|
ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ, ПРЕДМЕТОВ ВОКРУГ НАС
Машина Формулы-1. История изобретения и производства
Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас "Формула-1" (англ. FIA Formula One World Championship) - чемпионат мира по кольцевым автогонкам на автомобилях с открытыми колесами. Чемпионат мира Формулы-1 проводится каждый год и состоит из отдельных этапов (имеющих статус Гран-при). В конце года выявляется победитель чемпионата. В Формуле-1 соревнуются как отдельные пилоты, так и команды. Пилоты соревнуются за титул чемпиона мира, а команды - за Кубок конструкторов. Команды, участвующие в гонках Формулы-1, используют на гран-при болиды (гоночные автомобили) собственного производства. Таким образом, задачей команды является не только нанять быстрого и опытного пилота и обеспечить грамотную настройку и обслуживание машины, но и вообще "с нуля" спроектировать и сконструировать болид. Но бывают и исключения. Например, шасси команд Red Bull Racing и Scuderia Toro Rosso были очень похожи, почти идентичны, вплоть до 2009 года. Они были спроектированы и изготовлены компанией Red Bull Technology (болиды Торо Россо создавались на базе Минарди и имели существенные отличия от основной конюшни, а какое-то время продолжали выступать с устаревшими двигателями V10, с измененным рестриктором воздухозаборника), так как обе команды и компания-изготовитель принадлежат концерну Red Bull GmbH. Поскольку команды строят болиды по собственным технологиям и ввиду высокой конкуренции команд, в Формуле-1 постоянно рождаются оригинальные технические решения, что ведет к прогрессу как гоночных болидов, так и дорожных автомобилей.
В 1894 году состоялись первые в истории автомобильные гонки по трассе Париж - Руан длиной 127 километров. К участию в них допускались автомобили с любыми двигателями. Заявки подали 102 гонщика. Однако только 21 автомобиль сумел взять старт (14 из них имели двигатели внутреннего сгорания, 7 - паровые двигатели), а закончили гонку только 13 бензиновых и 2 паровых автомобиля. Первый приз поделили "Панар" Левассора (который сам вел машину) и "Пежо" с двигателями Даймлера. Они показали среднюю скорость 20,5 километров в час. Гонки "Формулы-1" стартовали в 1950-е годы. Сегодня машина этого класса стоит порядка 6000000 долларов. Болид "Формулы-1" - компьютер на колесах, мощности которого вполне хватит, чтобы обеспечить полет "Шаттла". Бортовая ЭВМ непрерывно фиксирует более 100 параметров. Часть информации она оставляет в своей оперативной памяти, остальную по телеметрии передает на стационарный компьютер в боксе. С его помощью механики и инженеры следят за основными параметрами двигателя - оборотами, температурой, давлением, расходом горючего, а также оценивают другие критичные характеристики - например, температуру подвески правого заднего колеса. В общем, бортовой компьютер его помощник и друг. Но не единственный, конечно. Не забывают о пилоте и в боксах. Время от времени следуют команды по радио типа: "Мика, увеличь подачу горючего на единицу..." Или: "Дэвид, на следующем круге меняем колеса..." И команды эти безукоснительно выполняются гонщиками, которые понимают: все обсчитано, со стороны виднее... Гоночные автомобили создаются на основе новейших технологий. Эти технологии впоследствии часто используются на обычных автомобилях. Так, дисковые тормоза и турбонаддув впервые были испытаны на гоночных автомобилях.
Корпус машин "Формулы-1" делают из сверхлегких материалов, в которые, например, входят углеродные волокна. Базовая структура не зависит от дизайнера и состоит из трех основных узлов: кокпита, передней и задней подвесок с колесами и двигателя, сблокированного с коробкой передач. Одновременно двигатель служит и несущим элементом конструкции. Основная часть передней подвески спрятана под носовым обтекателем. Он служит не только для улучшения аэродинамики. Вмонтированная в него толстая прочная стенка предохраняет ноги пилота в случае столкновения машины с каким-либо препятствием на трассе. При отделке кузова обращают внимание даже на малейшие детали, способные помешать достижению максимальной скорости. Обтекаемая форма - результат кропотливых поисков инженеров и многократных тестов в аэродинамической трубе. Она значительно уменьшает сопротивление воздуха при высоких скоростях, а болиды на прямых едут быстрее трехсот километров в час, что позволяет снизить потребляемую мощность и расход горючего и, конечно же, в результате увеличить скорость. Для того чтобы машина не теряла устойчивость на высоких скоростях сзади к корпусу крепится антикрыло. Переднее антикрыло обеспечивает машине прижимную силу. Мощность гоночного двигателя - 850-900 лошадиных сил. Весит такой мотор около 150 килограммов, поскольку максимально облегчен за счет применения высококачественного алюминия для цилиндров, всевозможных легких, но прочных материалов для других деталей. Жизнь мотора при сумасшедших гоночных нагрузках не очень долгая. Перед началом сезона и между гонками пилот-тестер проезжает сотни километров. На трассе за ним бдительно следит неподкупный модуль и все записывает в свой электронный "кондуит". Поэтому при малейшем "чихе" двигателя команда тут же запускает программу его тестирования. И если какой-то из диагностических тестов показывает, что в двигателе что-то не так, он тут же снимается, пакуется в красивый алюминиевый контейнер и отправляется производителю. А на автомобиль ставят запасной. Во время гонки команде остается лишь молиться, чтобы с двигателем ничего не случилось. Его смена исключена. Другое дело шины. На рубеже 1950-1960-х годов конструкторы гоночной техники поняли, насколько важно для скоростного автомобиля сцепление колес с дорогой. Почти полтора десятка лет с тех пор гоночные шины толстели и пухли не по дням, а по часам, пока, наконец, ширина профиля не превысила диаметр. Но тут вмешалась ФИА и ограничила размеры гоночных покрышек, повернув тем самым мысли шинных инженеров с экстенсивного на интенсивный путь. Ведь увеличить сцепление колес с дорогой можно не только за счет большего пятна контакта, но и применяя материалы большей вязкости. Так к началу 1980-х годов появились сверхмягкие шины. Все гоночные шины похожи друг на друга больше, чем близнецы. Единственное отличие - на протектор некоторых нанесен рисунок, в то время как у других (их большинство) ровная матово-черная поверхность. Это так называемые слики - логический результат поисков увеличения максимального пятна контакта шины с поверхностью трассы. Появившиеся в 1970 году (до этого считалось, что рисунок способствует охлаждению покрышки), они теперь применяются повсеместно - не только в "Формуле-1", но и на любых других гоночных автомобилях. Понятно, что преимущества сликов могут проявиться лишь на сухой трассе. Едва пойдет дождь, как автомобиль на таких шинах превращается в настоящую "корову на льду". Для сырой погоды используется "дождевая" резина с канавками, ускоряющими расставание шины с влагой. Современная покрышка имеет бескамерную радиальную конструкцию с каркасом из нейлонового корда различной толщины. Кордовые волокна герметизированы слоем резины, чтобы предотвратить их взаимное трение, при котором выделяется тепло. Беговая дорожка изготовлена из смеси натурального и синтетического каучука, сажи, масел и смол. Точный состав строго засекречен.
Конструкторам удалось так подобрать состав резиновой смеси, что шина буквально прилипает к трассе. Однако, как легко догадаться, такая резина недолговечна. Не потому, конечно, что действительно липнет к асфальту. Разогреваясь во время гонки, а оптимальная рабочая температура покрышки - в пределах 100 градусов Цельсия, смесь подвергается воздействию химических реакций, в свою очередь, еще более повышающих температуру внутри шины - свыше 120 градусов. Это приводит к тому, что покрышка как бы "закипает", начинает пузыриться и, в конце концов, разламывается на куски. Еще в 1980-е годы остановки для смены колес были, в общем, случайными. Пилот заезжал в боксы на "пит-стоп", только если повредил шины во время столкновения с другим автомобилем, или съехал с трассы и на покрышки налипла грязь, или во время резкого торможения асфальт, как рашпилем, стер резину с заклинившего колеса. Но с появлением шин разной жесткости менеджеры смекнули, что вместо одного комплекта более твердых и долговечных покрышек можно использовать мягкие сверхскоростные шины, заменив их в ходе гонки. Это дало выигрыш в несколько секунд, однако привнесло в соревнования дополнительный драматизм. Для обслуживания автомобилей в боксах с 1994 года занято около двадцати человек. По три механика занимаются с каждым колесом, двое работают с домкратами спереди и сзади автомобиля, один поддерживает связь с пилотом, трое заправляют болид, двое дежурят с огнетушителями. Такая бригада меняет все четыре колеса и заливает в бак несколько десятков литров горючего за 10-12 секунд. Лучшее время замены колес (дозаправка тогда еще не была разрешена) было показано механиками "Макларена" в 1991 году - 4,28 секунды! Однако до боксов еще нужно добраться - снизить скорость, заехать на "пит-лайн" ("гаражный переулок"), потом вновь выбраться на трассу, пропустив мчащихся по ней соперников. В результате "пит-стопа" пилот теряет в общей сложности от 20 секунд до минуты (в зависимости от конфигурации трассы). Поэтому выигрыш от применения двух комплектов мягкой резины должен быть более тридцати секунд, иначе не стоит и огород городить. Обилие разновидностей гоночной резины и возможность замены ее в ходе гонки привели и к отрицательным результатам. Во-первых, въезд-выезд из боксов означает известный риск и для гонщиков, и для механиков. Но главное - резко возросла стоимость "шинного сервиса". Пилотов "Формулы-1" иногда называют гладиаторами. Действительно, риск получить увечье на трассе, а то и погибнуть, достаточно велик. Для того чтобы его максимально снизить, кокпит болида делают из особо прочных материалов. Часто во время трансляции гонок можно видеть, как при ударе в отбойник разлетаются в сторону колеса, куски корпуса машины. Кажется, пилоту не спастись, но он жив и здоров благодаря спасительному кокпиту. Большое значение для безопасности пилота имеет его одежда. На заре чемпионатов мира, в 1950-е годы, одежда могла предохранить гонщика разве что от... легкого ветерка. Сегодняшние одежды формулистов больше напоминают одежду космонавта или пилота сверхзвукового истребителя. Стандарты Международной автофедерации, касающиеся максимального обеспечения безопасности гонщика, очень строги.
Шлем, который из простого головного убора, сделанного из папье-маше и сохранявшего, скажем, прическу, превратился в грозную защиту, превосходящую в эффективности и стальные шлемы средневековых рыцарей. Сегодняшние шлемы весят около 1,2 килограмма и втрое легче первых моделей, которые появились в 1968 году и изготавливались из фибергласа. Прозрачное забрало из материала LEXAN, в 1992 году заменившего стекло, выдерживает лобовой удар камня, пущенного со скоростью 500 километров час.
В современный гардероб пилота входит и страховочный "хомут", необходимый при перегрузках (до 4,5 g), возникающих на длинных, быстрых поворотах, где плохо тренированный пилот свободно может порвать мышцы шеи. Подшлемник ("балаклава") сделан из огнеупорной ткани. Нижнее белье и комбинезон сделаны из огнезащитного материала NOMEX - единственного разрешенного к использованию в "ателье" "Формулы-1". NOMEX гарантирует безопасность гонщика в ацетиленовом пламени: температура 700 градусов Цельсия в течение минимум 20 секунд! Даже нитки, которыми сшит комбинезон, сделаны из NOMEX. Перчатки также из NOMEX с ладонью, отделанной кожей, обеспечивающей оптимальное сцепление с замшей руля; они сидят в обтяжку и крепятся на руке с помощью ремешков VELCRO. Гоночные ботинки сшиты из кожи и обтянутые, конечно же, NOMEX, имеют к тому же пенистые протекторы для защиты от ударов в кокпите. Подошва сделана из сильно спрессованной резины. У каждого гонщика есть свои любимые трассы, где ему легче всего проявить свои лучшие качества. Есть легендарная трасса в Монте-Карло, на которой мечтает победить любой гонщик. И есть самая современная трасса, построенная на исходе XX века. Трасса "Формулы-1" в малазийском Сепанге - стерильное супертехнологичное сооружение, мало похожее на классические трассы вроде Нюрбургринга или Сильверстоуна. Великолепный автодром спроектировала немецкая фирма Германа Тильке "Tilke Engineering amp; Architecture". Сегодня она практически не имеет конкурентов в этой области. Малазийцы всего за три года завершили строительство гоночного кольца. Для этого пришлось вырубить на площади 250 гектаров банановые рощи. Вместо джунглей тут теперь трибуны с крышей, формой напоминающие банановые листья, колоссальный торговый центр и прочие радости цивилизации. Все это приправлено восточным гостеприимством, потрясающим сервисом и национальными амбициями. На строительство трассы потрачено 120 миллионов долларов. Михаэль Шумахер охарактеризовал трассу одним словом: "заковыристая". Здесь есть очень быстрые повороты, которые гонщики проходят "педаль в пол" на пятой передаче. И есть совсем медленные, преодолеваемые на второй. Есть две 800-метровые прямые, одна за другой, где скорость за 300 километров в час. Соответственно нагрузка на тормоза - огромная, как в Монце или на немецких трассах. Все команды и все гонщики виртуально тестировали трассу еще до первого прибытия в Малайзию в 1999 году: на компьютерных симуляторах. Рубенс Баррикелло сказал, что заранее выучил кольцо Сепанга с помощью обычной игровой приставки. Но реальность, как ей и полагается, оказалась сложнее, чем ее имитация. "Трасса выглядит более простой, чем она есть на самом деле, - говорил Ральф Шумахер после свободных заездов. - Повороты медленнее, чем они кажутся с виду, некоторые места на трассе очень скользкие". Вообще, мнение большинства гонщиков сводится к тому, что трасса техничная, трудная, но красивая и многообещающая. "Здесь есть несколько закрытых виражей, - объясняет Эдди Ирвайн, - в которых ты не видишь выхода из поворота. Плюс к тому есть очень длинные повороты. И поскольку здесь столько поворотов разных типов, очень трудно найти правильный баланс машины. С точки зрения физической нагрузки трасса оказалась не очень трудной, и в машине прохладнее, чем снаружи". Эдди, конечно, виднее, но после заездов гонщики вылезают из кокпитов в потемневших от влаги комбинезонах, словно только что плавали. А ведь дождя не было. Менеджеры команд, впрочем, не устают восхищаться инфраструктурой трассы в Сепанге. "Малайзия заслуживает самых высоких похвал, это кольцо XXI века", - говорил на пресс-конференции Эдди Джордан, владелец одноименной команды. Шеф "Макларена" Рон Денис был короток: "Трасса великолепна!" Автор: Мусский С.А.
▪ Суппорт ▪ Тостер
Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте
01.08.2026 Умные жилеты, спасающие от жары
01.08.2026 Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию
31.07.2026
▪ Какао улучшает остроту зрения ▪ Мобильная батарея I-O Data заряжает два устройства одновременно
▪ раздел сайта Начинающему радиолюбителю. Подборка статей ▪ статья Будет буря, мы поспорим... Крылатое выражение ▪ Какие события послужили причиной Первой мировой войны? Подробный ответ ▪ статья Обязанности работников и работодателей в сфере охраны труда ▪ статья Симметрирующие устройства антенн. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ статья По часам. Секрет фокуса
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua |
Рекомендуем интересные статьи раздела 
Смотрите другие статьи раздела 
Последние новости науки и техники, новинки электроники: