кг, о которых шла речь выше, и при прежней колёсной базе в 300 см коэффициент весовой эффективности вырос бы до 2,39 кг/см.

Поскольку колёсная база машин в 2022 году достигает 360 см при весе машины с гонщиком в 798 кг, выходит, что сейчас этот коэффициент на уровне 2,22 кг/см.

Следовательно, в плане весовой эффективности команды сработали лучше, чем могли бы в 2000 году, поскольку сейчас этот условный коэффициент на 0,17 кг/см ниже.

Но если мы возьмём коэффициент, равный 2,22 кг/см, и построим машину с колёсной базой в 325 см, то она будет весить те самые 718 кг.

Длина колёсной базы в 360 см – максимальный предел, допустимый действующим техническим регламентом. Машину можно сделать и короче, но большинство команд в погоне за скоростью предпочли шасси с базой, приближающейся к верхнему пределу, но в итоге получается, что машины весят слишком много.

Поскольку известно, что каждые 10 кг веса добавляют 0,3 секунды к времени на круге, выходит, что преимущество, которое даёт максимально длинная колёсная база, съедается почти полностью.

Но доминантой для команд является аэродинамическая эффективность, и когда исследования в аэродинамической трубе показывают, что время на круге улучшится, если сделать днище длиннее (соответственно вырастет длина туннелей Вентури) или увеличить расстояние от передних колёс до начала этих туннелей, то все сделают ставку на повышение эффективности шасси. Полагая, что с проблемой возросшего веса они как-нибудь потом разберутся.

Когда команды создают новую машину, они работают с трёхмерными моделями, на которых видно расположение каждого из компонентов на шасси, а также внутри него, и иногда в ходе создания машины что-то может добавляться буквально в последний момент, поэтому окончательно вес определяется уже в самом конце этого процесса, когда что-то менять уже поздно.

По ходу процесса создания машины команда может лишь ориентировочно прикидывать, на какие результаты на круге будет способна новая техника, для этого используются технологии компьютерного моделирования и симуляторы. Как мы видим в этом году, когда в Формулу 1 вернулся граунд-эффект, ситуация с этими расчётами усложнилась из-за того, что все столкнулись с таким эффектом, как раскачка машины на высоких скоростях на прямых.

Все приведённые коэффициенты весьма приблизительны, но они позволяют понять, что некие концептуальные решения, которые инженеры принимают на ранних стадиях создания шасси, могут ещё долго аукаться, и с их последствиями приходится считаться как минимум на первых гонках сезона, а то и в течение всего чемпионата.

Причём по мере того, как команды будут решать какие-то мелкие проблемы с надёжностью, машины будут только становиться тяжелее, поэтому важно разработать специальный план по снижению их веса, чтобы не допустить ухудшения результатов на круге. Если же просто стараться облегчить какие-то компоненты машины, риск получить новые проблемы с надёжностью может увеличиваться.

Самый простой способ снизить вес и избежать этих проблем – просто отказаться от каких-то не вполне обязательных компонентов, хотя применить такой способ сложнее всего. Однако я убеждён, что если провести детальный анализ конструкции любой из машин, несколько таких компонентов вполне можно обнаружить. Не то чтобы они совсем лишние, но логика их появления такая: теоретически когда-нибудь они могут оказаться полезными.

Но однозначно, что переживать по поводу избыточного веса машин командам надо было примерно год назад или даже раньше, а не пытаться сейчас лоббировать корректировку регламента, чтобы узаконить этот самый излишний вес.

https://www.f1news.ru/tech/159815.shtml

Первый чемпионат мира FIA провела в 1950 году. Технический регламент был утвержден несколькими годами ранее и допускал несколько вариантов двигателя. На трассах главной силой была Alfa Romeo 158 с рядными 8-цилиндровыми мотором объемом 1,5 литра и механическими нагнетателями. Мотор в ту эпоху располагался впереди пилота, а его мощность доходила до 400 л.с.

Еще одним технологическим прорывом стал монокок из алюминиевых листов вместо каркаса из труб. Эта идея, позволившая сделать шасси гораздо жестче, принадлежала великому Колину Чепмену.

Так выглядели типичные машины Ф1 начала 1960-х, когда на пять сезонов объем моторов снизили до 1,5 литров. В целом их внешний вид за первые десять лет изменился не слишком серьезно, если не считать размеров.

Однако к концу десятилетия машины были уже совсем иными. Не только вернулась мощность (с 1966-го моторы стали трехлитровыми) – на Гран При Бельгии 1968 года дебютировали первые, еще очень скромные по размерам, антикрылья. К идее почти одновременно пришли Lotus и Ferrari. Аэродинамика машин стала быстро развиваться.

В скором времени они обросли множеством крыльев, придававших машине странноватый вид. С Гран При Монако 1969 года подобные «художества» на высоких стойках попали под запрет.

С 1970 года были приняты единые правила по размерам антикрыльев. Пелотон преобразился – полвека назад Формула 1 была уже куда больше похожей на нынешнюю. Во всяком случае, внешне.

Технический гений Колина Чепмена подарил Ф1 еще одну революционную идею – глава Lotus придумал перенести радиаторы из носовой части машины поближе к двигателю. Так родились боковые понтоны.

Если понтоны не сразу получили широкое распостранение, то другая новинка вмиг обрела популярность – это шины-слики, обеспечивающие более высокий уровень сцепления.

Приметой первой половины 70-х стали высокие воздухозаборники за головой пилота. За них машины стали в шутку называть «утюгами» или «слонами».

Регламент еще не регулировал каждый миллиметр машины, и поиск смелых идей продолжался. Конструктор Дерек Гарднер построил для Tyrrell уникальный шестиколесный агрегат – маленькие сдвоенные передние колеса позволяли снизить лобовое сопротивление. За два сезона пилоты завоевали на P34 полтора десятка подиумов и одну победу.

Ко второй половине 70-х машины стали визуально более крупными, получив развитые понтоны и антикрылья. Высокие воздухозаборники попали под запрет. Но главное, что отличает технику той поры – незабываемые задние слики огромного размера (при том на довольно маленьких дисках).

Автором очередной революционной идеи вновь стал Колин Чепмен. Британец реализовал принцип «внутренней аэродинамики», сделав из днища машины одно большое антикрыло. Lotus 78 буквально «прилипала» к асфальту, позволяя пилотам гораздо быстрее проходить повороты.

Правила Ф1 всегда допускали использование турбомоторов – на деле этот пункт регламента первой использовала компания Renault. Ее желто-черная машина дебютировала на британском Гран При в 1977-м и поначалу запомнилась никудышной надежностью.

Легкий и прочный карбоновый монокок первой в Ф1 стала использовать команда McLaren. Панели из углепластика и сотового алюминия стали еще одним знаковым техническим решением для Ф1.

Во времена «турбоэры» первой половины 80-х понтоны машин стали еще крупнее, а кокпит до предела сместился вперед, чтобы оставить место для топливных баков. Из-за такого расположения пилотов любая авария грозила переломами ног или более серьезными травмами. А вот переднее крыло на время утратило актуальность благодаря использованию «граунд-эффекта».

Вскоре крылья вернулись, причем получили солидные размеры. Пропорции тех машин разительно отличались от нынешних, не говоря уже об изяществе обводов. За головой пилота – лишь дуга безопасности.

Абсолютная классика поздних 80-х – McLaren в красно-белой раскраске с Айртоном Сенной за рулем. Решение сделать шасси более компактным и аэродинамически эффективным оправдало себя на 100%, а турбомотор Honda стал еще одним слагаемым успеха.

 С 1989 года Формула 1 перешла на обязательное использование «атмосферных» моторов объемом 3,5 литра. Первым следствием этого шага стало возвращение воздухозаборника за головой пилота.

Приподнятый носовой обтекатель впервые появился на Tyrrell в 1989 году. Эта концепция не сразу обрела популярность, но в итоге ее стали использовать все команды.

Первооткрывателем боковых дефлекторов стала McLaren в 1993-м. Кроме того, в этот период в Формулу 1 начала все активнее проникать различная управляющая электроника.

Пиком аэродинамической эффективности стал 2008-й. Ни до, ни после того года машины не были настолько сложными. В двигателях начали использоваться стандартные электронные блоки ECU.

Новый регламент одним махом зачеркнул былые «излишества». Машины получили низкое и широкое переднее крыло, а заднее стало высоким и узким. В Ф1 наконец-то вернулись слики. Кроме того, команды получили право использовать систему KERS, но заинтересовала она далеко не всех.

В итоге шасси сделали шире, стали использовать более широкие слики, придали ряду элементов, включая понтоны и антикрылья, диагональные очертания и сняли еще ряд ограничений. Формула 1 стала такой, какой мы ее знаем сейчас.