Машины Формулы 1 – все, что вам нужно знать о них
Содержание
Автомобили Формулы 1 – это физическое воплощение последних достижений в автомобильной сфере. Наблюдение за гонками само по себе дает нужную дозу азарта, но настоящие фанаты знают, что самые важные вещи происходят за пределами трассы. Инновации, испытания, инженерная борьба за то, чтобы автомобиль стал быстрее даже на 1 км / ч.
Все это означает, что гонки – это лишь малая часть того, что такое Формула 1.
А вы? Вы когда-нибудь задумывались, как строится болид Формулы-1? Каковы его характеристики и почему он достигает такой огромной скорости? Если да, то вы попали в нужное место.
Обо всем вы узнаете из статьи.
Автомобиль Формулы 1 – основные элементы конструкции
Формула 1 построена вокруг нескольких ключевых элементов. Рассмотрим каждую из них отдельно.
Монокок и ходовая часть
Конструкторы автомобиля подгоняют все элементы под его основную часть – шасси, центральным элементом которого является так называемая монокок Если бы у автомобиля Формулы 1 было сердце, оно было бы здесь.
Монокок весит примерно 35 кг и выполняет одну из важнейших задач – защитить здоровье и жизнь водителя. Поэтому конструкторы прилагают все усилия, чтобы выдержать даже критические столкновения.
Также в этой области автомобиля есть топливный бак и аккумулятор.
Однако монокок лежит в основе автомобиля еще по одной причине. Именно там конструкторы собирают основные элементы автомобиля, такие как:
- привод,
- коробки передач,
- стандартные зоны измельчения,
- передняя подвеска).
Теперь перейдем к основным вопросам: из чего состоит монокок? Как это устроено?
Основа – это алюминиевый каркас, т.е. сетка, по форме мало отличающаяся от сотовой. Затем конструкторы покрывают этот каркас не менее 60 слоями гибкого углеродного волокна.
Это еще только начало работы, потому что затем монокок проходит ламинирование (600 раз!), Отсос воздуха в вакууме (30 раз) и окончательное отверждение в специальной печи – автоклаве (10 раз).
Кроме того, большое внимание дизайнеры уделяют боковым зонам смятия. В этих местах болид Формулы 1 особенно уязвим для столкновений и различных аварий, а потому требует дополнительной защиты. Он по-прежнему находится на уровне монокока и представляет собой дополнительный 6-миллиметровый слой углеродного волокна и нейлона.
Второй материал также можно встретить в бронежилетах. Он обладает свойствами поглощения кинетической силы, поэтому он также отлично подходит для Формулы 1. Он также встречается в другом месте автомобиля (например, в подголовнике, который защищает голову водителя).
приборная панель
Подобно тому, как монокок является центральным элементом всего автомобиля, кабина является центром монокока. Конечно, это также место, откуда водитель управляет транспортным средством. Следовательно, в кабине присутствуют три вещи:
- кресло,
- руль,
- педали.
Еще одна важная особенность этого элемента – герметичность. Вверху кабина шириной 52 см – ровно настолько, чтобы поместиться под руки водителя. Однако чем он ниже, тем уже. На высоте ног ширина кокпита всего 32 см.
Почему такой проект?
По двум очень важным причинам. Прежде всего – тесная кабина обеспечивает водителю гораздо большую безопасность и защиту от перегрузок. Во-вторых, это делает автомобиль более аэродинамичным и лучше распределяет вес.
Наконец, стоит добавить, что автомобиль F1 управляется практически лежа. Водитель сидит под наклоном, ступни выше бедер.
Руль
Если вам кажется, что рулевое колесо Формулы-1 не сильно отличается от рулевого колеса стандартного автомобиля, вы ошибаетесь. Дело не только в форме, но и в функциональных кнопках и других важных вещах.
Прежде всего, дизайнеры создают руль индивидуально под конкретного водителя. Берут слепок его сжатых рук, а затем на этой основе и с учетом предложений раллийного гонщика готовят конечный продукт.
По внешнему виду рулевое колесо автомобиля напоминает несколько упрощенный вариант приборной панели самолета. Это потому, что он имеет множество кнопок и ручек, которые водитель использует для управления различными функциями автомобиля. Кроме того, в его центральной части расположен светодиодный дисплей, а по бокам – ручки, которые, конечно же, не могли отсутствовать.
Что интересно, задняя часть руля тоже функциональна. Чаще всего сюда помещают сцепление и подрулевые переключатели, но некоторые водители также используют это место для дополнительных функциональных кнопок.
гало
Это относительно новое изобретение в Формуле 1, поскольку оно появилось только в 2018 году. Что такое? Система Halo отвечает за защиту головы водителя при аварии. Он весит примерно 7 кг и состоит из двух частей:
- титановый каркас, который окружает голову всадника;
- дополнительная деталь, поддерживающая всю конструкцию.
Хотя описание не впечатляет, Halo на самом деле чрезвычайно надежен. Он выдерживает давление до 12 тонн. Для иллюстрации – это одинаковый вес для полутора автобуса (в зависимости от типа).
Автомобили Формулы 1 – элементы вождения
Вы уже знаете основные элементы конструкции автомобиля. Теперь пришло время изучить тему работающих компонентов, а именно:
- подвески,
- шины
- тормоза.
Рассмотрим каждую из них отдельно.
Подвеска
В автомобиле Формулы 1 к подвеске предъявляются несколько иные требования, чем у автомобилей на обычных дорогах. Прежде всего, он не предназначен для обеспечения комфорта при вождении. Вместо этого предполагается сделать:
- машина была предсказуемой
- работа покрышек была соответствующей,
- аэродинамика была на высшем уровне (об аэродинамике мы поговорим позже в статье).
Кроме того, долговечность – важная особенность подвески F1. Это связано с тем, что во время движения они подвергаются воздействию огромных сил, которые им необходимо преодолеть.
Что касается компонентов подвески, то можно выделить три основных типа:
- внутренние (включая пружины, амортизаторы, стабилизаторы);
- внешние (включая оси, подшипники, опоры колес);
- аэродинамические (коромысла и рулевой механизм) – они немного отличаются от предыдущих, потому что в дополнение к механической функции они создают давление.
В основном, для производства подвески используются два материала: металл для внутренних компонентов и углеродное волокно для внешних компонентов. Таким образом дизайнеры увеличивают долговечность всего.
Подвеска в F1 – довольно сложная тема, потому что из-за высокого риска поломки она должна соответствовать строгим стандартам FIA. Однако мы не будем здесь подробно останавливаться на них.
Шины
Мы подошли к одной из самых простых проблем в гонках Формулы-1 – шинам. Это довольно обширная тема, даже если мы остановимся только на самых важных вопросах.
Возьмем, к примеру, сезон 2020 года. У организаторов было 5 типов шин для сухой и 2 для мокрой трассы. В чем разница? Что ж, у покрышек для сухой трассы протектора нет (другое их название – слики). В зависимости от смеси производитель маркирует их символами от С1 (самая твердая) до С5 (самая мягкая).
Позже официальный поставщик шин Pirelli выберет 5 типа из доступного пула из 3 составов, которые будут доступны командам во время гонки. Помечает их следующими цветами:
- красный (мягкий),
- желтый (средний),
- белый (жесткий).
Из физики известно, что чем мягче смесь, тем лучше адгезия. Это особенно важно при прохождении поворотов, поскольку позволяет водителю двигаться с большей скоростью. С другой стороны, преимущество более жесткой шины – долговечность, благодаря которой автомобилю не нужно так быстро спускаться в коробку.
Что касается покрышек для мокрой трассы, то два доступных типа шин различаются в первую очередь своей дренажной способностью. У них есть цвета:
- зеленый (при небольшом дожде) – расход до 30 л / с при 300 км / ч;
- синий (для сильного дождя) – расход до 65 л / с при 300 км / ч.
Также существуют определенные требования к использованию шин. Если, например, гонщик выходит в третий квалификационный раунд (Q3), он обязан стартовать на шинах с лучшим временем в предыдущем раунде (Q2). Еще одно требование – каждая команда должна использовать не менее 2 составов шин за гонку.
Однако эти условия применимы только к шинам для сухой гусеницы. Они не действуют во время дождя.
Hamulce
На головокружительной скорости также необходимы тормозные системы с правильным усилием. Насколько велик? Настолько, что нажатие на педаль тормоза вызывает перегрузки до 5G.
Кроме того, в автомобилях используются карбоновые тормозные диски, что является еще одним отличием от традиционных автомобилей. Диски из этого материала намного менее прочные (хватает примерно на 800 км), но и легче (вес около 1,2 кг).
Их дополнительная, но не менее важная особенность – 1400 вентиляционных отверстий, которые необходимы, потому что снимают критические температуры. При торможении колесами они могут доходить до 1000 ° C.
Формула 1 – двигатель и его характеристики
Пришло время для того, что тиграм больше всего нравится, двигателя Формулы 1. Давайте посмотрим, из чего он состоит и как работает.
Что ж, вот уже несколько лет автомобили оснащаются 6-литровыми гибридными двигателями V1,6 с турбонаддувом. Они состоят из нескольких основных частей:
- двигатель внутреннего сгорания,
- два электродвигателя (МГУ-К и МГУ-Х),
- турбокомпрессоры,
- аккумулятор.
Сколько лошадей у Формулы 1?
Объем двигателя небольшой, но пусть это вас не вводит в заблуждение. Привод достигает мощности около 1000 л.с. Двигатель внутреннего сгорания с турбонагнетателем выдает 700 л.с., а дополнительные 300 л.с. вырабатываются двумя электрическими системами.
Все это находится сразу за монококом и, помимо очевидной роли привода, также является конструктивной частью. В том смысле, что механики прикрепляют к двигателю заднюю подвеску, колеса и коробку передач.
Последний важный элемент, без которого не смог бы обойтись силовой агрегат, – это радиаторы. В машине их три: два больших по бокам и один поменьше сразу за водителем.
Горение
В то время как размер двигателя Формулы 1 ненавязчив, расход топлива – совсем другое дело. В наши дни автомобили сжигают около 40 л / 100 км. Для обывателя такая цифра кажется огромной, но по сравнению с историческими результатами она довольно скромная. Первые машины Формулы 1 потребляли даже 190 л / 100 км!
Уменьшение этого позорного результата частично связано с развитием технологий, а частично – с ограничениями.
Правила FIA гласят, что автомобиль F1 в одной гонке может потреблять максимум 145 литров топлива. Дополнительным любопытством является тот факт, что с 2020 года в каждой машине будет по два расходомера, контролирующих количество топлива.
Частично внесла свою лепту Феррари. Сообщается, что Формула 1 этой команды использовала серые зоны и, таким образом, обходила ограничения.
Напоследок упомянем топливный бак, потому что он отличается от стандартного. Какие? Прежде всего, материал. Производитель делает танк так, как если бы он делал это для военной промышленности. Это еще один фактор, влияющий на безопасность, поскольку утечки сведены к минимуму.
коробка передач
Тема привода тесно связана с коробкой передач. Его технология изменилась в то же время, когда F1 начал использовать гибридные двигатели.
Что для него характерно?
Это 8-ступенчатая, полуавтоматическая и секвентальная. Кроме того, он отличается высочайшим в мире уровнем развития. Водитель переключает передачи за миллисекунды! Для сравнения – такая же операция у самых быстрых обычных автовладельцев занимает не менее нескольких секунд.
Если вы в теме, то наверняка слышали поговорку, что в автомобилях нет задней передачи. Это правда?
Не.
Каждый привод F1 имеет передачу заднего хода. Более того, его присутствие требуется в соответствии с правилами FIA.
Формула 1 – перегрузки и аэродинамика
Мы уже упоминали о перегрузках на тормозах, но мы вернемся к ним по мере развития темы аэродинамики.
Главный вопрос, который с самого начала немного скрасит ситуацию, – это принцип сборки автомобиля. Что ж, вся конструкция работает как перевернутое крыло самолета. В том смысле, что вместо того, чтобы поднимать автомобиль, все строительные блоки создают прижимную силу. Кроме того, они, конечно же, минимизируют сопротивление воздуха во время движения.
Прижимная сила – очень важный параметр в гонке, потому что она обеспечивает так называемое аэродинамическая тяга, облегчающая прохождение поворотов. Чем он больше, тем быстрее водитель проедет поворот.
А когда повышается аэродинамическая тяга? Когда скорость увеличивается.
На практике, если вы ведете машину на газе, вам будет легче пройти поворот, чем если бы вы были осторожны и сбрасывали газ. Это кажется нелогичным, но в большинстве случаев это именно так. На максимальной скорости прижимная сила достигает 2,5 тонны, что значительно снижает риск заноса и других неожиданностей при прохождении поворотов.
С другой стороны, у аэродинамики автомобиля есть обратная сторона – отдельные элементы создают сопротивление, которое замедляет (особенно на прямых участках трассы).
Ключевые элементы аэродинамического дизайна
В то время как конструкторы прилагают все усилия, чтобы весь автомобиль F1 соответствовал основной аэродинамике, некоторые элементы дизайна существуют только для создания прижимной силы. Это о:
- переднее крыло – оно первым соприкасается с воздушным потоком, поэтому самое главное. Вся концепция начинается с него, потому что он организует и распределяет все сопротивление между остальной частью машины;
- боковые элементы – они выполняют самую тяжелую работу, потому что собирают и организуют хаотичный воздух от передних колес. Затем они отправляют их на впускные отверстия для охлаждения и в заднюю часть автомобиля;
- Заднее крыло – собирает воздушные форсунки от более ранних элементов и использует их для создания прижимной силы на задней оси. Кроме того (благодаря системе DRS) он снижает сопротивление на прямых участках;
- пол и диффузор – сконструированы таким образом, чтобы создавать давление с помощью воздуха, протекающего под автомобилем.
Развитие технической мысли и перегрузки
Все более совершенная аэродинамика увеличивает не только характеристики автомобилей, но и стресс, испытываемый водителями. Не нужно быть экспертом по физике, чтобы знать, что чем быстрее машина поворачивает в поворот, тем больше сила, действующая на нее.
То же самое и с человеком, сидящим в машине.
На трассах с самыми крутыми поворотами перегрузки достигают 6G. Это много? Представьте, если кто-то давит на вашу голову с силой 50 кг, и мышцы шеи должны с этим справиться. Именно с этим и сталкиваются гонщики.
Как видите, к перегрузкам нельзя относиться легкомысленно.
Грядут перемены?
Есть много признаков того, что в ближайшие годы в аэродинамике автомобилей произойдет революция. С 2022 года на трассах F1 появится новая технология, использующая эффект всасывания вместо давления. Если это сработает, усовершенствованный аэродинамический дизайн больше не понадобится, и внешний вид автомобилей кардинально изменится.
Но так ли это будет на самом деле? Время покажет.
Сколько весит Формула 1?
Вы уже знаете все самые важные части автомобиля и, вероятно, хотите знать, сколько они весят вместе. Согласно последним правилам, минимальный разрешенный вес автомобиля составляет 752 кг (включая водителя).
Формула 1 – технические данные, то есть сводка
Есть ли лучший способ подытожить статью об автомобиле F1, чем подборка наиболее важных технических данных? В конце концов, они дают понять, на что способна машина.
Напомним все, что нужно знать об автомобиле F1:
- двигатель – гибридный V6 с турбонаддувом;
- емкость – 1,6 л;
- мощность двигателя – ок. 1000 л.с.;
- разгон до 100 км / ч – около 1,7 с;
- максимальная скорость – смотря как.
Почему «это зависит от обстоятельств»?
Потому что в случае с последним параметром у нас есть два результата, которых добилась Формула 1. Максимальная скорость в первом составила 378 км / ч. Этот рекорд был установлен в 2016 году на прямой Валттери Боттасом.
Однако был также еще один тест, в котором автомобиль, управляемый ван дер Мерве, преодолел барьер в 400 км / ч. К сожалению, рекорд не был признан, так как он не был достигнут в двух заездах (с ветром и против ветра).
Резюмируем статью ценой машины, потому что это тоже интересная диковинка. Чудо современного автомобилестроения (в пересчете на отдельные детали) стоит чуть более 13 миллионов долларов. Однако учтите, что это цена без учета затрат на развитие технологий, а больше всего стоит инновация.
Суммы, потраченные на исследования, достигают многих миллиардов долларов.
Испытайте машины Формулы 1 самостоятельно
Вы хотите испытать, каково это – сесть за штурвал автомобиля и почувствовать его мощь? Теперь ты можешь это сделать!
Ознакомьтесь с нашим предложением, которое позволит вам стать гонщиком F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
