Чемпионат мира по автогонкам "Формула-1" проводится ежегодно и состоит из нескольких этапов, каждый из которых имеет статус Гран-при. По результатам всех заездов в конце года определяется победитель чемпионата. Призовых категорий две: титул чемпиона мира и Кубок конструкторов. С первой все понятно, это победитель мирового первенства. Вторая категория - команда-победитель, в которую входят создатели гоночных болидов, инженерная группа, обеспечивающая техническую поддержку, и группа из шести человек, чьи обязанности состоят в проведении так называемого пит-стопа, на котором производится замена отработавших покрышек и заправка бензобака.
Подъемная сила и как с ней бороться
Гоночный болид "Формулы-1" - это технически совершенная машина с беспрецедентными характеристиками. Аналогичных аппаратов в других сферах спорта нет. Скорость болида "Формулы-1" - далеко за триста километров в час, что сопоставимо со скоростью взлетающего самолета. И только благодаря целой системе прижимных устройств, спойлеров, антикрыльев, аэродинамических гасителей машина остается на земле.
Инженерные расчеты
Болид "Формулы-1" разрабатывается с расчетом на значительный потенциал и по скорости, и по надежности. У машины узкий обтекаемый корпус-монокок, колеса вынесены далеко за его пределы и связаны с ходовой частью посредством тонких осей и легкой трубчатой конструкции. Все технические расчеты при создании модели ориентируются на максимальное уменьшение веса, поскольку фактор массы играет главную роль в конкурентоспособности машины.
Регламент
Болид "Формулы-1" существенно ограничивается в своих характеристиках нормами, принятыми международным комитетом по проведению гонок. Таким образом, удается поставить в относительно равные условия гонщиков всех команд, участвующих в соревнованиях. Кроме фиксированных ограничений по скоростным параметрам, применяемым накануне гонок, на протяжении всего этапа действует запрет на доработку или изменение любых технических составляющих болида.
Структура
В гонках Гран-при участвуют от десяти до двенадцати команд. Самая многоопытная - это "Феррари" (с 1950 года), затем идут "МакЛарен" (с 1966 года), "Тайрелл" (1970), "Вильямс" (1977), "Минарди" (1985), "Джордан" (1991), "Заубер" (1993), Red Bull (2005).
У каждой команды свои болиды и свои гонщики, собственная база и дислокация, а также многочисленный аппарат служащих. Стоимость содержания одной команды доходит до нескольких десятков миллионов долларов. "Формула-1" - это самый дорогой и затратный вид спорта во всем мире.
Болид "Формулы-1", характеристики которого являются результатом применения самых последних достижений в области тонких технологий машиностроения, - своеобразный плацдарм для испытания новейших систем двигателей, ходовых агрегатов и аэродинамических научных изысканий. Ведь именно эти "три кита" предопределяют успешное участие машины в соревнованиях "Формула-1".
Болид "Формулы-1": характеристики
Ниже приведены основные технические данные гоночной машины :
- Двигатель. Рекомендуемая мощность - 750-770 л. с. при объеме до 3,0 литра, число цилиндров - 10, расположение V-образное.
- Шасси - длина 4,8 метра, ширина - не более 1,8 метра, высота - не более 525 миллиметров.
- Минимальный вес болида "Формулы-1" вместе с гонщиком - 702 килограмма.
- Тормозная система - гидравлическая, высокого давления, любые усилители, а также применение антиблокировочных механизмов запрещены.
- Электроника - применение ограничено с целью придания большей функциональности гонщику. Электронные средства используются только для телеметрии - передачи контрольных данных о состоянии всех систем болида, находящегося на трассе, информация поступает на мониторы в инженерном секторе команды. Обратная связь по телеметрическим каналам запрещена.
- Шины - допускаются резиновые, полиэстеровые и нейлоновые. Чем мягче протектор, тем лучше его сцепление с дорогой, но тем быстрее он изнашивается. Гонщики стараются не злоупотреблять мягкой резиной, так как может сложиться ситуация, когда придется использовать дополнительный пит-стоп, а заезд для смены покрышек - это потерянное время.
- Горючее - болид "Формулы-1" заправляется обычным высокооктановым бензином АИ-98 тройной очистки. В баки попадает уже кристально чистое горючее, и все-таки бывают случаи, когда мотор глохнет. Также нередки случаи возгорания двигателя.
- Скорость болида. Максимально допустимая - 363 км/час, в соответствии с техническим регламентом FIA.
- Управление. Штурвал болида "Формулы-1" - это сложное устройство, связанное с реечным поворотным механизмом высокой чувствительности. С рулевого колеса также передаются команды на трансмиссию для переключения скоростей. На обратной стороне штурвала установлены лепестковые сенсоры, которые активируются легким касанием пальцев гонщика. Акселератор находится на полу кокпита, педаль тормоза расположена там же.
Безопасность
Болид "Формулы-1" является источником повышенной опасности, поскольку специфика соревнований предполагает высокие скорости в течение нескольких часов. При этом условия заездов можно характеризовать как экстремальные. Гонщик постоянно испытывает многократные перегрузки, его организм перенапрягается, внимание на пределе. Достаточно доли секунды ослабления контроля над ситуацией, и происходит столкновение с другим болидом, разворот и вылет с трассы. Аварии нередко заканчиваются трагически, смертельным исходом.
Фатальный случай
Подобное произошло с трехкратным чемпионом мира Айртоном Сенной в 1994 году, когда он на скорости более трехсот километров в час не справился с управлением и врезался в бетонную стену.
Руководство FIA регулярно предлагает меры по повышению безопасности соревнований "Формулы-1", однако технические просчеты, погода, человеческий фактор и другие обстоятельства время от времени приводят к авариям. Особенно напряженная ситуация возникает во время старта, когда свыше десятка болидов одновременно берут с места в карьер. Каждый гонщик старается на первой секунде выйти вперед и занять крайний правый ряд, наиболее удобный для дальнейшего движения. Вот тут-то и происходят столкновения, оторванные колеса улетают на десятки метров, в пострадавшую машину врезаются идущие следом, возникает хаос и гонка останавливается, чтобы через полчаса начаться заново.
Противоаварийные устройства
Меры безопасности, применяемые к болидам "Формулы-1", достаточно радикальны: кокпит оснащается специальными дугами, которые защищают гонщика от травм при переворачивании. Если машина осталась на колесах, но загорелась, то у него есть несколько секунд, чтобы снять рулевое колесо, отстегнуть ремни и покинуть машину. Комбинезон гонщика "Формулы-1" сделан по специальным технологиям, между слоями ткани проложен огнеупорный композит, который позволяет находиться в огне в течение 17 секунд и при этом не пострадать. При аварии на место происшествия немедленно прибывают бригада техников и служба неотложной медицинской помощи.
Финиш как праздник для победителя
Болельщики "Формулы-1" наверняка заметили традицию отмечать победу шампанским прямо на пьедестале почета. Обычно сразу после награждения в руках у всех троих призеров вдруг появляются двухлитровые бутылки с шампанским, из которых они начинают щедро поливать окружающих. Болиды при этом заранее отгоняют подальше, чтобы на машины не попало ни капли "Мадам Клико" или "Дома Периньон".
О том, насколько сложен современный автомобиль, мы задумываемся сравнительно редко - прежде всего благодаря магическому словосочетанию "замена в сборе". Поэтому в процессе демонтажа отслужившего свое генератора или установки новой турбины автовладелец не всегда отдает в себе отчет, что каждый из этих узлов или агрегатов сам по себе представляет непростую конструкцию из нескольких десятков, а то и нескольких сотен отдельных деталей. А попытка в одиночку сосчитать количество деталей, которые используются для сборки одного-единственного автомобиля, изначально обречена на неудачу - причем процесс подсчета металлических, пластмассовых и прочих элементов кажется не менее, а даже более утомительным, чем процесс разборки машины на мельчайшие и простейшие составляющие.
Вот так выглядит в полуразобранном состоянии двигатель LS9 производства General Motors.
Нередко можно встретить информацию, что современный автомобиль состоит из пары тысяч элементов - в зависимости от типа машины и ее сложности количество деталей может колебаться между 1 700 и 2 200. Однако при этой методике подсчета под деталью подразумевается, к примеру, поршень в сборе - хотя на деле каждое из поршневых колец представляет собой отдельную деталь. Таким образом, в реальности этих деталей гораздо больше. Кузов автомобиля на конвейере выглядит как единая деталь, однако изначально собирается из нескольких десятков (от 50 до 100 элементов), для соединения которых между собой роботы или живые рабочие выполняют сварку примерно в 5 000 точек. А двигатель, который сам по себе является комбинацией из десятка сложных агрегатов, состоит более чем из 5 000 деталей.
Точные подсчеты сравнительно недавно были сделаны специалистами компании Toyota - они утверждают, что автомобиль японской марки представляет собой комбинацию из примерно 30 000 деталей. Эти подсчеты также демонстрируют, насколько сложными являются ключевые агрегаты автомобиля, приводящие его в движение.
В последнее время в моде "расчленение" гоночных машин - причем порой речь идет о настоящих инсталляциях, для создания которых привлекают специалистов по современному искусству. К примеру, одному голландскому художнику разрешили разобрать на 3 200 частей болид Mercedes MGP W01 - одну из машин, на которых выступал Михаэль Шумахер.
Некоторое время назад у компании Toyota была своя команда в Формуле-1 - и построенные этой командой гоночные болиды, как нетрудно догадаться, обходились без многих элементов, ставших практически обязательными для гражданских машин. Автомобилям Формулы-1 не нужны ни мультимедийная система с головным устройством и множеством колонок, ни кондиционер с собственным насосом, ни механизмы регулировки сидений... Тем не менее, в производстве болида используется около 25 000 элементов. Остается лишь удивляться тому, как у инженеров и конструкторов хватает умения не только объединить это множество в единый организм, но и заставить его работать на протяжении многих лет.
P.S. АвтоВести до сих пор не ответили на простой вопрос, интересующий лично вас? Тогда оставьте этот вопрос в комментариях. Но не забудьте перед этим свериться с материалов этой рубрики.
Характеристики болида формируются техническим регламентом, за соответствием которому следят стюарды Международной федерации автоспорта.
Автомобиль Формулы-1 представляет собою углепластиковый моноблок с 4-мя размещенными за пределами корпуса колёсами, из которых задние 2 являются приводными, а передние - ведомыми. Пилот размещается в узкой кабине (кокпите) в передней части болида и управляет им с помощью руля и педалей тормоза и газа.
Хоть машины Формулы-1 зачастую превосходят 300 км/ч, согласно абсолютной скорости Формула-1 никак не может считаться самой быстрой автогоночной серией, так как почти все параметры двигателей в ней значительно урезаны (ограничен объём, воспрещён турбонаддув, и т. п.). Тем не менее, по средней скорости на круге из числа шоссейно-кольцевых автогонок (кроме т. н. «овалы») Формуле-1 не имеется равных. Это возможным вследствие весьма эффективной тормозной системе и аэродинамике. Тормозные усилители и антиблокировочная тормозная воспрещены.
Мощь моторов 750-770 л.с. Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Кроме того воспрещается подавать в мотор что-либо, помимо воздуха и горючего.
Начиная с сезона 2009 в болидах Формулы-1 вводится рекуперации кинетической энергии (KERS) - особое приспособление, позволяющее накапливать кинетическую энергию болида в местах торможения, передавая ее при разгоне. При этом конкретный принцип рекуперации никак не предписывается.
Шины обладают в Формуле-1 огромной значимостью.
В отличие от дорожных автомашин, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность (1 набор рассчитан не больше, чем на 200 километров), главными особенностями считаются прочность, небольшой вес и сцепление с трассой. Ключевые составляющие шин - резина, нейлон и полиэстер. С целью изменения жёсткости резины регулируются соотношения добавляемых в неё частей: углерода, серы и нефти.
Размер передних и задних шин в процессе эволюции гоночных Формулы постоянно изменялся, теперь передние и задние шины различные, величина передних шин ограничена по ширине от 305 до 355 мм, задних от 365 до 380 мм. При этом полный диаметр не может превышать 660 мм для шин для сухой погоды и 670 мм для влажной. Замеры выполняют при давлении в шине равном 1.4 Бар. В соответствии с п. 12.7.1 Технического регламента Формулы-1, шины могут быть наполнены только лишь воздухом либо азотом.
Разгон с места до 100 км/ч: 1.7 сек.
Разгон с места до 200 км/ч: 3.8 сек.
Разгон с места до 300 км/ч: 8.6 сек.
Максимальная скорость: около 340 км/ч.
Торможение со 100 км/ч: 1.4 сек и 17 метров дистанции.
Торможение с 200 км/ч: 2.9 сек и 55 метров дистанции.
Торможение с 300 км/ч: 4 сек.
Перегрузка пилота при торможении: около 5G.
Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.
Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300 км/ч: приблизительно 3000 килограмм.
Расход горючего в режиме соревнований: около 75 л/100км.
Стоимость каждого пройденного километра: около 500$.
Основной характерной чертой болида формулы 1 безусловно считается наличие прижимной силы. Именно она дает проходить повороты на скоростях, недостижимых любым иным спортивным авто. Тут имеется один примечательный момент: почти все повороты пилотам просто необходимо проходить на весьма скорости, чтобы прижимная сила могла удерживать автомобиль на трассе, если же скинуть то можно вылететь с трассы так как прижимная сила станет мала.
Королевские автогонки, которые в народе известны как Формула-1, не оставляют к себе равнодушными миллионы людей на всей планете. Кого-то захватывает непосредственно ход самих соревнований, а кто-то просто в восторге от участвующих автомобилей, каждый из которых так и называется - «болид Формулы 1». Если сказать об этих авто несколькими словами, то в мире автомобильного спорта они являются самыми совершенными с технологической точки зрения, самыми быстрыми и, следовательно, самыми дорогими. Никто не может сравниться в скорости на круге с такими машинами, что во многом достигается благодаря высочайшей прижимной силе, которая обеспечивается благодаря аэродинамике болида.
Сам термин «болид» изначально пришёл к нам из науки астрономии, в которой он обозначает яркий метеорит или небесное тело. Сейчас это слово настолько широко используется в мире автомобилей, что просто вжилось в него и интерпретируется как авто с открытыми колёсами, выделенное в класс, выступающий отдельно от прочих болид Формулы 1 официально появился на свет в 1950 году, однако его аналоги выступали на европейском первенстве «Гран-при» еще в 1920 году.
Самой старой среди всех считается команда Феррари, чьи автомобили менялись больше остальных. Болиды Формулы 1 развивались активно и менялись очень часто. Если взять и сравнить две машины той же команды Феррари с разницей в 10 лет, то отчётливо можно увидеть, что они совершенно разные.
Сейчас, как и более шестидесяти лет тому назад, конструктивные особенности и технические характеристики, которым должен соответствовать болид Формулы 1, определяются регламентом соревнований. Именно в нём прописаны все, даже малейшие, нюансы относительно строительства автомобиля, объёма его силового агрегата, размеров шин и так далее.
Нельзя не отметить и тот факт, что изменения в регламент вносятся ежегодно. Считается, что наибольшее их количество было внедрено в 2009 году. Тогда перед инженерами всех команд возникла задача построить, по сути, новые автомобили. Результатом таких нововведений стали кардинальные перемены в расстановке сил соревнований, когда скоростные, успешные команды перешли в число аутсайдеов, а на их место пришли достаточно медленные представители гонок.
В комплектацию болида входит около 80 тысяч элементов. Основанием является так званый монокок, при производстве которого используется углепластик либо карбон. Отметим, что каждый болид Формулы 1 имеет, как правило, три отдельных монокока. В передней его части находится кресло пилота, выполненное сугубо под конкретного водителя, и В задней части устанавливается коробка передач, мотор, деформируемый топливный бак и выхлопная система.
Очень важную роль для каждого болида играют аэродинамические элементы, которые обеспечивают прижимную силу. К ним относятся задние и передние антикрылья, выполненные из углепластика. Помимо всего этого, для авто также необходима электроника, зеркала, кабели, рычаги подвески и так далее. Всё это в совокупности стоит немалых денег.
Очень многих интересует вопрос о том, сколько стоит болид Формулы 1. Цена зависит во многом от того, какая команда выполняла сборку. Как показывает практика, у небольших команд болид обходится в несколько сотен тысяч долларов, в то время как более крупным на него необходимо по несколько миллионов. Дорого обходится и текущее содержание автомобилей, которое доходит до отметки в 20 миллионов долларов за сезон, за который болид проходит около восьми тысяч километров. Вот и получается, что некоторым командам один километр обходится не менее чем в 500 долларов.
В последние выходные марта, после четырех месяцев перерыва, лучшие водители планеты вновь завели двигатели своих болидов в рамках первого этапа нового сезона Формула 1 — Гран-При Австралии. Чемпионат 2017 года обещает стать более зрелищным, благодаря новым правилам и техническим регламентам, которые приведут к большему количеству обгонов, и новым скоростным .
Одними из самых интересных нововведений являются изменения в конструкциях болидов, среди которых более широкие шины и крылья, предназначенные для улучшения прижимной силы и максимального сцепления с трассой, что и обеспечивает более высокие скорости во время прохождении поворотов.
Новые болиды Формула 1, появившиеся в этом году на стартовой решетке в Мельбурне, не похожи на ранние автомобили Alfa Romeo с гонок 1950 года, или болиды, на которых легендарный Джеки Стюарт стремился к своим победам в 60-70 годах. Сегодня они длиннее, ниже, быстрее, и оснащены огромным количеством : от активных подвесок до различных систем контроля устойчивости.
Взгляните, как развивались гоночные болиды Формула 1 на протяжении последних шести десятилетий:
Чемпионат мира Formula 1 официально стартовал в 1950 году, и автомобили тех лет было бы совсем трудно узнать современному болельщику. В первом сезоне гонок болидам марки Alfa Romeo не было равных.
Фото: Гран-При Великобритании, Сильверстоун (1950)К середине 1950-х годов в правилах гонок появились ограничения объёма двигателя, хотя на тот момент у команд была возможность использовать в двигателях турбины и всевозможные нагнетатели. В 1958 году новые правила обязали команды и их автомобили сжигать стандартное бензиновое топливо, вместо спиртового, которое использовали в те годы.
Фото:
Стирлинг Мосс за рулём болида Cooper на трассе в Гудвуде
В 1968 году в попытках улучшить аэродинамические характеристики, среди команд было популярно использование огромных задних крыльев, установленных на высоких стойках. По словам историка автоспорта Дона Каппса, эта идея была позаимствована из американо-канадских гонок Can-Am. Тот год стал особенно трагичным, и унёс жизни пяти пилотов. В скором времени руководство чемпионата запретило высокие крылья и ввело новые правила безопасности.
Фото:
Роб Уокер за рулём болида Lotus на Гран-При Германии
1970-е годы подарили Formula 1 более привычный формат с большим количеством технологических новшеств и возросшей скоростью. В 1978 году гонщик Марио Андретти выиграл чемпионат Formula 1 за рулём потрясающего Lotus 79 — болида, который использовал новую аэродинамику, эффективно превращая нижнюю часть автомобиля в эквивалент огромного крыла для дополнительной прижимной силы.
Фото:
Болид Lotus 79
RS01 стал первым современным болидом, на котором был установлен турбокомпрессор, хоть согласно правилам это разрешалось сделать еще более 10 лет назад. Первоначальные проблемы с надежностью технологии подарили автомобилю прозвище «желтый чайник» из-за периодически выпускаемых облаков белого дыма. В 1979 году болид проявил себя в полной мере, после чего технологию «турбо» быстро приняли на вооружение и другие команды.
Фото:
Болид Renault RS01, Лонг-Бич, Калифорния, 1978 год
В 1981 году болид Джона Уотсона — MP4 возможно не выглядел революционно, но был первым гоночным болидом, сделанным как цельный композитный монокок из углеродного волокна, а не из металла. Такая конструкция сделала автомобиль невероятно легким, жестким и сильным. Несмотря на обеспокоенность командами вопросами безопасности при столкновениях, такое решение быстро стало стандартом при построении гоночных болидов.
В 1983 году руководством гонок был полностью запрещен экстремальный прижимной граунд-эффект , в связи с чем на болидах, подобных Brabham BMW BT52 Нельсона Пике, были модифицированы нижняя и боковые стороны. К тому времени в автомобилях устанавливались прожорливые турбо-двигатели, поэтому в гонки были повторно введены пит-стопы для дозаправок. Просуществовали они, впрочем, недолго, и были запрещены вновь в 1984 году.
80-е годы были эрой «турбо». К 1986 году мощность моторов стала рекордно высокой, и в некоторых версиях превышала 1300 лошадиных сил. В попытках обуздать безумную силу двигателей болидов Формула 1, и сделать гонки более безопасными, к концу 80-х были введены ограничения на допустимое давление турбин, а в 1989 году турбодвигатели были запрещены полностью. Двигатели вернулись к внушительным объёмам в 3,5 литра с технологиями в 8-12 цилиндров.
Фото:
легендарный пилот Айртон Сенна в своем McLaren MP4 / 5 на Гран При Великобритании 1989 года.
Прошло почти десятилетие без трагических событий в гонках, когда выдающийся гонщик Айртон Сенна на своем Williams FW16 погиб в результате аварии на Гран-При Сан-Марино в 1994 году. К тому году команды широко использовали электронику в конструкции болидов, оснащая автомобили системами активной подвески, рулевым усилением и полуавтоматичечской коробкой передач, и уменьшая тем самым роль пилота в гонке. Смерть Сенны спровоцировала очередной ряд технических запретов со стороны руководства чемпионата.
К концу 2000-х годов благодаря равномерно подобранным и надежным автомобилям, гонки постепенно теряли былую динамику и становились скучны для зрителей. В ответ на это, руководство вновь обновило правила, уменьшив обороты двигателя и позволив регулируемым крыльям изменять аэродинамику во время гонки.
Фото:
Болид Ferrari F150 во время тестов на трассе имени Рикардо Тормо в Испании.
2014 год ознаменовался переходом на более скромные 1,6-литровые двигатели с турбонаддувом и шестью цилиндрами. При этом командам было разрешено использовать более продвинутые системы рекуперации кинетической энергии KERS, которые во время торможения накапливали энергию крутящегося колеса, чтобы после использовать её во время ускорений.
Фото:
Болид RB10 команды на зимних тестах в Херес-де-ла-Фонтера, Испания.
В сезоне 2017 года особое внимание со стороны руководства гонок уделяется обгонам, в связи с чем связаны отмены различных аэродинамических ограничений для команд. Новые болиды Формула 1 стали еще ниже, более обтекаемы, и «переобуты» в широкие покрышки, что позволяет им становиться быстрее в поворотах, и делать гонки более захватывающими для зрителей. MP4-X, управлять которым пилот сможет даже без руля. Такой э кстремальный концепт трудно себе представить в настоящее время, но последние 60 лет показывают, что технологии Formula 1 не долго стоят на месте.
Фото:
электрический концепт-болид McLaren MP4-X.
По материалам: Wired
У Вас нашлось дополнение к информации в статье или Вы заметили ошибку? Пожалуйста, напишите нам об этом в комментариях ниже.
