Формула 1

[Владимир Владимирович]

Все знают, что на современном руле болида Формулы 1 множество разных кнопочек и выключателей. Но зачем их так много? Давайте вместе с вами попытаемся разобраться.



Руль BMW Sauber 2006 года:

1. Ограничение скорости на питлейне
2. Увеличение дифференциала
3. Повышение оборотов двигателя
4. Передача вверх
5. Увеличение трекшн контроля
6. Переключатель режима нагрузки двигателя
7. Рычаг сцепления
8. Трекшн контроль
9. Обмен данными с командой во время нахождения на питлейне.
10. Блокировка трекшн контроля
11. Многофункциональный переключатель
12. Изменение топпливной смеси
13. Диагностика
14. Информация команде перед питстопом о необходимой настройке аэродинамических элементов
15. Сцепление
16. Переключатель режимов дифференциала
17. Радиообмен
18. Уменьшение трекшн контроля
19. Передача вниз
20. Уменьшение оборотов двигателя
21. Уменьшение дифференциала
22. Нейтральная передача
23. Выбор режимов меню дисплея.


Кокпит болида Формулы 1





Кокпит современного болида Ф1 - очень узкое пространство, при этом пилот должен чувствовать себя настолько комфортно, чтобы все его внимание было уделено исключительно гонке, в то время как он крепко привязан ремнями безопасности и постоянно испытывает перегрузки, такие как 5g при торможении и 4g при поворотах. Каждая кнопка или переключатель, находящиеся в кокпите, должны быть расположены наиболее близко и удобно к пилоту, так как из-за тугих ремней безопасности пилот имеет очень ограниченную подвижность. Также кокпит сжимает пилота сам по себе, поэтому некоторые пилоты даже одевают наколенники. Разработчики постоянно пытаются снизить центр тяжести болида, и так как сам болид весит около 600кг, а человек примерно 70кг, то пилот составляет важный фактор распределения массы. Это, как правило, означает, что пилоту приходится буквально лежать, а не сидеть, как привык обычный водитель.
Пилот "сидит" низко, и видимость резко ослабевает. А пилоты низкого роста могут видеть вообще только в зоне, находящейся выше передних колес. Так, например, во время подъезда к пит-стопу, вы можете наблюдать одного из механиков, специально держащего руку над местом, где должны находится передние колеса при остановке. Зеркала заднего вида должны быть отстроены под углом, который позволит видеть трассу сквозь задние антикрылья, но большинство пилотов отстраивают их так, что в основном все, что они видят, - это задние колеса.
Вокруг шеи пилота находится съемный подголовник. Это приспособление было впервые продемонстрировано в 1996 году и служит для защиты шеи при сотрясениях болида или при авариях.
Руль и педали



В 1996 г. Ferrari представили новый, "изощренный" руль, со встроенным монитором, на котором отображается абсолютно вся информация, которая ранее была видна только на приборном щитке. С тех пор эта идея была поддержана командами и развивается до сих пор.
Руль сделан из карбона и покрыт замшей. Из-за маленького кокпита, чтобы сесть или вылезти из болида, руль должен быть снят. Отсоединяется руль маленькой защелкой за ним. На самом руле находятся различные кнопки для переключения информации на мониторе или выставления установок. Например: включение задних огней, установка ограничения скорости, выключатель радиопереговорного устройства, аварийные включатели, кнопки регуляторов: сцепления, бензосмеси, электронного акселератора, дифференциала, баланса тормозов и пр.
С тыльной стороны руля находятся рычажки переключения скоростей. У всех пилотов, левый служит для переключения скорости на более низкую передачу, а правый, соответственно, - на следующую. Ниже рычагов переключения скоростей находятся два рычага выключения сцепления, хотя оба выполняют одну и ту же функцию.
Педали в Ф1 обычно разрабатываются под каждого пилота в отдельности. Например, некоторые используют большую педаль тормоза и маленькую газа, другие предпочитают такие педали, когда ноги полностью зафиксированы. Большинство используют левую педаль как тормозящую и имеют всего две педали. В то время те, кто используют правую педаль для тормоза имеют еще специальное пространство для "отдыха" левой ноги.
Шлемы и костюмы

Шлем в Ф1 в основном для безопасности, а не для индивидуальности пилота. Их делают из специального легкого прочного материала, и они проходят тесты на прочность, так же как и сами болиды. Каждый шлем стоит около $1500, уже раскрашенный и со встроенным радио. Проблема создания шлема заключается в том, что он должен быть в одно и тоже время очень прочным и, главным образом, легким, т.к. при поворотах (да и при любых нагрузках) тяжелый шлем будет сильно давить на шею. Как правило, шлем весит 1.2 кг и выполнен из стекловолокна. Обивка внутри шлема сделана из полистирола с подкладкой из номекса. "Стекло" (или, если хотите, маска) на шлеме предназначено для препятствия попадания посторонних предметов в шлем. Толщина такого "стекла" примерно 3мм. Также возможно вы замечали, что из левой стороны шлема идет трубочка, она предназначена для того, что бы пилот мог пить во время езды. При нажатии определенной кнопки, вода подается в шлем и пилот может позволить себе утолить жажду.
Костюм делается из 3-4 слоев термостойкого волокна (ароматического полиамида) и является огненепроницаемым. Он дает пилоту максимум 30 сек. что бы тот вышел из зоны огня. Ботинки и перчатки тоже выполнены из этого материала. На перчатках в районе ладони нашит слой замши, или кожи, для удобного управления рулем. Ботинки же имеют тонкий мягкий слой резины на подошве, для лучшего ощущения педалей. Вся экипировка проходит тесты в FIA. Одежда пилота должна выдерживать температуру в 800 градусов, по крайней мере, в течение 12 секунд. Шлем гонщика должен выдерживать температуру в 790 градусов в течение 11 секунд, а так же нагрузки в 300 g, в том числе при столкновении с острыми предметами. И, наконец, стекло шлема не должно быть повреждено предметами, летящие со скоростью 500 км/час.
Двигатель болида Формулы 1



Мотор Ф1 - наиболее сложный элемент всего болида, обладающий огромной мощностью и состоящий примерно из 1300 деталей, что и делает его настолько дорогостоящей единицей. Невообразимое количество оборотов (19000 об/мин) и колоссальные температуры вызывают проблему надежности мотора.
На данный момент все моторы имеют 8-цилиндровую систему, которая обеспечивает от 705 до 745 л.с.(лошадиных сил). Цилиндры сделаны из алюминиевого сплава. Для решения проблемы внутренней инерции некоторых компонентов их изготовили из керамики. Эти материалы настолько прочны, насколько требует этого конструкция мотора, и в то же время имеют маленький вес (95-100 кг весь мотор); это означает, что для их разгона требуется меньше силы, что в свое время идеально способствует низкой затрате горючего и высокой эффективности двигателя. Так же были попытки использовать другой материл - бериллий, но его надежность оказалась небольшой, и такой мотор не дал никаких улучшенных результатов.
Начиная с 2006 года в Формуле-1 используются четырёхтактные V-образные восьмицилиндровые двигатели без наддува с углом развала цилиндров 90°. Объём двигателя не должен превышать 2.4 литра. Максимальный диаметр цилиндра - 98 мм, что подразумевает минимальный ход поршня в 39.7 мм. В каждом цилиндре используется по два впускных и два выпускных клапана. Минимальная масса двигателя составляет 95 кг.
Однако поскольку переход на 8-цилиндровые двигатели произошёл довольно неожиданно и сопряжён с большими затратами, в 2006 и 2007 годах малобюджетным командам позволено использовать 10-цилиндровые моторы объёмом до 3.0 литров с ограничением оборотов и диаметра воздухозаборника.
Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Также запрещено подавать в двигатель что-либо, кроме воздуха и горючего. Впуск и выпуск изменяемой геометрии также запрещены. Каждый цилиндр может иметь только одну форсунку для впрыска топлива и только одну свечу зажигания.
Блок цилиндров и картер двигателя должны быть выполнены из сплавов алюминия. Коленвал и распредвалы должны быть сделаны из стали или чугуна. Толкатели клапанов должны быть выполнены из сплавов алюминия, а сами клапана - из сплавов на основе железа, никеля, кобальта или титана. Использование карбона и композитных материалов при производстве блока цилиндров, головки блока и клапанов запрещено.
Для запуска двигателя на пит-лейн и на стартовой решётке используется внешний стартёр (отдельное переносное устройство, не устанавливаемое на машину).
В настоящее время также налагаются ограничения на смену моторов каждым гонщиком на своём болиде: один установленный двигатель должен пройти два Гран-При (как квалификацию, так и гонку). Исключение из этого требования одно - если гонщик не финишировал в Гран-При, он имеет право на следующем Гран-При воспользоваться новым двигателем (для которого снова включается требование использовать на двух Гран-При). Нарушение требования (досрочная смена моторов) ведёт к перемещению гонщика на стартовой решётке на десять позиций назад, т. е. стартовать он должен позже.

[Владимир Владимирович]

Если более подробно то это будет выгляддеть так:
Аэродинамика

.1. Общие положения
1.1.1. Введение

С годами сильно увеличились скоростные характеристики болидов F1, увеличилась способность быстрого прохода поворотов, и весьма очевидно, что это заслуга так называемых антикрыльев. В начале 60-х годов Формула-1 еще не использовала этих приспособлений, однако уже в 1968 году команды F1 начали эксперементировать с "неуклюжими" и "необработанными" аэродинамическими конструкциями, чтобы получить эффект "прилипания" шасси к трассе. Первые три вида таких конструкций были очень простыми и ненадежными, поэтому достаточно часто ломались в процессе гонки.

На рисунках, представленных ниже, показаны два задних антикрыла, старого поколения (слева 1968 год) и нынешних технологий (справа 2000 год).

Уже на протяжении чуть более 30 лет аэродинамика F1 постоянно претерпевает изменения, и, как вы наверное уже поняли, это самая важная характеристика болида. Принцип осуществления функций антикрыльев в F1 легко сопоставим с технологиями в самолетостроении. Но в то время как крылья самолетов способствуют взлету и планированию по воздуху, в F1 антикрылья выполняют прямопротивоположную функцию - возникновение прижимной силы.

1.1.2. Эффект Бернулли
"Где быстрее течение, там меньше давление"

Эффект Бернулли играет огромную роль в действиях аэродинамических поверхностей болидов F1. Эффект Бернулли выражается уравнением, известным как "Уравнение Бернулли", которое утверждает, что общая энергия данного объема вещества не изменяется; и это опирается на принцип консервативности энергии. Когда мы рассматриваем относительное движение, то энергия делится на три части:

1. Давление в воздухе.
2. Кинетическая энергия воздуха (энергия движения).
3. Потенциальная энергия воздуха.

И уравнение в таком случае имеет вид:

p + 1/2 r v2 + rgh = a constant

Где: p = давление;
r = плотность;
v = скорость воздуха;
g = ускорение силы тяжести;
h = высота относительно опр. уровня.
Но, так как в процессе гонки F1 уровень ландшафта меняется не слишком сильно, то последнюю величину (потенциальную энергию) можно принять за константу, тогда мы получаем:

p + 1/2 r v2 = some other constant

А это мы можем записать в следующем виде:

p + q = H

Где: p = статичное давление;
q = 1/2 rv2 = изменяющееся давление;
H = some other constant;
1.1.3. Крылья и антикрылья. Общее положение

Для начала мы посмотрим на аэродинамическую конструкцию "простого" крыла самолета. Крыло рассекает воздух и образует две мнимые части воздушного пространства, точнее, два различних воздушных потока. Один из потоков перемещается по поверхности под крылом, другой - над. Из-за конструкции крыла частицы верхнего воздушного потока движутся "поотдаль" от крыла, и прямо противоположная ситуация с нижним потоком. Это и вызывает эфект того, что верхний поток значительно быстрее нижнего. По закону Бернулли под крылом оказывается большее давление, чем над крылом, что и способствует появлению так называемой подъемной силы (lift).

Обратная ситуация с антикрыльями. Антикрылья функционируют абсолютно по тому же принципу, но обеспечивают эффект "прилипания" к трассе, происходит это за счет формы. То есть зная об обычном крыле, мы легко можем представить себе, что есть антикрыло. Достаточно просто повернуть обычное крыло передней частью вниз:

1.1.4. Прижимная сила и сила сопротивления

Это как раз те две силы, которым посвящена практически вся аэродинамическая конструкция болида F1.Конструкции антикрыльев и самого болида должны быть совершенно оптимальны, то есть обеспечение прижимной силы должно быть реализовано так, чтобы это не вызывало силы сопротивления, мешающей скоростному движению, да и сам болид обязан быть наиболее приспособлен к преодолению этой самой силы.

Для вычисления силы сопротивления используется следующая формула:

F = 1/2Ѕ CDAV2

Где: F = аэродинамическая сила сопротивления;
C = коэффициент силы сопротивления;
V = скорость данного объекта;
A = лобовая площадь;
D = плотность воздухa.
В этом уравнении D как плотность воздуха выражается в kg/m3. Лобовая площадь - это площадь рассматриваемого объекта, подверженного давлению воздуха, выражаемая в m3

Приведенная ниже таблица показывает значение коэффициента C в зависимости от поверхности объекта.

В F1 можно вычислить общий коэффициент улучшения (или ухудшения) аэродинамической конструкции, пользуясь данной формулой:



Как известно, изменение характереистики аэродинамики болида зависит от замены или модернизации конкретных деталей. В формуле, записаной выше, f -- процент действия силы сопротивления, приходящийся на рассматриваемую деталь от общей силы, действующей на весь болид; и данный процент при модернизации будет изменен (так например если процент составляет 5%, то f = 0.05). Sf - это так называемый коэффициент изменения, представляющий собой отношение силы сопротивления на деталь, которая была до модернизации, к той, которая стала после. И наконец, само значение Seff - это общий коэффициент изменения действия силы сопротивления на болид. Если величина этого коэффициента принимает значение больше единицы, то сила сопротивления, распространяемая на весь болид, уменьшилась, и наоборот, если меньше единицы, то увеличилась.
1.2. Передние антикрылья



Передние антикрылья на болиде обеспечивают около 25% всей прижимной силы, но эта цифра может быть снижена до 10% в то время, когда болид находится за другим примерно на расстоянии 20мм. Появляется эффект "засасывания" сзади идущей машины в переднюю, известный как слипстрим. И когда болиды оказываются на повороте, сзади идущий не может повернуть на развитой скорости из-за потери прижимной силы, таким образом пилоту приходится сбрасывать скорость, что бы безопасно пройти поворот.
Переднее антикрыло, ширина которого соответствует ширине самого болида, прикрепляется к носовому обтекателю (4) при помощи пилонов. На этой аэродинамической поверхности (1) крепятся две "створки" (или элероны) (2), каждая из которых является регулируемой частью антикрыла. Как правило, эти закрылки делаются из цельного куска карбона. На окончаниях антикрыла (слева и справа) крепятся специальные боковые пластины (или боковины) (3), для обеспечения прохождения потока воздуха сверху и снизу относительно поверхности антикрыла, не огибая его. И эти пластины (3) сыграли огромную роль в аэродинамике F1.

Конструкция элерона такова, что он является ассимитричным самому себе относительно центральной разделяющий вообразимой линии (если смотреть на болид спереди): чем ближе к носовому обтекателю элерон, тем меньше его "высота" (т.е. ближе к носу элерон сужается) См. рисунок:
Такая особенность элерона позволяет проникать в радиатор большему количеству воздуха, а также пропускать воздушный поток по "днищу" болида, который затем попадает в диффузор, обеспечивая прижимную силу. В случае, если элероны не имеют такого сужения, охлаждение радиатором значительно уменьшается и температура мотора сильно возрастает. Также важно, что чем ниже будет расположено переднее антикрыло, тем лучше это влияет на проникновение воздушного потока в радиатор и диффузор, однако, всем известно, что имеется критическое положение, при котором антикрыло уже начнет задевать трассу. Правилами FIA установленно, что минимальное расстояние между трассой и передним антикрылом должно быть 40мм.

В 1998 году появились нововведения в области аэродинамики F1, что принесло множество дополнительных проблем командам. Из-за того что колеса стали распологаться ближе к монококу, при виде спереди, переднее антикрыло визуально "ложилось внахлест" колес. Это приводило к турбулентности в зоне передних колес, резко понижая общую положительную характеристику аэродинамики болида. Для решения этой новой проблеммы (а именно, появления нежелательного сопротивления (drag)) команды переделали боковые крылья на антикрыле путем образования новых ребер (боковин), таким образом они направили поток воздуха непосредственно на монокок, огибая колесо (см. рис. 1). Позже, в следующем сезоне, многие команды воплотили новую идею, поместив дополнительные ребра на внешнюю сторону боковых крыльев, в данном случае воздух огибал колеса по внешней стороне (см. рис. 2).

Чтобы понять, что имеется ввиду, ниже представлены такие боковые крылья(боковины) разных команд, как раз отвечающих за решение проблемы. Такое решение является неоднозначным, и крылья различных команд имеют достаточно заметные аэродинамические отличия .

1.3. Задние антикрылья

Прямой поток воздуха попадает в заднее антикрыло, состоящее из множества закрылок, вызывая определенные реакции со стороны антикрыла. (Это упрощенное объяснение, т.к. на самом деле, к тому моменту, когда поток возуха достигает заднее антикрыло, он вовсе не прямой, потому что сам болид создает некоторый эффект турбулентности потока воздуха).
Примерно треть всей прижимной силы обеспечивает заднее антикрыло болида, которое постоянно видоизменяется в F1 от трассы к трассе. Это приспособление может создавать более 1000Н (Ньютонов) прижимной силы и весит около 7 кг. Ввиду того, что заднее антикрыло вызывает наибольшее сопротивление в болиде, команды видоизменяют строения антикрыльев для каждой трассы. Рассмотрим разные конфигурации задних антикрыльев на двух примерах.

Монца в Италии. Скоростная трасса с длинными прямыми участками и несколькими поворотами. Здесь, на протяжении 70% всей длины трассы, пилоты едут "вдавив педаль газа в пол". Чем больше угол наклона пластин заднего антикрыла, создающих прижимную силу, тем соответственно больше сила сопротивления, мешающая скоростному движению болида. В Монце очень важна скорость, поэтому команды делают очень маленький угол наклона на заднем антикрыле, чтобы преодолеть проблему силы сопротивления. В Монако, где трасса в основном, насыщена поворотами, важным становится уже не скорость, а прижимная сила. На картинке ниже представлены два этих антикрыла:

Заднее антикрыло сделано из двух наборов определенных аэродинамических поверхностей, соединенных между собой и держащихся на торцевидных пластинах (3) заднего антикрыла . Верхний набор таких пластин (закрылок) (1) обеспечивает наибольшую прижимную силу и является как правило наиболее видоизменяющимся от трассы к трассе. В большинстве случаев этот верхний набор состоит из 3-х элементов. Нижний же набор (2) обычно состоит из двух элементов. По тому же принципу, как образуется прижимная сила (закон Бернулли) , зона низкого давления, прямо под антикрылом, помогает диффузору засасывать воздух, который так же в свою очередь обеспечивает прижимную силу.

1.4. Диффузор

Самая маленькая аэродинамическая "антикрыловая" деталь (из основных), которую можно обнаружить на болиде, - это диффузор. На самом деле принцип действия диффузора прямопротивоположен принципу действия антикрыла: вместо того, чтобы отталкивать воздух, диффузор засасывает его. Эффект этот получается из-за аэродинамической формы. Диффузор находится в самой нижней, "хвостовой" части формулы, прямо под задним антикрылом, и объем диффузора увеличивается по мере приближения его к "концу" болида (см. верхний рис.). Воздух, попадающий в диффузор из-под дна болида разрежается, за счет попадания его в увеличенный объем диффузора, отсюда и эффект засасывания (всем хорошо известен закон, что газ стремится выравнить давление в системе). Диффузор состоит из большого количества всеразличных "тонельчиков" и "разделителей", которые аккуратно и очень точно контролируют потоки воздуха для лучшего засасывания. Так как диффузор находится в зоне выхлопных газов и заднего рычага подвески, то это накладывает жесткие требования на его конструкцию, в противном случае (при некорректном создании и регулировках диффузора) при изменении скорости выхлопные газы будут влиять на аэродинамический баланс болида.

P.S. Появление диффузоров обусловлено запретом FIA поднимать "хвостовую" часть болида. В этом случае невозможно обеспечить нужный аэродинамический эффект без диффузоров.

1.5. Боковые дефлекторы

Это приспособление было впервые применено в 1993 году. Без них набегающий поток воздуха будет идти прямо, и , соответственно, давить на заднюю стенку воздухозаборника, создавая лобовое сопротивление. Дефлектор же (если рассмотреть для примера левый относительно гонщика воздухозаборник) закручивает поток против часовой стрелки (глядя спереди), причем когда поток входит внутрь водухозаборника, то он уже направлен внутрь болида, т.е. на охлаждаемую поверхность. Таким образом, с помощью боковых дефлекторов достигвется 2 цели : снижение лобового сопротивления и более эффективное охлаждение. Устанавливаются они, как правило, между передними колесами и боковыми понтами болида.

В сравнении с предыдущим поколением боковых панелей, новый дизайн является гораздо более сложными и тонким. На картинке сверху изображена конструкция, которая использовалась McLaren в 1993 году. В то время боковые панели представляли собой тонкие ровные поверхности в форме прямоугльника, но сейчас, после эволюции, они представляют собой гораздо более сложные разновидности, как это видно на рисунках справа.
Теперь они приобрели некоторый объем и особые очертания, чтобы направлять воздушный поток в различных направлениях.
Williams и Jordan не имеют боковых панелей там, где распологают их на большинстве болидов. Обе команды устанавливают их между передними колесами и монококом (как раз между рычагами подвески).

[Владимир Владимирович]

2. Двигатель/Топливо
2.1. Двигатель
2.2. Топливоснабжение
2.1. Двигатель



Мотор F1 - наиболее сложный элемент всего болида, обладающий огромной мощностью и состоящий примерно из 1000 деталей, что и делает его настолько дорогостоящей единицей. Невообразимое количество оборотов (примерно 17,000 rpm) и колоссальные температуры вызывают проблему надежности мотора.

Ниже представлены основные ограничения на двигатели, установленные FIA:

1. Объем двигателя не должен превышать 3000 см3
2. Двигатель не может иметь более 5 клапанов в одном цилиндре
3. Агрегатный наддув запрещен
4. Максимальное число цилиндров – 10
5. Нормальное сечение каждого цилиндра обязано быть круглым
6. Разрешены только 4-х тактные двигатели с поршенем возвратно-поступательного хода
7. Выхлопные системы, поддающиеся изменению длины, запрещены
8. Коленчатый вал должен быть сделан из стали или чугуна
9. Запрещено делать поршни, головки цилиндров и сам блок цилиндров из карбона или арамида.

На данный момент (2000г.) все моторы имеют 10-цилиндровую систему, которая обеспечивает от 750 до 850 hp (лошадиных сил). Цилиндры сделаны из аллюминиевого сплава. Для решения проблемы внутренней инерции некоторых компонентов их изготовили из керамики. Эти материалы настолько прочны, насколько требует этого конструкция мотора, и в то же время имеют маленький вес; это означает, что для их разгона требуется меньше силы, что в свое время идеально способствует низкой затрате горючего и высокой эффективности двигателя. Так же были попытки использовать другой материл - бериллий, но его надежность оказалась небольшой, и такой мотор не дал никаких улучшенных результатов. Во многих моторах F1 угол между блоками (banks) составляет 70-80 градусов (см. на рис. ниже), однако команада Ferrari решила вернуться к старой системе, где угол составляет 90 градусов, с целью уменьшения высоты мотора.

В 1998 году мотор Mercedes-Benz был возможно самым революционным двигателем. Но уже в 1999 Ford создали новый двигатель, который был легче на 25-30 кг, чем любой другой двигатель F1. Единственная проблема, которая была у этого двигателя, - ненадежность. Благодаря этому колоссальному сбросу веса, команда Stewart получила возможность добавить вес либо в зоне передних колес, либо в зоне задних, что способствовало более легкому прохождению поворотов и ускорению.

На рисунках и в таблице ниже представлен мотор 1998 года Mercedes-Benz:

MERCEDES ILMOR FO110G (болид MP4/14) Объем2998 см3 Конфигурация72 градуса V10 Количество цилиндров10 Максимальное кол-во оборотов17000 Внутренняя поверхность цилиндра и такт91.00 x 46.09 Расположение и кол-во клапанов2 распредвала на блок цилиндров и 4 на цилиндр Блокалюминиевый сплав Коленчатый валстальной Длина 590 мм Ширина546 мм Высота476 мм Вес107 кг Зажигание TAG Electronic Systems Кол-во эволюций за год4
2.2. Топливоснабжение

Как всем известно, топливо попадает в двигатель из бензобака. В F1 бензобак (fuel tank или 'cell') сделан из двух слоев резины, нитрат-бутадиена, и наружного кевларового покрытия, для предотвращения протечки. Бензобак F1 - как сумка, которая может деформироваться без каких-либо повреждений под давлением, однако прикрепляется к монококу так, чтобы не мог двигаться в момент перегрузок. Внутри бензобака находятся несколько секций, чтобы топливо не плескалось, также имеется до трех насосов, поглощающих горючее до последней капли. С постоянной интенсивностью топливо подается в насосы двигателя. Вокруг бака существует определенная конструкция, которая не даст повредить бак в случае аварии. Объем бака FIA не оговаривается и все команды используют различный, так например команда Jordan использует 135 литровый бак.

Топливо в F1 не отличается от обычного по своему составу, однако имеет другие пропорции. На картинке справа вы видите соотношения составляющих топлива для болида F1, на левой, соответственно, для обычного топлива. Конечно, эти пропорции не статичны, т.к. конструкторы все время пытаются найти все более и более лучшие соотношения и метод "приготовления" топлива.

Знать все о потреблении горючего болидом в процессе гонки очень важно для команд, хотя бы для того, что бы рассчитывать дозаправки. При максимальной скорости, для преодоления расстояния в 100 км, болиду потребуется 100 литров топлива. Во время же гонок, однако, на 1 км приходится примерно 0.6 - 0.67 литров топлива.

[Владимир Владимирович]

3. Тормоза
3.1. Общие положения
3.2. Строение
3.3. Физика тормозных систем
3.1. Общие положения

Одна из самых изумительных частей F1 - тормоза. Торможением можно сбросить скорость с 200 mph (миль в час) до 50 mph всего за 3 секунды. Такие возможности тормозов не менее важны, чем характеристики двигателя для прохождения круга за наименьшее время.

Болиды F1 используют тормозные диски как и обычные машины, однако эти диски сделаны так, что могут выдерживать температуру в 750 градусов (по цельсию), но после каждой гонки они приходят в негодность и требуют замены. Очень важный момент в торможении - это устойчивость болида на трассе, поэтому пилот регулирует баланс передней и задней силы торможения. Как правило, это соотношение составляет 60% передней тормозной силы к 40% задней. Такая настройка используется из-за того, что при торможении практически весь вес болида перемещается на переднюю его часть.

На рисунках ниже представлены передние тормоза Бенеттона B199 (слева) и задние тормоза McLaren MP4/13 (справа):

Существует две компании, производящие тормозные системы для болидов F1: AP Racing и Brembo. Дорогое производство тормозов исходит из того, что их делают на основе передовых технологий, используя карбон. Предпочтительное использование карбона возникает из-за двух параметров: 1) вес; 2) устойчивость к температуре (продолжительный нагрев, быстрое остывание).
3.2. Строение

Как правило, более легкие(облегченные конструкции) суппорты(см. ниже) тормозной системы оказываются вместе с тем менее жесткими, а это сопровождается глубоким ходом тормозной педали. Также это означает, что система менее эффективна в силу того, что слишком большое количество тормозной жидкости находится в постоянном движении. Рассматривая этот аспект, FIA запретила использование сверх легких материалов в тормозах, таких как Алюминий-Берилий. Однако решение выбора тормозов всегда остается за пилотом, который выбирает между жесткостью тормозов и весом болид (т.к. жесткость сопровождается увеличением массы тормозной системы).

Во время гонки, наиболее важные две характеристики тормозов - это температура и охлаждение. При разработке тормозных дисков очень важно сделать так, чтобы в момент торможения вся температура, образованная трением как можно скорее распределялась по всему диску, иначе же, если вся температура будет приходится исключительно на поверхность(см. рис. ниже), то износ таких дисков будет колосальным и естественно такие диски непригодны для F1.
Это также относится и к тормозным поршням (те, что зажимают диск при торможении). Но здесь, поршни должны принять на себя всю температуру таким образом, чтобы как можно меньше нагревался сам суппорт. Если же суппорт нагревается сильно, то эта температура далее передается тормозной жидкости, что очень не желательно. При достижении кипения тормозной жидкости вся тормозная система выйдет из строя.

Крутящиеся диски охвачены специальным приспособлением - тормозным суппортом. В момент, когда пилот нажимает на педаль тормоза, тормозная жидкость впрыскивается в поршни внутри калипера, который приводит в движение тормозные колодки по направлению к дискам, что и заставляет колесо крутиться медленнее. Сами диски, как правило, имеют просверленные отверстия, позволяя воздуху проходить сквозь них, снижая температуру. На рисунке ниже представлено строение тормозного суппорта:
На рисунке еще ниже, видны основные цилиндры системы торможения, которые содержат тормозную жидкость как для передних так и для задних тормозов. К ним задние и передние тормозные системы подключены параллельно, так как в случае отказа одних тормозов, пилот все еще мог бы воспользоваться другими.

3.3. Физика тормозных систем
Мы рассматриваем нормальный тормозной диск с одним суппортом и двумя тормозными поршнями по обе стороны диска.

M = [(4mP) / 3] * [(R3 v r3) / (R2 v r2]

Где: P = эквивалентные силы за двумя тормозными поршнями с давлением (p);
M = тормозной момент;
m = коэффициент силы трения;
R = внешний радиус места контакта между диском и тормозными поршнями;
r = радиус этого же места.

[Владимир Владимирович]

4. Кокпит
4.1. Общие положения
4.2. Руль и педали
4.3. Сиденье пилота
4.4. Шлемы и костюмы
4.1. Общие положения

Кокпит современного болида F1 - очень узкое пространство, при этом пилот должен чувствовать себя настолько комфортно, чтобы все его внимание было уделено исключительно гонке, в то время как он крепко привязан ремнями безопасности и постоянно испытывает перегрузки такие как 5g при торможении и 4g при поворотах. Каждая кнопка или переключатель, находящиеся в кокпите, должны быть расположены наиболее близко и удобно к пилоту, так как из-за тугих ремней безопасности пилот имеет очень ограниченную подвижность. Также кокпит сжимает пилота сам по себе, поэтому некоторые пилоты даже одевают наколенники (Coulthard, например). Разработчики постоянно пытаются снизить центр тяжести болида, и так как сам болид весит около 600кг, а человек примерно 70кг, то пилот составляет важный фактор распределения массы. Это как правило означает, что пилоту приходится буквально лежать, а не сидеть, как привык обычный водитель.

Пилот "сидит" низко, и видимость резко ослабляется. А пилоты низкого роста могут видеть вообще только в зоне, находящейся выше передних колес. Так, например, во время подъезда к пит-стопу болида, вы можете наблюдать одного из механиков, специально держащего руку над местом, где должны находится передние колеса при остановке. Зеркала заднего вида должны быть отстроены под углом, который позволит видеть трассу сквозь задние антикрылья, но большинство пилотов отстраивают их так, что в основном все что они видят, - это задние колеса.

Вокруг шеи пилота находится съемный подголовник. Это приспособление было впервые продемонстрировано в 1996 году и служит для защиты шеи при сотрясениях болида или при авариях.

4.2. Руль и педали
В 1996 г. Ferrari представили новый, "изощренный" руль, со встроенным монитором, на котором отображается абсолютно вся информация, которая ранее была видна только на приборном щитке. С тех пор эта идея была поддержена командами и развивается до сих пор.

Руль сделан из карбона и покрыт замшей. Из-за маленького кокпита, чтобы сесть или вылезти из болида, руль должен быть снят. Отсоединяется руль маленькой защелкой за ним. На самом руле находятся различные кнопки для переключения информации на мониторе или выставления установок. Например: включение задних огней, установка ограничения скорости, выключатель радиопереговорного устройства, аварийные включатели, кнопки регуляторов: сйепления, бензосмеси, электронного акселератора, дифференциала, баланса тормозов и пр.

С тыльной стороны руля находятся рычажки переключения скоростей. У всех пилотов, кроме Жака Вильнева, левый служит для переключения скорости на более низкую передачу, а правый, соответственно, - на следующую. Жак Вильнев использует только правую руку для переключения скоростей. при нажатии рычажка от себя он повышает передачу, при нажатии на себя - понижает. Ниже рачагов переключения скоростей находятся два рычага выключения сцепления, хотя оба выполяют одну и ту же функцию. У Вильнева такой рычаг слева. Чуть ниже на картинке представлены эти рычаги:
Педали в F1 обычно разрабатываются под каждого пилота в отдельности. Например некоторые используют большую педаль тормоза и маленькую газа, другие предпочитают такие педали, когда ноги полностью зафиксированы. Большинство используют левую педаль как тормозящую и имеют всего две педали. в то время те, кто используют правую педаль для тормоза имеют еще специальное пространство для "отдыха" левой ноги.

4.3. Сидение пилота

Сидения в F1 делаются опять-таки для каждого пилота индивидуально под форму тела. Оно делается по специальным технологиям так, что принимает полное очертание спины пилота. Такие сидения можно легко перемещать из одного болида в другой. Ремень безопасности по сути дела состоит из 5 ремней, как у пилота военного самолета. Когда пилот садится в болид, то закрепить их ему помогает махеник, т.к. сам проделать эту операцию он не может, в силу ограниченности движений, но отстегнуть их в нужный момент не составляет труда. Во время аварии, эти ремни безопасности натягиваются сильнее, чтобы пилот не ударился о руль болида.

4.4. Шлемы и костюмы

Шлем в F1 в основном для безопасности, а не для индивидуальности пилота. Их делают из спецального легкого прочного материала, и они проходят тесты на прочность, так же как и сами болиды. Каждый шлем стоит около ?1500, уже раскрашенный и со встроенным радио. Проблема создания шлема заключается в том, что он должен быть в одно и тоже время очень прочным и, главным образом, легким, т.к. при поворотах(да и при любых нагрвзках) тяжелый шлем будет сильно давить на шею. Как правило шлем весит 1.25 кг и выполнен из стекловолокна. Оббивка внутри шлема сделана из полистирола с подкладкой из номекса. "Стекло"(или, если хотите, маска) на шлеме предназначено для препятствия попадания посторонних предметов в шлем. Толщина такого "стекла" примерно 3мм. Также возможно вы замечали, что из левой стороны шлема идет трубочка, она предназначена для того, что бы пилот мог пить во время езды. При нажатии определенной кнопки, вода подается в шлем и пилот может позволить себе утолить жажду.

Костюм делается из 3-4 слоев термостойкого волокна (ароматического полиамида) и является огненепроницаемым. Он дает пилоту максимум 30 сек. что бы тот вышел из зоны огня. Ботинкии и перчатки тоже выполнены из этого материала. На перчатках в районе ладони нашит слой замши, или кожи, для удобного управления рулем. Ботинки же имеют тонкий мягкий слой резины на подошве, для лучшего ощущения педалей. Вся экипировка проходит тесты в FIA. Одежда пилота должна выдерживать температуру в 800 С по крайней мере в течение 12 секунд. Шлем гонщика должен выдерживать температуру в 790 С в течение 11 секунд, а так же нагрузки в 300 g, в том числе при столкновении с острыми предметами. И наконец, стекло шлема не должно быть повреждено предметами, летящие со скоростью 500 км/час.

[Владимир Владимирович]

5. Подвеска
5.1. Строение
5.2. Пружины и стабилизаторы
5.3. Расстояние от дна болида до трассы
5.4. Буфер сжатия
5.5. Амортизаторы
5.1. Строение
Подвеска, главным образом, служит для установки колес так, как задумал разработчик. Такое положение колес на болиде должно быть оптимальным для обеспечения хорошего сцепления с трассой. Другая цель подвески - лучшее прохождение неровностей, бордюров и т.д.

Настройки подвески болида имеют огромное влияние на поведение болида на трассе. Как раз с подвеской связаны недостаточная поворачиваемость, избыточная поворачиваемость и многое другое, что относится к балансировке. Подвеска болида должна быть в какой-то мере "мягкой", что бы безболезненно преодолевать небольшие неровности, канавки и выпуклости, включая и бордюры. Но в то же время и достаточно жесткой, что бы машину не "качало" при высоких скоростях, как например на скорости 200mph, когда на болид действует прижимная сила примерно в 3 тонны.

Системы подвесок большинства команд очень похожи и имеют два вида. Первый - традиционная витая пружина(как в большинстве современных машин). Вторая - торсион. Торсион выполняет абсолютно ту же функцию, что и витая пружина, но он гораздо компактнее в размерах. Оба этих вида крепятся к монококу чуть выше местоположения ног пилота и к верхней части коробки передач. Картинка слева показывает общую систему, а справа - витую пружину и торсион:

1. Cтержень, работающий на сжатие;
2. Буфер сжатия;
3. Aмортизатор;
4. Пружина;
5. Cтабилизатор поперечной устойчивости;
6. Балансир;
5.2. Пружины и стабилизаторы

Пружины контролируют вертикальный ход колес относительно монокока болида. Если пружины будут жесткими, то для вызова вертикального хода потребуется гораздо большие внешние силы. Также, при жестких пружинах, болид будет меньше накреняться при поворотах в стороны и меньше "задирать" носовую и хвостовую части при газе и тормозе соответственно. Но в силу жесткости, заезжая на бордюры в поворотах, колеса будут подпрыгивать, тем самым пилот будет терять управление и ухудшиться реакция болида на газ и тормоз, а также быстрее будут изнашиваться шины. Мягкие пружины позволяют легко проходить неровности и бордюры, не теряя крепкого сцепления колес с дорогой при этом, однако если пружины будут слишком мягкими, то у пилота возникнут серьезные трудности с входом и выходом из поворота, т.к. с такими пружинами очень сильно ухудшается реакция болида на управление пилотом, появляется так называемы эффект запаздывания. Передние и задние стабилизаторы поперечной устойчивости же работают на уменьшение крена на поворотах. При повороте, одна сторона болида "идет" вниз, а другая - вверх, стабилизатор ограничивает этот ход. Стабилизаторы функционируют только при поворотах, это говорит о том, что на поворотах подвеска становится более жесткой, чем на прямых.

Если пилот замечает, что задние колеса периодически перетормаживают, то вместо(или даже помимо) перебаллансировки тормозов, он может попросить механиков сделать переднюю подвеску чуть жесче, а заднюю мягче. Если у болида недостаточная реакция на поворот руля, то механики "смягчат" передние стабилизаторы, возможно сделают более жесткими задние, если этого будет недостаточно, то также возможно смягчение передних пружин, однако от таких перенастроек пилот может встретиться с неожиданными проблемами затрудненного входа и выхода из поворота. При избыточной поворачиваемости все делается с точностью до наоборот. В случае, когда при резком нажатии на педаль газа, дно в хвостовой части болида задевает трассу, можно просто-напросто поднять дно, но при этом центр тяжести сместиться вверх и прижимная сила уменьшится, поэтому другой выход в таких ситуациях - сделать заднюю подвеску более жесткой. Если же возникают аналогичные проблемы с носовой частью болида при торможении, то наоборот, добавить жесткости стоит передней подвеске.

Пружины делаются специальными компаниями, как например Eibach, которые как правило консультируются с каждой командой в отдельности, чтобы характеристики таких пружин совпадали с желаемыми.

5.3. Расстояние от дна болида до трассы

Это расстояние зависит исключительно от положения осей задних и передних колес. Меняется оно в моменты газа, тормоза, на поворотах, при любых наклонах болида и ,конечно же, от прижимной силы и нагрузок. Чем ниже расположено дно болида по отношению к трассе, тем меньше болид подвержен "накренениям" при газе и тормозе, увеличивается прижимная сила и улучшается вход в повороты. На всех болидах дно в передней части болида всегда ниже чем заднее, это делается для того, чтобы обеспечить прижимную силу.

5.4. Буфер сжатия

Буфер сжатия выполнен из очень жесткой резины и являет собой по сути дополнение к пружинам. Буфер сжатия устанавливается на амортизатор в случаях, когда болиду не хватает жесткости пружин. Конечно можно сделать пружины еще жесче, но, как известно, слишком жесткие пружины могут негативно повлиять на поведение болида. Буфера сжатия, как правило, устанавливают, когда болид имеет слишком низкое дно.

5.5. Амортизаторы

Амортизаторы служат для оказывания противодействия витым пружинам. Смысл этого заключается в том, что после прохождения какой-то неровности или же просто поворота, пружина все еще будет колебаться, задача амортизатора предотвратить это колебание. В идеальном случае пружина сожмется вдоль амортизатора(при повороте, к примеру), затем вернется в первоначальное разжатое состояние(при выходе из поворота). Если этого происходить не будет, то пилот просто-напросто не сможет управлять болидом.

Амортизаторы производят такие компании как Koni или Sachs.

[Владимир Владимирович]

6. Коробка передач

Объединяющим элементом мотора и колес является коробка передач. Каждая команда создает свою собственную коробку передач, либо независимо ни от кого, либо в сотрудничестве с компаниями, как например X-trac. По правилам, коробка передач может иметь минимум 4 передачи и максимум - 7, включая заднюю. Семискоростные коробки передач используются в случае, если двигатель имеет узкий диапазон мощности, так они позволяют получить большую эффективность. Коробка передач крепится к задней части мотора, к ней, в свою очередь, привинчивается болтами часть подвески, отвечающей за передние колеса. Из этого следует, что весь вес переда болида приходится на коробку передач. Отсюда ясно, насколько важна прочность коробки передач, поэтому ее изготавливают из магния. Однако, в 1998 году, команды Stewart и Arrows изготавливали коробку передач из карбона. Конечно, это значительно облегчело вес машины, но и вызвало проблемы, связанные с темепературой и нагрузками на рычаги подвески, поэтому такие подвески постоянно заменялись (каждую гонку), для предотвращения возможных поломок. Масло внутри коробки передач обычно достигает темперетуру в 125 градусов, и теоретически, металл никогда не касается металла, что благотворно влияет на технические характеристики трансмиссии.
Коробка передач самым непосредственным образом соединена со сцеплением, выполненым из карбона. Сцепления выпускают две компании, AP racing и Sachs, которые создают их таким образом, что они могут выдерживать температуры близкие к 500 градусам. Сцепления являются электрогидравлическими элементами и имеют вес от 1.5кг. Каждое переключение скорости выполняется за 20-40 милисекуд и регулируется компьютером. Пилоты болидов не пользуются сцеплением вручную, теряя тем самым время и позволяя двигателю совершать холостые обороты(как это в обычных машинах, без автоматической кообки передач), а просто нажимают рычажок за рулем, для перехода к следующей скорости, сам же процесс полностью лежит на компьютере. Коробки передач создаются так, чтобы механики могли легко менять настройки. Так полная перестройка скоростей коробки передач занимает около 40 минут в боксах.

[Владимир Владимирович]

7. Монокок

Монокок - это "основа" болида, на которую крепятся все его части и детали, также монокок "отвечает" за водителя. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона. Материал этот был разработан изначально для аэрокосмических технологий, но он в 5 раз легче и в 2 раза крепче стали, и поэтому идеален и для технологий гоночных машин.

Монокок должен выдерживать огромные силы, вызываемые проходом поворотов, перегрузками и, наконец, столкновениями. Впервые монокок был разработан в програмном пакете Computer Aided Design (CAD). Компьютер управляет машинами, которые создают форму, выполненную из искуственного материала, похожего на дерево, но не поглощающего воду и не расширяющегося при высоких температурах, так что создается очень точная модель кокпита. Такая форма затем покрывается карбоновым волокном, после чего сглаживается и покрывается специальным составом для форм. После этого первоначальная форма убирается, и внутри полученной модели накладывают несколько слоев карбона (для того, чтобы карбоновое волокно было легче деформировать, и чтобы оно принимало очертание формы-монокока, карбоновые волокна нагревают). Способ, которым накладываются эти слои, играет ключевую роль, т.к. от этого зависит эффект производимый внешними силами на болид. После этого модель помещается в специальный агрегат, где путем сильного воздушного потока карбоновые слои прижимаются к форме сильнее и принимают абсолютно необходимую форму. В различных местах модели имеется различное количество таких слоев, но в среднем их 12. Так же наносится еще один слой из алюминия, с формой в виде сот, для большей прочности.

Когда вся работа с приданием формы и наложением слоев выполнена, модель помещают в специальную машину, названную автоклав (autoclave), где она (модель) нагревается и подвергается влиянию давления, которое сильно вжимает все слои в модель. Давление достигает 100 psi.

[Владимир Владимирович]

8. Колеса и шины
8.1. Трение между колесом и трассой
8.2. Угол бокового увода колеса
8.3. Тяговый круг
8.4. Недостаточная реакция автомобиля на поворот руля и избыточная поворачиваемость
8.5. Трение между шиной и трассой
8.1. Трение между колесом и трассой

Мы определяем движение колеса по поверхности как результат трения (сцепки колеса с дорогой). Эта сила трения являет собой то, что не дает колесу крутится и оставаться на месте, как бы проскальзывая. Чем больше сила трения, тем лучше сцепка с дорогой. Если мы рассмотрим то как высчитывается эта сила трения, то мы увидим, что она не зависит от толщины шины в месте контакта с трассой.
F = u * N

Где: F = сила трения;
u = коэффициент трения;
N = контактное давление;
Мы можем менять коэффициент трения путем замены одного типа шины на другой. Но не стоит забывать о том, что шины, которые являются очень "цепкими", не пригодны для гонок, т.к. изнашиваются слишком быстро.
8.2. Угол бокового увода колеса.

Шина, не подверженная боковой силе, будет катится по прямой линии в плоскости колеса. В момент поворота колеса появляется сила, перпендикулярная шине, которая вызывает отклонение, ограничивая устойчивость колеса. Шины не абсолютно твердые, они немного деформируются под этой нагрузкой и это задает колесам несколько другое направление.
Боковой прогиб (деформация) под силой воздействия (F) означает, что место контакта колеса с трассой (на левом рис. т. A) больше не в одной плоскостью с колесом. А это в свою очередь означает, что с целью повернуть по какому-то определенному радиусу, колеса должны быть повернуты немного больше, чем рассчитывалось. Разница между направлениями шины и колеса известна как угол бокового увода колеса (см. правый рис.). Линия AB - это линия вдоль которой движется шина, F - сила, вызывающая боковой прогиб, а угол a - это тот самый угол бокового увода.

С целью найти подлинный путь, который проделывает машина с повернутыми колесами, мы должны рассматривать оба угла: угол передних колес и угол бокового увода. Во время поворота, изменение бокового угла увода повлечет за собой изменение угла поворота всей машины. Также не стоит забывать, что задние колеса подвергаются тому же эффекту деформации, соответственно имея свой угол, что тоже требутся учитывать.

Мы можем резюмировать, что угол бокового увода зависит от следующего:

1. Боковая сила. Чем меньше сила, тем меньше угол бокового увода и наоборот;
2. Давление в шинах. Чем меньше давление, тем более шины будут гибкими. В F1 шины заполняются азотом с атмосферным давлением в 1.3-1.4;
3. Масса машины. Шины разрабатываются под определенную массу. Любые изменения повлекут увеличение угла бокового увода;
4. Развал колес.
8.3. Тяговый круг
Справа вы видите графическое изображение так называемого тягового круга. Здесь: r - мера сцепления шины с дорогой. Она может рассматриваться как два компонента: Fl и Fp. Если вектор сложения этих сил располагается внутри круга, то поворот будет выполнен нормально, в противном случае мы будем наблюдать скольжение машины по дороге.

В центе рисунка мы видем саму шину. Ось Y (здесь вертикальная линия) на графике описывает силы, воздействующие на шину во время торможения и ускорения. Ось X (здесь горизонтальная линия) описывает силу, действующую на шину при повороте.

Исходя из графика, запишем формулу:

Fl2+Fp2 = r2

Отсюда:

r = Ц(Fl2+Fp2)
8.4. Недостаточная реакция автомобиля на поворот руля (understeer) и избыточная поворачиваемость (oversteer)

Это как раз те самые две характеристики, на которые чаще всего и жалуются пилоты болидов. В случае, когда болид не справляется с углом поворота и вылетает на внешнюю сторону поворота трассы, мы наблюдаем недостаточную реакцию автомобиля на поворот руля. Если же на поворотах присутствует ощущение "потери" болида, то это избыточная поворачиваемость. Визуально это проявляется как большая устойчивость одного конца болида по отношению к другому, однако с физической точнки зрения это чуть сложнее.

Все дело в углах бокового увода колес и их отношений между передней и задней частью болида.

По существу, если передний угол бокового увода колес больше по значению, чем задний, то получается эффект недостаточной поворачиваемости. И наоборот, если задний угол бокового увода колес больше переднего, то получается эффект избыточной поворачиваемости.

Так, на первый взгляд может показаться, что максимальная характеристика поворачиваемости образуется в случае, если оба угла бокового увода передних и задних колес идентичны, но это не так. Хоть угол бокового увода и является главной величиной, воздействующей на сцепления колеса с дорогой, но существует еще и такое понятие как вес болида, приходящийся на шину. Давление на шину, которое оказывает болид своим весом не постоянно, увеличиваясь и уменьшаясь то в одной части, то в другой (в зависимости от проводимого маневра), так что оптимальные углы бокового увода тоже будут постоянно меняться в пропорциональной зависимости от веса.

8.5. Трение между шиной и трассой

Шины в F1 имеют очень длинную историю с неоднократными изменениями технологий и требований. Шина - самая "капризная" часть болида, за которой нужно постоянно следить. Все шины F1 на данный момент произодятся японской компанией Bridgestone. По правилам FIA, введенным еще в 1998 г. шина должна иметь 4 канавки для контроля скорости на поворотах. Bridgestone пока единственный поставщик шин, но было объявлено, что уже в 2001 г. будут так же использоваться шины компании Michelin

Трудно не заметить, что шины в гонках F1 играют одну из самых значительных ролей. В силу того, что их изготавливают из сверх мягкого каучука, шины быстро изнашиваются и требуют замены в процессе гонки(иногда даже и не один раз), но использование именно мягкого материала необходимо, т.к. в противном случае, шины будут ненадежными и не смогут выдерживать тех колосальных нагрузок, которые присуще гонкам F1. Самой главной характеристикой, однако, является температура. Диапазон температуры, в котором шины наиболее эффективно ведут себя, очень мал, где-то в пределах 90 и 110°С. Именно поэтому необходим прогревочный круг перед началом гонки. Так же температуру шин перед старотом поддерживают специальные прогревочные чехлы, давая возможность шинам не остывать ниже 80°С.
В таблице ниже указаны правила на канавки шин F1:

Все обычные (для сухой погоды) шины должны иметь 4 канавки;
Канавки должны иметь 14мм ширини, сужающуюся до 10мм и глубиной в 2.5мм;
Расстояние между самими канавками - 50мм.

Ниже приведена картинка, которая показывает само строение шин F1.

Многочисленные характеристики шин оговорены многочисленными правилами. В таблицах ниже вы найдете всю эту информацию:

Размеры шин:
+ Max. полная ширина переднего колеса: 355мм;
+ Max. полная ширина заднего колеса: 380мм (-1.0мм);
+ Max. полный диаметр колеса: 660мм (-0.4мм);
+ Min. полная ширина переднего колеса: 305мм;
+ Min. полная ширина заднего колеса: 365мм;
+ Диаметр бортового кольца: 330мм (+/- 2.5мм);
+ Max. ширина обода передней покрышки: 270мм;
+ Max. ширина обода задней покрышки: не оговорена.;
Технические характеристики:
+ Примерное давление: 20psi;
+ Blanket temperature: approx. 80 degrees C;
+ Max. срок службы: max. +/- 300 км. в завсимости от строения;
+ Применяемые материалы: сера, резина, карбон, хим. продукты и обшивка (покрытие);
+ Конструкция: Основной каркас, бортовое кольцо и протекторная резина;
Дождевая резина:
+ Пропрция канавок передних колес: более 25%;
+ Пропорция канавок задних колес: более 24%;
Это не полная информация по дождевой резине!
Установки обычной шины (для сухой погоды):
+ Каждая шина должна иметь канавки, по полной окружности, перпендикулярные оси колеса;
+ Кол-во канавок: 4;
+ Расстояние между канавками: 50мм (+/- 1.0мм);
+ Глубина каждой канавки: по крайней мере: 2.5мм;
+ Ширина каждой канавки: min. 14мм;

Кол-во шин за Weekend:
+ Шины для сух. погоды: 32 на один болид;
+ Дождевая резина: 28 на один болид;
Виды резины за GP:
+ Шины для сух. погоды: Max. два различных вида за Grand Prix;
+ Дождевая резина : Max. 3 различных вида за GP;

Размеры обычных (для сух. погоды) шин Bridgestone:
+ Нормальный размер передних шин: 265/55R13;
+ Диаметр передних: 655мм;
+ Ширина передних: 335мм;
+ Нормальный размер задних шин: 325/45R13;
+ Диаметр задних: 655мм;
+ Ширина задних: 375мм;
Размеры дождевой резины Bridgestone:
+ Нормальный размер передних шин: 245/55R13;
+ Диаметр передних: 655мм;
+ Ширина передних: 325мм;
+ Нормальный размер задних шин: 325/45R13;
+ Диаметр задних: 655мм;
+ Ширина задних: 375мм;

Как видно из таблицы, задние шины шире передних, это в первую очередь связано с действующим регламентом, а так же с тем, что это обеспечивает лучшее сцепление с трассой ведущих колес.

[Владимир Владимирович]

9. Карбон

Карбон - это композитный материал. Основу составляют нити из углерода, которые сами по себе имеют фантастические параметры: модуль Юнга, как у стали, плотность 1600 кг/м**3 (меньше алюминия). Однако сделать из них жесткую конструкцию задача непростая - нити работают только на растяжение.

Поэтому из карбона необходимо делать карбоновое волокно. Карбоновое волокно - это переплетенные нити карбона и резины (см. рис. слева). В каждом слое нити ориентированы под своим углом. Скрепляется вся эта конструкция эпоксидными смолами, что, естественно, дает более скромные итоговые показатели всей конструкции.

Карбон - чемпион по весу. Он на 40% легче стали и на 20% - алюминия. А что касается того, что карбон - самый жесткий материал, но можно смело утверждать, что большинство конструкций, выполненных из карбона, мягче алюминиевых. Так же карбон не коррозирует.

Идея использования карбона в F1 принадлежит John'у Barnard'у.