ДонНТУ   Портал магистров

Как устроен болид Формулы-1

Содержание

Введение

Каждый поклонник этого вида спорта задумывался над тем, как же устроены машины команд Формулы-1. Конечно, между чемпионскими болидами и машинами аутсайдеров разница довольно велика. То, как выглядит и как устроена машина, определяет технический регламент, который устанавливает основные ее характеристики [1].

Формула-1

Рисунок 1 – Болид Формулы-1

1. Особенности болидов Ф1

Болид Формулы-1 представляет собой углепластиковый монокок с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами, из которых задние два являются ведущими. Пилот располагается в тесном кокпите в передней части болида, который является открытым. Формула-1 не является самой быстрой автогоночной серией, максимальная скорость Формулы-1 составляет 363 км/ч. Основное достоинство Формулы-1 – это очень эффективные тормозная и аэродинамическая системы, позволяющие болидам на высокой скорости проходить повороты. Кстати, тормозные усилители и антиблокировочная тормозная система запрещены, так что мастерство гонщика приобретает крайне важное значение Каждая машина Формулы-1 состоит более чем из 80 000 компонентов, многие из которых изготовлены из сверхлёгких материалов и карбона. В итоге минимальный вес машины с гонщиком составляет всего 691 кг.

На гонку машины не привозят в собранном состоянии. По сути, на каждую из 20 гонок сезона машины приезжают в ящиках разного размера. Причем, не только машины, но и сами боксы, в которых эти машины собирают. То есть сначала специальные люди оборудуют боксы, а уже затем начинается сборка машины.

2. Двигатель и трансмиссия

Машины Формулы-1 имеют полуавтоматическую коробку передач (7 передних и одна задняя передача). Сцепление гонщик активирует лишь один раз – во время старта. Во время гонки электроника позволяет переключать передачи, не снимая ногу с педали газа. За работу всей электроники отвечает электронный блок управления – ECU.

Сейчас в Формуле-1 используются двигатели V8, объемом 2,4 литра. Их мощность составляет 750 л.с. С 2014 года вместо восьмицилиндровых двигателей будут использовать турбомоторы V6. Перед каждой гонкой двигатель, как и аэродинамические компоненты болида, проходит специальную настройку. Двигатель и коробка передач находятся в задней части машины [2].

Такие ресурсы вскоре обнаружились. Их полный комплекс получил название нырятельного рефлекса млекопитающих. Суть его заключается в нескольких процессах, позволяющих организму резко увеличить сопротивляемость давлению и снизить потребление кислорода.

Формула-1

Рисунок 2 – Двигатель болида

3. Рулевое управление

В наше время руль служит не только для управления болидом, но и отвечает за многие другие функции. Он представляет собой настоящий многофункциональный дисплей, с помощью которого пилот может правильно настроить болид во время гонки. На обратной стороне руля находятся лепестки переключения передач. С помощью передних кнопок гонщик может отрегулировать подачу топлива, настроить баланс тормозов или же связаться с командой. Также на рулевом дисплее отображается важная информация о болиде. В целом, система рулевого управления имеет много общего с рулевым управлением обыкновенных дорожных авто.

Формула-1

Рисунок 3 – Руль болида

4. Тормозная система

Одним из важнейших компонентов являются ступицы колес и тормозные системы. Чтобы полностью остановиться с 200 км/ч, автомобилю необходимо всего 1,9 сек., при этом тормозной путь составляет порядка 55 метров! Обычный автомобиль с такой скорости может остановиться только за 4,1 сек. и ему понадобится около 118 метров для остановки. Во время торможения в болидах Формулы-1 прижимная сила составляет 5G и в такие моменты пилот средней массой 75 кг давит на ремни с нагрузкой в 375 кг. При торможении, покрышки нагреваются до 130 градусов. Дисковые тормоза состоят из нескольких частей – суппорт, диски и колодки. При торможении температура дисков достигает 1000 градусов! На гоночный сезон необходимо около 180 тормозных дисков, цена одного комплекта 6 тыс. $. Общая стоимость дисков на сезон более 1 млн $. Колесные гайки изготавливают из алюминия и на сезон их необходимо порядка 500 штук. Стоимость каждой гайки 110 долларов, а общая стоимость гаек на гоночный сезон для одной машины составляет более 50 тысяч долларов.

Формула-1

Рисунок 4 – Тормозная система болида

5. Аэродинамика

Еще одним из важнейших и невероятно дорогих компонентов современной Формулы является аэродинамика, которая отвечает за прижимную силу машины. Прижимная сила автомобиля во время гонки достигает 2500 кг, что в 4 раза превышает вес машины. Болид Формулы-1 разгоняется до 100 км/ч за 1.9 с. это самый быстрый показатель для автомобилей на механической тяге! Максимальная скорость болида составляет около 370 км/ч. За сезон гонщики проезжают всего около 8 000 км. При этом на разработку новой машины нужно около 250 000 часов и до 4 500 чертежей. Общая стоимость затрат на болид для одного сезона составляет порядка 15 000 000 $, а стоимость каждого километра пробега составляет около 7000 $.

За максимальную эффективность аэродинамики отвечают заднее и переднее антикрыло На сезон требуется от 10 до 20 комплектов общей стоимостью – 190 000 $. Передние антикрылья часто повреждаются во время локальных столкновений в гонке, поэтому их команды изготавливают больше. Кроме того, в ходе сезона команды постоянно усовершенствуют их, стремясь еще больше увеличить эффективность машины. Большинство усовершенствований касаются различных пластин на оконцовках акрикрыла.

Формула-1

Рисунок 5 – Переднее антикрыло

Выводы

Гонки Формулы-1 проходят в разных государствах, на разных континентах, а потому болид и техническое оборудование нужно постоянно перевозить [3]. Для ближних европейских гонок используют специальные, сделанные на заказ тягачи и фургоны – так перемещают все необходимое из базы на трассу и между трассами. Это создает для команды несколько домашнюю атмосферу. Для дальних гонок, которые проходят на других континентах, вынуждены более тщательно планировать логистику. Несколько одинаковых комплектов оборудования складываются в контейнеры и отправляются по морю в страну назначения заранее, иногда даже за 3 месяца до гонки. Это позволяет существенно сократить издержки. При этом болид и ключевое оборудование перемещается на следующую гонку самолетом – это позволяет всегда быть в боевой готовности.

Формула-1

Рисунок 6 – Болид Формулы-1

Список источников

  1. MAGMENS [электронный ресурс]. — Режим доступа: magmens.com
  2. Машины Формулы-1. Как это сделано и сколько стоит [электронный ресурс]. — Режим доступа: www.livejournal.com
  3. Главное в деталях: как устроен гоночный болид [электронный ресурс]. — Режим доступа: style.rbc.ru