Ежедневная доза Формулы 1
Вконтакте
Telegram

Подвигай ножками

Как работает подвеска болида Формулы 1 – Часть 2

Опубликовано 25 сентября 2019

Продолжаем копаться во внутренностях самой быстрой автогоночной машины в целом и подвески болида Формулы1 в частности. Как же работают эти сложные системы подвески…


Три противоречивых требования

Важные составляющие болида Формулы 1 — например, монокок — обычно изготавливаются на базе, а детали подвески заказываются у подрядчиков. Это дорогое удовольствие из-за стоимости материалов и продолжительности изготовления элементов. Подвеска – головная боль конструктора. Она должна отвечать трем требованиям, которые зачастую противоречат друг другу: прочность, легкость и компактность. Ничего сложного для дорожных машин, чего не скажешь о болиде Ф1.

Передняя подвеска Ferrari
Передняя подвеска Ferrari

На максимальной скорости подвеска должна быть достаточно прочной и жесткой, чтобы воспринимать удары. Поэтому толщина рычагов создает немалые проблемы. V-образные рычаги, толкатели, тяги и другие элементы изготавливаются из карбона. Они способны выдерживать немалые нагрузки. Инженеры команд отслеживают телеметрию, чтобы нагрузки не превышали допустимые. Датчики размещают в рычагах и других элементах подвески. Предельные нагрузки вычисляют расчетным методом или по данным предыдущих лет, собранных, например, во время вращения болида или на жестком торможении.

Передняя подвеска Mercedes
Передняя подвеска Mercedes

Итак, как и все составляющие машины Ф1, подвеска должна быть максимально легкой. Все рычаги, которые поддаются воздействию воздуха, включая V-образные (в них размещены страховочные тросы шин, что обусловлено требованиями к безопасности пилота), должны быть максимально тонкими.

Поскольку максимально удовлетворить каждое из требований без ущемления остальных двух невозможно, конструкторам приходится искать компромисс. Отдел аэродинамики будет запрашивать самые плоские рычаги, а конструкторы будут заботиться о жесткости. А если еще вспомнить, что окружающая среда изменчива, то необходимо также учесть и изменение характеристик материалов элементов подвески.

Еще одна головная боль

К этим трем требованиям добавляется и функционал подвески. Если ее правильно отрегулировать, то пилот получит сбалансированное распределение тяги между четырьмя колесами, а значит — и более легкий в управлении болид. И для каждой трассы такая регулировка своя.

Цель состоит в получении баланса сцепления между передними и задними колесами, а на это влияет тип поворота (медленный, средний, быстрый) и фаза его прохождения (вход, апекс, выход). И тут также не обойтись без компромисса. Пилоты часто комментируют баланс машины, потому что каждое из колес работает по-разному на отдельных участках трассы. Подвеска реагирует на любые изменения траектории и сцепления с трассой, а также за счет всех своих составляющих максимально точно контролирует баланс сцепления между передней и задней осью.

Работа задней подвески Red Bull
Работа задней подвески Red Bull

Для этого пилот с командой инженеров «играют» с множеством параметров подвески. Например, с жесткостью торсионов, стабилизаторов поперечной устойчивости, характеристиками амортизаторов, положением колес… Корректируют эти параметры за счет изменения геометрии подвески, толщины и длины элементов. Для некоторых уникальных трасс — например, для Монако — инженеры готовят специальные настройки.

Аэродинамическая эффективность

При проектировании подвески учитывают ее аэродинамические характеристики. Для каждой трассы шасси имеет свое положение относительно поверхности трека. Позиция определяется подвеской, а точнее — прогрессивной жесткостью торсионов, давлением газа в амортизаторах и прочим.

В целом, гибкую или жесткую подвеску не создают. Гибкость подвески меняется в зависимости от требований трассы: что-то среднее – для медленных поворотов, жесткость – для быстрых, гибкость – для прямых участков трассы и так далее. То есть система подвески создана таким образом, что ее гибкость меняется в зависимости от скорости болида и от типа поворота. Поэтому подвеска достаточно гибкая для замедления, жесткая на ускорении и вновь гибкая после преодоления определенной скорости. Подвеска бывает чисто механической или довольно сложной гидравлической системой.

Для аэродинамики велик соблазн сделать подвеску более жесткой, чтобы поставить болид в очень точное положение для создания высокой нагрузки на него. Но трасса не состоит только из поворотов или только из прямых, поэтому подвеска должна быть достаточно гибкой и не может удерживать болид в одном положении.

Передняя подвеска Toro Rosso
Передняя подвеска Toro Rosso

Кто-то предпочитает более эффективную аэродинамику, которая доступна только в специфических условиях. Кто-то – менее эффективную, но более однородную. Болид с более широким диапазоном установок будет иметь более низкий уровень эффективности. И наоборот – с меньшим диапазоном будет более эффективным. Работа над поисками компромисса не прекращается никогда. На таких трассах как Монако все давно известно, но на других – все зависит от концепции болида.

Гидравлическая мудреность

После запрета в 1994 году активной подвески некоторые инженеры в поисках компромисса на протяжении многих лет разрабатывают исключительно гидравлические системы подвесок. В некоторых из них даже попытались реализовать взаимодействие передней и задней подвесок. Такие подвески получили название FRIC – Front to Rear Inter Connected. Это так и переводится – взаимодействие между передней и задней частями. Их запретили в 2014 году. Такие запреты каждый раз приводят к разработке более сложных подвесок.

В 2017 году Mercedes и Red Bull создали подвески, которые накапливали энергию при поглощении ударов, а затем высвобождали ее в соответствующий момент. Например, для усиления действия амортизатора вертикальной устойчивости на торможении или при увеличении аэродинамической нагрузки.

Несмотря на запрет и этой системы, команды продолжают разрабатывать подобные системы. С каждым разом они становятся все более сложными и дорогостоящими. В пелотоне можно выделить два направления. Одни используют механическую подвеску. Другие – очень сложную гидравлическую систему, которая позволяет поддерживать шасси в определенном положении. Но и тут следует выбирать между увеличением общей эффективности и массой, сложностью и надежностью всей системы. Гидравлическая система дает больше возможностей для маневра. Механическая – более надежная и легкая.

Передняя подвеска Mercedes
Передняя подвеска Mercedes

Со сменой регламента в 2021 году появилось предложение разрешить активную подвеску, что продиктовано уменьшением расходов команда. Активная электронная подвеска дешевле гидравлической. Эту идею отвергли, а Формула 1 и FIA в ответ предложили запретить гидравлическую подвеску.

Контролируя пилотаж болида, подвеска стала еще и элементом аэродинамики, что позволяет отыграть несколько драгоценных десятых долей секунды. А это «амортизирует» астрономические суммы, потраченные на разработку этих сверхсложных систем.

Источник

Лучшее