Технический анализ: ключевые решения, спасшие Алонсо

То, что Фернандо удалось самостоятельно выбраться из кокпита разбитой MP4-31 в Мельбурне – совсем не чудо, а доказательство эффективности стандартов безопасности в современной Ф1. Слово Мэтту Соммерфилду и Джорджо Пиоле.

Обычно та работа, что ведется FIA по увеличению безопасности, не привлекает к себе особого внимания – и лишь после подобных аварий мы понимаем, насколько же далеко федерация продвинулась в этом вопросе.

Чтобы добиться таких стандартов и научиться эффективно рассеивать энергию столкновения, были проведены многочисленные исследования.

Fernando Alonso, McLaren MP4-31 in a huge crash
Авария Фернандо Алонсо, McLaren MP4-31

Фото: Sutton Motorsport Images / sutton-images.com

Аварии, подобные той, в которую попал Фернандо Алонсо на 17-м круге Гран При Австралии, выглядят захватывающе. Но когда первые эмоции схлынут, приходит понимание, сколь поразительные системы и устройства были разработаны в последние годы: их стараниями гонщик вообще не получил травм.

Вместо того, чтобы делать конструкции настолько прочными и жесткими, насколько возможно – как было пару десятилетий назад – машины теперь сконструированы с тем расчетом, чтобы при аварии как можно больше энергии поглощалось за счет разрушения отдельных ее элементов.

В попытках повысить безопасность автомобилей Ф1, FIA регламентирует размеры многих областей машины, а отдельные ключевые компоненты проходят обязательные краш-тесты.

Frontal crash test
Фронтальный краш-тест

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Носовой обтекатель подвергается самым жестким испытаниям. И не только потому, что он принимает на себя все фронтальные удары. Это также один из важнейших аэродинамических элементов – и инженеры всегда будут экспериментировать с его формой, стараясь выиграть в массе и аэродинамике, но в то же время проходя необходимые краш-тесты.

С целью улучшить общую эффективность машины в рамках действующего регламента стараются сделать носы своих автомобилей как можно более короткими, – но это дополнительно повышает требования к их прочности, так как машина должна замедлиться на сокращенной дистанции.

Wheels tethers
Страховочные тросы

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Страховочные тросы для колес используются командами Ф1 с 2001 года с целью снизить вероятность отрыва колеса во время аварии и избежать его попадания в голову гонщика или нанести травмы зрителям или персоналу трассы.

После трагической аварии в гонке Формулы 2, когда от попадания в голову колеса, оторвавшегося от другого автомобиля, погиб Генри Сёртиз, FIA обновила требования к тросам.

В 2011-м федерация пересмотрела количество тросов – отныне каждое колесо крепилось не одним, а двумя. При этом каждый из них должен был иметь минимальную степень поглощения энергии в 6 кДж.

В момент аварии колесо может двигаться по отношению к автомобилю со скоростью, превышающей 150 км/ч, что соответствует кинетической энергии в 17 кДж для колеса весом в 20 кг – необходимо контролировать эту энергию.

В правилах 2017 года предусмотрены новые поправки, учитывающие изменение ширины автомобилей и оговаривающие увеличение минимальной степени поглощения тросом до 8 кДж.

McLaren MP4/1 monocoque
Монокок McLaren MP4/1

Фото: Джорджо Пиола

Центральным элементом автомобиля является монокок, сделанный преимущественно из углеродного волокна. Впервые такое решение было реализовано McLaren в сотрудничестве с Hercules в 1981 году – и стало настоящей революцией в спорте.

Поначалу идею восприняли скептически, посчитав, что материал и сама идея непригодны для этой цели, но вскоре все команды пошли по тому же пути, отказавшись от использовавшихся ранее технологий.

Композитные материалы одновременно легче и крепче всего того, что применялось прежде. С момента внедрения они позволили командам создавать сложные структуры, которые невозможно было реализовать с использованием традиционных методов и материалов.

Cockpit dimensions
Размеры кокпита

Иллюстрация: Джорджо Пиола

"Капсула безопасности" имеет минимальные внешние размеры, позволяющие обеспечить гонщику надлежащий уровень защиты. Параметры проема кокпита жестко регламентированы – у всех команд он одинаков, что является дополнительным фактором безопасности на случай аварии, позволяя оперативно эвакуировать пилота из автомобиля.

McLaren MP4/1 monocoque
Монокок McLaren MP4/1

Иллюстрация: Джорджо Пиола

С 1988 года ноги гонщика не могут заходить за ось передних колёс – это изменение стало следствие нескольких аварий в предшествующие сезоны, в которых несколько пилотов получили переломы ног.

Это привело к радикальному изменению позы гонщика – его ноги теперь подняты, что отличается от традиционной позиции, к которой они привыкли [изображение выше относится к 1983 году].

Side protections

Боковая защита

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Глобальные перемены в регламенте перед сезоном-2014 затронули и боковые структуры безопасности кокпита – это первая "линия обороны" при боковых ударах.

После крупной аварии Роберта Кубицы в 2007 году на трассе в Монреале FIA в сотрудничестве с несколькими командами провели дополнительное исследование защитных структур при ударе под косым углом.

Именно это исследование привело к появлению лонжеронов, используемых и в настоящее время. Они был созданы командой Marussia и позднее усовершенствованы Red Bull Racing.

Эти лонжероны в состоянии поглотить около 40 кДж энергии, как при перпендикулярном воздействии, так и при ударе под углом.

Mercedes AMG F1 W07 detail
Детали Mercedes AMG F1 W07

Фото: XPB Images

Стандартизация этих боковых элементов привела к тому, что многие команды вывели концевик лонжерона за пределы передней части понтона [на рисунке выше изображено решение Mercedes] с тем, чтобы уместить силовые элементы, но при этом улучшить аэродинамику в весьма важной зоне. 

Система защиты головы
Система защиты головы

Фото: Джорджо Пиола

В 2007 году FIA потребовала от команд окружить кокпит полосами из зилона – полимерного материала, который известен своей невероятной прочностью на разрыв (вдвое превосходя кевлар) и используется в бронежилетах.

Федерация прибегла к этому решению с тем, чтобы улучшить защиту пилота от летящих осколков, которые могли бы проникнуть в кокпит.

Зилон прокладывается вокруг внутреннего края кокпита, чья высота с 2016 года увеличена на 20 мм. А тестовая нагрузка выросла с 15 кН до 50 кН.

Removable seat
Съёмное сиденье

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В межсезонье вы частенько слышали выражение "подгонка сиденья" – гонщик приезжает на базу команды, чтобы там под него сделали индивидуальное кресло к предстоящему сезону.

Пилоты о сиденье и посадке в кокпите в журнале Inside Grand Prix

Во время подгонки сиденья пилот сидит в кокпите на специальном мешке, наполненном смолой. При высыхании она принимает форму, по которой будет сделано кресло. В итоге сиденье гонщика представляет собой легкую конструкцию из углеродного волокна, которая может быть с легкостью вынута из кокпита вместе с пилотом – в том случае, если гонщик не в силах вылезти самостоятельно.

Сиденье крепится к шасси двумя болтами – их можно открутить при помощи инструментов, которые есть в наличии у всех спасательных команд. Сейчас это звучит почти немыслимо, но шеститочечные ремни безопасности стали обязательными в Ф1 только в 1972 году.

Кресло имеет дополнительные ремни на случай эвакуации пилота. Кроме того, в верхней части есть специальная прорезь для того, чтобы врачи могли использовать специальную пластину для фиксации головы и шеи гонщика на время эвакуации.

Cockpit crash test
Краш-тест кокпита

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Монокок имеет две дуги безопасности на случай переворота: одну перед рулевым колесом в верхней части шасси (дополнительная), а вторая на высоте по минимум 940 мм над базовой плоскостью в 30 мм позади кокпита за головой пилота (основная).

Расположение двух этих элементов означает, что в случае переворота машины шлем гонщика никогда не коснется земли.

Основная дуга безопасности создается с учётом воздухозаборника, который подводит воздух к элементам силовой установки.

Команды прикладывают значительные усилия, чтобы доработать основную дугу безопасности, улучшив аэродинамику и снизив вес. В конце концов, это самая высокая точка автомобиля, которая неизбежно оказывает большое влияние на центр тяжести.

Однако FIA настаивает, что дуга должна выдержать нагрузку, эквивалентную 50 кН в боковом направлении, 60 кН в продольном направлении назад и 90 кН в вертикальном – отказ этой системы будет иметь катастрофические последствия.

HANS system
система HANS

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Когда HANS стала обязательной в 2003 году, не все были убеждены в ее необходимости. Тем не менее, теперь эта система считается своего рода естественным приложением к шлему и с момента своего появления в автомобильном спорте наверняка спасла немало жизней.

Простейшая конструкция позволяет сохранить определенную позицию головы относительно тела при аварии, перераспределяя энергию удара на корпус пилота.

Движения головы гонщика при аварии привлекают внимание специалистов FIA, которые в настоящий момент продолжают исследования в области безопасности. Этому, в частности, поможет введение правила об обязательном использовании высокоскоростных "аварийных камер".

Видео с такой камеры, записанное в момент аварии Алонсо, наверняка даст специалистам федерации немало пищи для размышлений. 

FIA closed cockpit testing
Тесты закрытых кокпитов FIA

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В последние месяцы дискуссии вокруг систем защиты головы разгорелись вновь – с появлением концепции Halo.

Не все болельщики убеждены в необходимости их появления в Формуле 1, но FIA и большая часть гонщиков согласны, что их применение нужно сделать обязательным в 2017 году.

Стоит признать, что Halo не решит всех проблем (помимо прочего, система явно не являет собой образец эстетичности), однако она определенно имеет ряд преимуществ в сравнении с другими конструкциями, которые рассматривались Институтом FIA по безопасности.

Halo – одна из версий каркаса безопасности, который тестировался федерацией наряду с другими решениями. Система прежде всего призвана защитить голову пилота от крупных летящих объектов, вроде оторвавшегося колеса.

Sebastian Vettel, Ferrari SF16-H running the Halo cockpit cover
Себастьян Феттель, Ferrari SF16-H, с системой защиты кокпита Halo

Фото: XPB Images

Halo, которую Ferrari тестировала в Барселоне, не была интегрирована в структуру шасси, а Себастьян Феттель и Кими Райкконен проехали на SF16-H, оборудованной системой, лишь пару кругов на двоих. Тем не менее, они не отметили никаких проблем с обзором.

Впрочем, сама Halo была раскритикована многими – в том числе и потому, что она вряд ли может защитить пилота от мелких обломков, и, вполне возможно, не помогла бы Фелипе Массе избежать травм в Венгрии в 2009 году, когда в его шлем врезалась пружина, отлетевшая от Brawn BGP001 Рубенса Баррикелло.

Red Bull Halo concept
Концепция Halo от Red Bull Racing

Иллюстрация: Джорджо Пиола

С тех пор Red Bull предложила собственную концепцию системы защиты кокпита с высоким ветровым стеклом – больше напоминающую "фонарь" истребителя, но с открытым верхом.

Противники самой идеи и здесь найдут немало аргументов против, а главное преимущество – полная защита гонщика от летящего "мусора".

Пока ни одну из систем нельзя назвать идеальной, но какое бы решение FIA ни выбрала в 2017 году, мы увидели очередное подтверждение того, что работа над повышением стандартов безопасности не прекращается ни на минуту – и приносит весьма наглядные результаты.

Присоединяйтесь!

Написать комментарий
Показать комментарии
Об этой статье
Серия Формула 1
Тип статьи Аналитика
Rambler's Top100