Формула 1

Интенсивное торможение.

Как скажется изменение регламента на тормозных системах и системах рекуперации энергии в Ф-1.

В своей емкой заметке для итальянского «Ауто Спринта» известный аналитик Крейг Скарборо делится мнением о том, какие трудности предстоит решить инженерам в свете изменений технического регламента. Мы предлагаем самые интересные мысли:

Больше всего разговоров сейчас ведется о новых шинах и аэродинамике, но на самом деле изменения в этих областях оказывает существенное влияние и на другие немаловажные узлы. Можно предположить, что тормозной путь у новых машин сократится, повышенным нагрузкам будут подвергаться не только сами тормоза, но и системы рекуперации. Сейчас на машинах Ф-1 используются тормоза с 6 алюминиевыми суппортами, углеволоконными дисками диаметром 278 мм и углеволоконными накладками. На задние тормоза приходится меньшая нагрузка, а в случае с использованием системы рекуперации тормозной момент становится еще чуть ниже. Правда, ощущается влияние аэродинамики: на высокой скорости, когда вертикальная нагрузка выше, возможность передать тормозное усилие выше (прим.перев.: одна из составляющих максимального тормозного усилия – вертикальная нагрузка на колесо, помноженная на коэффициент сцепления; свой вклад вносят и другие процессы, но об этом сейчас речи не идет).

Большинство команд в 2016 году справились с задачей держать температуру и износ тормозов в разумных пределах. На этом фоне выделялись представители «Мерседеса», которые начали испытывать определенные трудности еще в сезоне-2015, а на Гран-при Сингапура в минувшем чемпионате прямо заявили об этом. Решить проблему можно за счет более широких воздуховодов и менее закрытых «барабанов» (прим. перев.: которые уже не просто поддерживают диски в рабочей температуре на длинных прямых, а перегревают их на интенсивных торможениях), чтобы передавать излишнее тепло колесным дискам и шинам. Важно заметить, что системы рекуперации кинетической энергии также будут подвергаться повышенным нагрузкам, так как интенсивность торможений увеличится, а спрос с рекуперации уже сейчас очень высок, так как она помогает экономить топливо – и, как следствие, сбрасывать лишние килограммы снаряженной массы.

Казалось бы, меньшая максимальная скорость и возможность быстрее проходить повороты несколько снижают нагрузки на тормоза. Однако все не так легко. Машинам не просто придется замедляться на меньшей дистанции. Возросший вес (во многом из-за тех же шин) сразу сводит на нет все «облегчения», связанные с меньшей скоростью, которую нужно сбросить. 26 кг сверх нагрузки, привычной по 2016 году, придется на колеса и 5 кг – на лишнюю загрузку топливом. Получается, на старт Гран-при Австралии выйдут машины на 31 кг более тяжелые, чем год назад.

Большое значение играет аэродинамика. Ведь именно вертикальная нагрузка, а не углеволоконные тормоза, – то, благодаря чему достигаются такие впечатляющие замедления на торможениях. Чем выше прижимная сила, тем интенсивнее торможение и тем большую тормозную силу может передать колесо без того, чтобы быть заблокированным.

(прим.перев.: далее Скарборо пишет про увеличенную на 25% площадь контакта, но это не соответствует действительности, так как увеличение ширины колеса с сохранением давления приведет к изменению пятна контакта, которое станет шире, но потеряет в продольной составляющей. Впрочем, если разговоры о понижении минимального давления материализуются в соответствующее разрешение, то тогда действительно площадь контакта увеличится, и тормозной момент возрастет, что дополнительно нагрузит подвеску да и самого гонщика)

Для поддержания высокой надежности разрешено увеличить на 4 мм толщину тормозных дисков, доведя ее до 32 мм. Ясно, что и требования к охлаждению тормозов тоже возрастут (прим. перев.: возможно, распространенной практикой будет применение дисков с канавкой по ребру а-ля «Мерседес» - так увеличивается площадь, рассеивающая тепло).

Изменения в регламенте позволят фирмам «Брембо», «Карбон Индастри» и «Хитко» разработать новый вариант перфорации дисков или даже подобрать новые материалы для их изготовления. Суппорта увеличатся еще больше, так как им придется вмещать не только сами диски, но и увеличенные на 2 мм тормозные накладки. Конструкторам придется добиться минимального прироста массы узла при сохранении всех требуемых прочностных качеств. Увеличится и размер главного тормозного цилиндра, так как системе придется работать в более напряженном режиме интенсивных торможений. Компании «Брембо», «АП Рейсинг» и «Акебоно», скорее всего, представят обновленный материал для тормозных накладок.

Менее понятно, какие нагрузки придутся на систему рекуперации кинетической энергии. Ей нужно будет собирать все те же 2 МДж за круг, но фазы торможения будут более интенсивными, а перед многими ходовыми поворотами гонщики вообще перестанут снимать ногу с педали акселератора. Поэтому процесс зарядки должен будет проходить гораздо быстрее. Все это приведет к тому, что мотор-генератор, управляющая электроника и батарея будут пропускать большие токи, что неизбежно приведет к большему нагреву. Скорее всего, увеличатся радиаторы охлаждения для этих систем. На некоторых трассах вообще не удастся рекуперировать достаточно кинетической энергии, из-за чего больше внимания будет уделено сбору энергии тепловой.

Плохие новости для любителей зрелищности: торможения станут интенсивнее, а значит короче, что уменьшит количество вариантов для обгона. Остается надеяться только на ошибки гонщиков, которым придется теперь тщательнее обычного следить не только за расходом топлива, но и за состоянием тормозной системы. Поэтому команды, которые смогут наладить тесное сотрудничество с производителями тормозных дисков и накладок получат значительное преимущество. Ну и самим спортсменам придется тренировать не только шею, но и ноги, чтобы соответствовать возросшим требованиям техники. Не исключено, что после некоторых гонок мы будем слушать жалобы гонщиков на слишком тяжелые педали.  

• < Назад
• Вперёд >