Ежедневная доза Формулы 1
Вконтакте
Telegram

20000 деталей

Рождение болида Ф1. Ч.2 – проектирование и производство

Опубликовано 12 февраля 2018

Почти полтора года разработки болида начались с концепции болида и планирования работ. Во второй (предпоследней) части беседы технический директор Renault Ник Честер, отвечающий за разработку шасси, рассказал изданию F1i о проектировании и создании машины для Формулы 1.

От CFD технологий до аэродинамической трубы

После разработки концепции и графика производства инженеры приступают к конструированию 20 тысяч составляющих болида. При этом необходимо учитывать размеры и прочность аэродинамических, а также функциональность, прочность и легкость механических элементов.

Чтобы все это спроектировать надлежащим образом изначально используют два метода: расчетный и экспериментальный. Первый использует CFD, то есть компьютерное моделирование гидродинамики потоков. Это виртуальная аэродинамическая труба с заранее принятыми упрощениями. По результатам расчета разрабатывают чертежи элементов в первом приближении и отправляют на изготовление модели для исследований в реальной аэродинамической трубе.

Реальная труба позволяет оценить результаты расчета на уменьшенной до 60 % модели в различных условиях: на торможении, поворотах и во множестве других ситуаций. Все это имитируется с помощью так называемой беговой дорожки с нагрузками, приближенными к реальным.

С монитора на стенд

После окончательного определения формы каждую деталь конструируют с помощью программ автоматизированного проектирования, учитывая в том числе аэродинамику, характеристики материалов, собственный вес деталей и нагрузки.

Болид Ф1 подвержен всевозможным нагрузкам. На монокок, например, существенно влияет передняя, а на двигатель – задняя подвеска. Те же антикрылья или днище выдерживают существенные аэродинамические нагрузки.

Конечно-элементная модель монокока
Конечно-элементная модель монокока

Откуда инженеры берут исходные данные, то есть упомянутые нагрузки? Все очень просто: данные телеметрии во время заездов и стандарты FIA. Эта информация закладывается в программный комплекс, в котором все 20 тысяч деталей делятся на еще большее количество так называемых конечных элементов. В каждом из этих элементов возникают усилия и деформации. Часто в визуализации некоторые деформации гиперболизируются для определения самых напряженных участков.

В случае, если какой-то из элементов не выдерживает, все начинается с самого начала. Благодаря всему этому, масса постепенно приближается к минимальной, а прочность к максимально возможной… но по-прежнему остаются виртуальными.

Далее наступает очередь испытаний на стендах в условиях, приближенных к реальным. На некоторых базах такие стенды позволяют испытать подвески, трансмиссии, мотор. Конструкции часто ломаются из-за ошибок на этапе проектирования и после выявления дефектов дорабатываются.

Стендовые испытания
Стендовые испытания

Компьютер-помощник

Далее следует непосредственно производство. На базе команды создана компьютеризированная система взаимодействия конструкторского бюро и производственных цехов. С помощью программы создается так называемый трехмерный главный файл болида, где собрана вся информация о будущем болиде.

С помощью этого файла организовывается автоматизированное производство абсолютно всех деталей. Модель используется для создания карбоновой пресс-формы, в который будут сформированы все детали.
С помощью этого файла организовывается автоматизированное производство абсолютно всех деталей. Модель используется для создания карбоновой пресс-формы, в который будут сформированы все детали.

С чего начать?

Итак, болид состоит из шасси (монокок и передняя подвеска), двигателя и ходовой части (коробка передач и задняя подвеска). Только потом на этот «скелет» навешиваются аэродинамический обвес, днище, антикрылья и все остальное. Но с чего начать?

«Монокок и трансмиссия изготавливаются первыми, – рассказал технический директор Renault Ник Честер. – Затем изготавливают днище и антикрылья. Заканчивается все такими деталями как аэродинамический обвес и капот.

Параллельно с производством проектируется электропроводка и гидравлика. Модель этих систем создается в ноябре для качественного монтажа».

Изготовление деталей

Изготовление карбоновых «выкроек»
Изготовление карбоновых «выкроек»

Итак, с помощью «компьютера-помощника» и главного файла изготавливаются все карбоновые элементы. Необходимо учитывать их толщину, направление волокон и многое другое. Поэтому «помощник» создает пошаговые инструкции с планом раскладки. В случае малейших изменений все автоматически обновляется.

Этой зимой на базе в Энстоуне появилась новая машина высотой 7 метров, позволяющая производить больше форм деталей больших размеров одновременно.

После изготовления форм персонал тщательно размещает карбоновые листы. Лазерная зеленая подсветка (белые стрелки) позволяет максимально точно раскладывать их.
После изготовления форм персонал тщательно размещает карбоновые листы. Лазерная зеленая подсветка (белые стрелки) позволяет максимально точно раскладывать их.

Первый обжиг деформирует листы, затем формы помещают в вакуумный мешок и в автоклавную печь, где листы выпекаются под высоким давлением и температурой. Для придания жесткости и прочности элементы армируют, укладывая между листами алюминиевые сетки или Nomex, в зависимости от испытываемых нагрузок. После выпекания все необходимые отверстия вырезаются с помощью фрезы.

Продолжение следует…

Источник

По теме

Лучшее