Технический анализ Джорджо Пиолы

Техническое ретро: новейшая история

Motorsport.com завершает рассказ о том, как менялись правила Формулы 1 и гоночные машины с течением времени. В четвертой части этой истории мы вспомним период доминирования Red Bull и наступление «гибридной» эры.

Сезон 2009 года принес множество технических новинок, самой примечательной из которых, без сомнений, стали двойные диффузоры. Как всегда бывает в случае серьезных перемен в регламенте, команды продолжили поиск идей – и последующие годы принесли еще несколько прорывных решений, которые ощутимо сказались на расстановке сил.

Red Bull RB6 low-line exhaust to blow the diffuser
Выхлоп Red Bull RB6 (2010 год) – поток выхлопных газов повышает эффективность диффузора

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В 2010-м свет увидели F-воздуховод и «выдувной» диффузор. Команды продолжали борьбу за увеличение прижимной силы и снижение лобового сопротивления, используя множество разных идей и пытаясь прощупать «серые» области правил.

Brawn BGP 001 2009 diffuser exploded overview
Детали диффузора Brawn BGP 001, 2009 год

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Двойные диффузоры не только принесли титулы команде Brawn – об этом мы подробно рассказывали в предыдущей части, – но и свели на нет один из инструментов, который должен был облегчить обгоны.

По предложению специальной рабочей группы пилоты получили с 2009 года возможность менять угол атаки переднего крыла. Однако картина распределения потоков позади машины с двойным диффузором оказалась совсем не такой, как в теоретических расчетах, так что подвижные передние крылья тихо исчезли из Ф1.

McLaren MP4-25 2010 rear wing with f-duct
Заднее крыло McLaren MP4-25 с F-воздуховодом, 2010 год

Иллюстрация: Джорджо Пиола

Автором следующего технического сюрприза стала McLaren. Разработка с внутренним индексом RW80 стала известна под названием F-воздуховода.

Поток, попадая в небольшой воздухозаборник впереди кокпита, проходил внутри машины к заднему крылу. Когда пилот тыльной стороной ладони перекрывал в кокпите небольшое отверстие, воздух попадал на крыло и «закупоривал» его, резко снижая прижимную силу и лобовое сопротивление. Прибавка в скорости на прямых достигала 10 км/ч.

Эта концепция послужила простым и элегантным примером того, что и в наши дни можно умело обойти прописанные в правилах запреты на пути к своей цели. Остальные команды мгновенно начали копировать идею McLaren.

В FIA были далеко не в восторге от того, что пилоту приходится убирать руку с руля для активации F-воздуховода, так как это отвлекало его от управления.

Соответствующие пункты регламента были переформулированы таким образом, чтобы сделать использование устройства невозможным. Надо сказать, что в федерации вынесли из случившегося важный урок, который в итоге привел к введению с 2011 года системы DRS.

Еще одним направлением поиска команд в тот период стали гибкие аэродинамические элементы. Некоторые команды – чаще всего в этой связи упоминали Red Bull – использовали эластичность деталей, прежде всего переднего крыла, для получения аэродинамической выгоды.

FIA приходилось постоянно корректировать правила в период 2009-2013 годов, чтобы положить конец подобной практике. Разумеется, в ответ на каждый такой шаг конструкторы находили возможность проходить нагрузочные тесты, а затем на трассе вновь задействовать гибкость элементов себе на пользу.

2014: «Гибридная» эра

На протяжении долгого времени многие упрекали Формулу 1 в том, что здесь главенствует аэродинамика.

В итоге в FIA решили принципиально обновить регламент – первоначально предполагалось, что это случится с 2013 года, но затем срок был отодвинут на 12 месяцев.

Первые дискуссии с участием команд, производителей и организаторов показали, что Формула 1 должна стать, как это было раньше, пионером технологий для серийного производства автомобилей.  Цель была благой – дать компаниям возможность демонстрировать своим клиентам возможности ближайшего будущего.

Были озвучены многочисленные предложения, включая рядные 4-цилиндровые моторы, привод от KERS на переднюю ось и множественные варианты турбонаддува.

Renault 2014 powerunit exploded view
Конфигурация силовой установки Renault 2014 года

Иллюстрация: Джорджо Пиола

В итоге был выбран двигатель объемом 1600 «кубиков» с одним нагнетателем, установленным строго по оси машины и сопряженный с мотор-генератором (MGU-H), который замедляет турбину, отбирая у нее энергию, или, наоборот, раскручивает, помогая избежать «турбоямы».

Еще один более мощный мотор-генератор соединялся с коленвалом. Он передает энергию батарее большого объёма.

Максимальные обороты мотора решено было снизить с 18 до 15 тысяч в минуту, но из-за наложенных ограничений на расход топлива в реальности никто не переходил даже отметку в 12 000 об/мин. За гонку можно было потратить не более 100 кг горючего, а мгновенный расход был ограничен величиной 100 кг в час.

Новая система получила название ERS – как и прежнюю KERS, пилот мог настраивать ее в зависимости от ситуации на трассе. Переключатели на рулевом колесе определяли, сколько энергии устройство будет забирать, и сколько – возвращать. 

Отличие же состояло в том, что количество возвращаемой ERS энергии теперь было привязано не только к выбранному режиму, но и к положению педали дросселя. Система стала неразрывно связана с общей отдачей машины.

Мотор-генератор MGU-K, соединенный с коленвалом, в состоянии выдавать до 120 кВт (примерно 160 л.с.). За один круг он может расходовать не более 4 МДж энергии, тогда как накапливать – не более 2 МДж. Что касается MGU-H, то его параметры накопления и расхода энергии не лимитированы.

Самое же интересное – энергию можно произвольно перераспределять между двумя мотор-генераторами посредством системы контроля. При этом ее даже нет нужды прогонять через батарею, переводя из переменного тока в постоянный, а затем обратно. Один мотор-генератор напрямую запитывает второй, что позволяет значительно снизить потери энергии.

2014 Regulation change overview, using Red Bull RB9 to compare
Изменения в регламенте Ф1 в 2014 году на примере Red Bull RB9

Иллюстрация: Джорджо Пиола

C точки зрения аэродинамики правила 2014 года продолжили тенденцию на снижение уровня прижимной силы: переднее крыло стало на 150 мм уже, кончик «носа» и зона сопряжения носового обтекателя с шасси – ниже. Так поступили не только из соображений безопасности, но и с целью лишить команды тех наработок в аэродинамике, которые они сделали за прошедшее время.

Скажем, конструкторы смогли получать преимущество от креплений камер, которые изначально предполагались аэродинамически-нейтральными. Теперь камеры были перемещены в иную область.

Прежде каждая команда сама определяла конструкцию боковой защитной структуры, исходя из своих предпочтений в геометрии и распределении веса. В новых правилах этот элемент стал унифицированным.

Окончательно осталась в прошлом нижняя («несущая») плоскость заднего антикрыла. Две оставшиеся верхние плоскости уменьшились на 20 мм.

Небольшим послаблением стала возможность увеличить ширину «сиденья для обезьянки» – это небольшое крылышко над выхлопной трубой помогает эффективнее распоряжаться отработанными газами. Саму выхлопную трубу отныне разрешили ставить лишь строго по оси машины, чтобы окончательно исключить любую возможность возврата к «выдувным» диффузорам, господствовавшим на трассах в предыдущие годы.

Изменения 2014 года были весьма существенными – но, как стало понятно сейчас, они зашли слишком далеко. Машины потеряли слишком много прижимной силы, а благодаря новым компонентам силовых установок еще и прибавили 60 кг в весе.

Все сразу заметили, как резко упали скорости в сравнении с техникой предыдущего поколения, а команды из хвоста пелотона и вовсе демонстрировали темп на уровне GP2.

Проблема состояла в том, что в поворотах сочетание прижима и мощности не позволяло машинам ехать достаточно быстро. Вдобавок, новые двигатели страдали от «детских болезней», а их звук вызвал всеобщее недовольство.

В дальнейшем, как это бывает всегда, команды стали изыскивать дополнительные возможности, и машины 2016 года уже ехали ощутимо быстрее, даже подбираясь на некоторых трассах к абсолютным рекордам.

Все понимали, что нужны новые изменения, призванные выровнять силы в пелотоне, особенно в условиях безоговорочного доминирования Mercedes. Их вобрал в себя регламент-2017. Однако многим кажется, что он стал слишком поспешной реакцией, и его введение может привести к прямо противоположным результатам.

Так ли это? Узнаем уже совсем скоро.

Присоединяйтесь!

Написать комментарий
Показать комментарии
Об этой статье
Серия Формула 1
Команды Red Bull Racing , Mercedes , McLaren
Тип статьи Избранное
Тэги история
Topic Технический анализ Джорджо Пиолы
Rambler's Top100