Технологии, подаренные миру Формулой-1

История Формулы-1 началась 13 мая далёкого 1950 года. В тот день на британском Сильверстоуне состоялось гран-при, открывшее первый чемпионат мира. С тех пор «Королева автоспорта» подарила зрителям уйму впечатляющих моментов. Конкуренции в «Формуле» всегда было хоть отбавляй, как среди гонщиков, так и среди конструкторов, которые в погоне за скоростью порой выдумывали настоящие инженерные чудеса, многие из которых нашли применение в серийных машинах и не только в них.

Такая конструкция применяется на большинстве современных машин

Пожалуй, наиболее заметным вкладом формульных инженеров для гражданских водителей можно считать дисковые тормоза. Справедливости ради стоит отметить, что первые дисковые тормозные механизмы разработал англичанин Уильям Ланчестер еще в 1902 году – задолго до создания Ф1. Принцип работы его конструкции не сильно отличался от современных механизмов. Но у нее были две нерешаемые на то время проблемы. Первая – это жуткий скрип, который возникал вследствие взаимодействия медных колодок и стального диска. Вторая проблема состояла в том, что те тормоза очень быстро перегревались. Так про эту конструкцию забыли на долгие годы. А вспомнили о ней авиаконструкторы в конце 40-х–начале 50-х годов. Скорости самолетов росли, и им необходимо было увеличивать эффективность торможения. Это привело к появлению первых дисковых конструкций для самолетов. А уже в 1951 году такой тип тормозов впервые применили на автомобиле «формульной» команды British Racing Motors на их BRM TYPE 15. Ее инженеры поняли, что увеличение эффективности торможения может существенно увеличить скорость прохождения круга. По-настоящему же громко дисковые тормоза о себе заявили на Jaguar C-Type, который в 1953 году выиграл 24 часа Ле-Мана. А первой гражданской машиной с дисковыми тормозами в 1955 году стал Citroen DS.

BRM TYPE 15, которая также была известна установленным в ней полуторалитровым V16

Шли годы, борьба за скорость продолжалась. Очевидным было то, что водители тратят слишком много драгоценных секунд на выжим сцепления и переключение передач механической коробки, а конструкции тогдашних «автоматов» были чересчур медлительны для «Формулы». В начале 80-х за решение этой проблемы взялись инженеры команды Williams F1, однако первую победу в этом направлении получили конструкторы Porsche, оснастившие секвентальной КП с двойным сцеплением легендарный Porsche 962, построенный для гоночной серии прототипов Группы С. Эта коробка получила название Porsche Doppelkupplung (PDK), которое сегодня носят все «роботы» марки. Спустя несколько лет, в 1989 году, инженеры формульной команды Ferrari представили первую машину с секвентальной коробкой передач. А в 1991 году свой болид с полуавтоматом выкатили и инженеры Williams. Со временем секвентальные коробки в Ф1 полностью вытеснили «механику», а переключение передач возложили на специальные подрулевые лепестки. Сегодня же КПП с двойным сцеплением, как и «лепестки» на руле, являются обычным делом в серийных автомобилях. Таким же обычным, как применение регулируемой подвески.

На такой машине ездил легендарный «Волшебник» Айртон Сенна

Впервые адаптивную подвеску внедрила команда Camel Team Lotus Honda на автомобиле Lotus 99T, за рулем которого гонял сам Айртон Сенна. По словам тогдашнего конструктора команды Мартина Огилви, та система имела около 60 режимов работы, отбирала у двигателя до пяти процентов мощности и была слишком сложной. Но за ее внедрение во всю выступал сам Айртон Сенна, который был уверен, что в гонке такая машина будет быстрее. Главным же недостатком адаптивной конструкции Мартин считает не ее сложность и вес, а то, что пилоту было трудно приноровиться к поведению болида с такой системой. В итоге, даже великий Айртон Сенна не смог до конца понять ее возможностей. В гражданских же авто идею регулирования характеристик подвески начали активно внедрять в 90-х годах. И тут, несмотря на всю ее сложность и дороговизну, наметился бесспорный плюс – возможность выбора режима езды по желанию и в зависимости от дорожных условий.

Антикрыло с болида с системой DRS

Разработки «формульных» инженеров в аэродинамике также нашли широкое применение в обычных автомобилях. Например, принцип системы DRS, которая изменяет угол атаки антикрыла, увеличивая прижимную силу в поворотах и уменьшая ее на прямой для достижения более высоких скоростей, во всю используются на «заряженных» гражданских авто. А наработки компании Williams Advanced Engineering (подразделение гоночной команды Williams) и вовсе были применены в создании… холодильников. Да, так и есть. Инженеры компании разработали специальные аэродинамические элементы, которые устанавливаются на морозильные камеры в супермаркетах, помогая сократить потерю холода, уберегая от него посетителей и сокращая расход электроэнергии на 23 процента. Удивительно! Еще больше впечатляет, как все те же инженеры Williams умудрились использовать систему рекуперации кинетической энергии KERS в ветроэлектростанциях на шотландских островах Эг и Фэйр.

Система KERS в болиде Формулы-1

Система KERS начала применяться в Формуле-1 с 2009 года. Чтобы понять, как она работает, нужно ответить на вопрос: «Что будет, если разогнать машину до высокой скорости, а потом включить нейтраль?» Правильно, она будет долго катиться и в конце концов остановится. Так происходит, потому что, когда автомобиль ускоряется, он накапливает в себе кинетическую энергию. Нажимая на тормоз, мы с помощью трения тормозных колодок об диск останавливаем машину, колодки нагреваются, а мы теряем накопленную кинетическую энергию. Идея KERS состоит в том, чтобы использовать эту энергию, и применять ее во время движения, помогая основному двигателю. Делается это с помощью электромотора, который во время торможения работает в режиме генератора. Он накапливает энергию и подзаряжает батареи. Естественно, такая система получила широкое применение в электромобилях и гибридах. В ветряках же применили систему несколько другого типа. Там энергию накапливает специальный маховик, вращающийся в вакууме. Это позволяет получать дополнительный заряд, который помогает стабилизировать подачу электричества, что очень важно для местности, снабжаемой электроэнергией за счёт природных ресурсов.

Таким инженеры из Mclaren Applied Technologies видят будущее Формулы-1, и при этом находят время на сотрудничество с производителями зубной пасты

Еще одно интересное заимствование из Формулы-1 произошло в 2011 году, когда компания Mclaren Applied Technologies помогла оптимизировать роботу конвейера по производству зубной пасты, используя опыт улучшения времени пит-стопов своей формульной команды. Это позволило сократить время перевода конвейера с одного типа пасты на другую с 39 до 15 минут, что привело к двадцатимиллионному приросту производства тюбиков пасты в год. Впечатляюще! И для этого всего лишь нужно было пересмотреть подход к работе, что для «формульных» инженеров – обычное дело.

В Формуле-1 борьба идет за каждую долю секунды

Во время гонки команды сражаются за каждую долю секунды. В такой напряжённой борьбе необходимо, чтобы все работало на самом высоком уровне, важен каждый аспект: быстрый пилот, слаженная команда, надежная и быстрая машина. Добавьте сюда строгий, постоянно меняющийся технический регламент, и получите условия, в которых даже самым светлым умам приходится выкладываться на полную. Формула-1 нам ясно дает понять: наибольшие успехи достигаются в борьбе. Ну а мы надеемся, что «Королева автоспорта» подарит нам еще больше незабываемых гонок, и, конечно же, впечатляющих технологий!

11 октября 2019 года. Евгений Тхор, специально для InfoCar.ua