Технический анализ Джорджо Пиолы
Топик

Технический анализ Джорджо Пиолы

Технический анализ: как Ф1 готовится к главному вызову Гран При Канады

Поделились
Комментарии
Технический анализ: как Ф1 готовится к главному вызову Гран При Канады
Джорджо Пиола
Автор: Джорджо Пиола , Technical Editor
Соавтор: Edd Straw
6 июн. 2018 г., 10:13

Когда речь заходит о трассе в Монреале, первое, что приходит в голову – это нагрузка на тормоза, с которой не сравнится ни один другой этап в календаре.

Сразу четыре торможения по ходу круга – в шестом, восьмом, десятом и 13-м поворотах – по классификации Brembo являются «жесткими». К ним добавляются еще два «средних» и всего одно «легкое». В среднем выходит, что почти четверть времени круга гонщик жмет на педаль тормоза.

С механической точки зрения устройство тормозной системы на машинах Ф1 едва ли серьезно изменилось за последние 20 лет. Но детали за это время ощутимо эволюционировали – как раз для того, чтобы справляться с нагрузками уровня монреальских. 

Front brake disc width (28mm)
Замер толщины переднего тормозного диска (28мм)

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В 1998 году FIA ввела ограничения, запретив использовать на каждом колесе более двух тормозных колодок и более шести приводящих их в движение цилиндров. Диаметр диска не мог превышать 278 мм, толщина – 28 мм.

В прошлом сезоне колеса стали шире, а машины – тяжелее. Вырос уровень сцепления, а с ним и нагрузка на тормоза. По этой причине максимальную толщину дисков повысили до 32 мм.

Все это время разработчики тормозных механизмов, конечно же, не сидели на месте. Компания Brembo, чьей продукцией пользуется ряд команд во главе с Ferrari, пошла по пути поиска подходящего материала.

В итоге в 2013 году был разработан композит CER, который не только работал эффективнее, но и изнашивался не так сильно. Там, где диски из прежнего состава CCR теряли по 4-5 мм толщины, новые стачивались всего на 1 мм.

Brembo brake discs evolution 2005-2015
Эволюция тормозных дисков в 2005-15 годах (указано число вентиляционных отверстий)

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Вентиляция дисков также стала куда лучше. За десять лет количество отверстий для отвода тепла выросло на порядок – со 100 до 1200. В нынешних 32-миллиметровых дисках уже по 1400 отверстий.

Brake pedal assembly and brake disc and caliper arrangement
Конфигурация тормозной системы на машине Ф1

Иллюстрация: Джорджо Пиола

После появления в 2014 году систем рекуперации энергии (ERS) в Ф1 нашла применение технология электронного регулирования тормозного усилия (brake-by-wire или BBW). Она использовалась на задних колесах, которые на каждом замедлении заряжали батарею.

Таким образом, спереди на машинах сейчас стоят обычные тормоза, а сзади – электронная система. Это решение позволяет сохранить традиционную систему регулировки тормозного усилия между осями. 

Brake by wire system
Система электронной регулировки тормозного усилия (BBW)

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Эта схема показывает, как все работает. Педаль тормоза (1) посредством двух разных тормозных цилиндров (2) и (3) взаимодействует с механизмами спереди и сзади. Пилот имеет возможность регулировать, сколько процентов усилия приходится на каждую из осей.

На торможениях спереди все происходит по классической гидравлической схеме: жидкость давит на цилиндры, колодки прижимаются к дискам, машина замедляется.

Сзади всем процессом управляет электроника. Система включает так называемую «камеру соответствия», которая позволяет гонщику ощущать обратную связь.

Контролируемый электроникой мотор-генератор (7) на замедлениях аккумулирует энергию. Одновременно на привод (8) подается пересчитанное усилие, которое передается на тормоза (9).

В итоге получается, что задние колеса замедляются и посредством MGU-K, и посредством классических тормозов. Но система настроена так, что общее усилие в точности соответствует тому, что получалось бы вообще без ERS при традиционном нажатии на педаль. 

Это позволяет, не меняя стиля пилотирования, одновременно запасать кинетическую энергию, которую затем можно использовать повторно. Правила Ф1 разрешают запасать до 2 МДж (примерно 0,56 кВт-ч) на каждом круге. 

Спереди используются суппорты с шестью поршнями (10), тогда как сзади диаметр дисков зачастую уменьшают, а поршней порой бывает четыре (11).

5 pistons Brembo brakes caliper
Тормозной суппорт Brembo с пятью цининдрами

Иллюсирация: Джорджо Пиола

В 2014 году Mercedes, McLaren, Sauber и Red Bull использовали более компактные задние диски с диаметром 260 мм вместо максимально разрешенного 278 мм и толщиной 26 мм вместо 32.

Это было сделано потому, что с переходом на гибридные моторы нагрузка на эти тормозные механизмы ощутимо снизилась. Колеса замедляются благодаря MGU-H, и это можно использовать.

Brake-by-wire system, depicts what happens when ERS not working (defaults to manual brake system)
Работа тормозов на машине Ф1 в случае отказа ERS

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Однако в том сезоне на Гран При Канады, когда пилоты Mercdes занимали в гонке две первых позиции, у них вследствие большой нагрузки не выдержали MGU-K. В итоге обоим пришлось тормозить с использованием одной лишь гидравлики без накопления энергии и использования системы BBW. 

Льюис Хэмилтон в итоге сошел, а Нико Росберг хоть и смог адаптировать свой пилотаж, но в концовке ничего не сумел противопоставить Даниэлю Риккардо. Для Mercedes то поражение стало первым с начала «гибридной» эры.

Mercedes W05 and W06 rear brakes comparison
Сравнение тормозов Mercedes W05 и W06 (2014/15 годов)

Иллюстрация: Джорджо Пиола

После таких проблем в команде вернулись к шести поршням, хотя McLaren, Red Bull и Sauber продолжали использовать четыре. Но урок из той истории вынесли все: когда на недавнем Гран При Монако Риккардо остался без MGU-K, он смог перестроиться и выиграть на машине с ослабшими задними тормозами, которые не собирали энергию. 

«Они стали очень горячими, поэтому я перенес баланс на шесть или семь процентов вперед, – объяснил Даниэль после той гонки. – Это очень много. Обычно мы используем не больше одного-двух процентов по ходу всей гонки. Так что это было очень серьезное изменение, и перед началом торможения мне приходилось какое-то время катиться накатом, чтобы не так нагружать тормоза и беречь их».

McLaren MP4-8 1993 drive-by-wire detail overview
Детали конструкции McLaren MP4/8, 1993 год

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Примечательно, что еще за 22 года до появления в Ф1 электронных тормозов у McLaren уже был электронный дроссель.

На бразильском Гран При 1992 года команда использовала на модели MP4/7 систему, в которой традиционный тросик газа уступил место гидравлике. Специальный пружинный датчик определял, с какой силой Айртон Сенна и Герхард Бергер давят на педаль, после чего эта информация по проводам передавалась в блок управления двигателем.

Решения для Гран При Канады

Если говорить о трассе Жиля Вильнева, то в плане работы тормозов сложно найти что-то менее похожее на нее, чем городское кольцо в Монако.

В княжестве важнее всего охлаждать суппорт, так как речь идет о регулярных и постоянных торможениях и отсутствии быстрых участков, где поток воздуха мог бы отобрать тепло у тормозных механизмов. 

Именно поэтому все команды используют воздухозаборники максимального размера.

Mercedes F1 W08 brake duct at Canadian GP
Передние тормоза Mercedes F1 W08, Гран При Канады 2017 года

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Ferrari SF70H brake duct, captioned
Передние тормоза Ferrari SF70H, Гран При Канады 2017 года

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В Канаде же на первый план выходит охлаждение дисков и контроль за их износом.

Выше показаны решения Mercedes и Ferrari для прошлогодней гонки в Канаде. Несмотря на различие в геометрии воздухозаборника, обе команды использовали диски с максимальным числом отверстий охлаждения.

Проблемы с тормозами возникают в Монреале регулярно. Можно вспомнить историю из 1999 года, когда занимавший второе место Хайнц-Харальд Френцен улетел с трассы и разбил машину за четыре круга до финиша именно из-за отказа тормозов. 

Исходя из данных, опубликованных Brembo, в этом году самое жесткое замедление на трассе Жиля Вильнева будет перед шпилькой, где перегрузка достигнет 4,8g.

Однако в плане нагрузки на тормозные механизмы еще более жесткой точкой станет вход в финальную «эску» перед Стеной чемпионов. 

Машина разгоняется к этому месту до 322 км/ч, после чего за 1,6 секунды она падает до 148 км/ч. Это происходит на дистанции всего в 49 метров, перегрузка там составляет 4,7g, а нагрузка на педали тормоза составляет 161 кг. Перед восьмым поворотом («эска» вправо-влево перед шпилькой ) пилоты тормозят с 297 км/ч за 1,62 секунды на дистанции в 47 метров. Перегрузка достигает 4,8g, а усилие на педали – 160 кг.

В самой шпильке, десятом повороте, за 63 метра и 2,44 секунды скорость падает с 292 до 68 км/ч.

Кроме того, небезынтересно, что каждая команда Ф1 по ходу сезона использует десять комплектов тормозных суппортов, порядка 140-240 дисков и 280-480 колодок.

Подписывайтесь на нас в социальных сетях:
VKontakte
Facebook
Odnoclassniki
Twitter
Следующие статьи раздела Формула 1

Об этой статье

Серия Формула 1
Автор Джорджо Пиола
Тип материала Избранное