Машины Формулы-1. Как это сделано?

Как устроена машина Формулы-1, похожи ли ее детали на детали наших машин, из чего они сделаны и сколько стоят, как механикам удается за сутки собрать и разобрать болид чуть ли не до винтика и почему внешний вид этих машин порой такой уродливый?

Получить ответы на все эти вопросы я отправился в паддок к моторхоумам и на питлейн во время Гран-При России, который проходил в Сочи. Основную часть снимков и информационного материала я получил в боксах команды Scuderia Ferrari – единственной команды, которая не пропустила ни одного сезона Формулы-1 с 1950 года.

Всем известно, что болиды Формулы-1 – верхняя ступенька автомобилестроения, которая концентрирует в себе самые передовые, а порой даже фантастические, технологии. Здесь рождается множество инженерных решений, порой революционных, которые только спустя года начинают использоваться в дорожном автомобилестроении.

Здесь трудятся лучшие автомобильные инженеры в мире, лучшие мотористы, специалисты по аэродинамике и даже лучшие простые механики… Что ж, посмотрим своими глазами, что происходит в гараже формульной команды. Вход в боксы Феррари. С первых же шагов ощущаешь легкое волнение и уважение к месту, в которое попал. Ты понимаешь, что сюда может попасть далеко не каждый

Из короткого тоннеля попадаешь на питлейн, куда выходят боксы. Солнце резко бьет в глаза, ты их на секунду прищуриваешь, но тут же открываешь…

… ведь в реальность тебя возвращает треск гайковертов, звон гаечных ключей и шум передвигаемого оборудования.
Здесь вовсю кипит работа

Механики готовят машины Кими Райкконена и Фернандо Алонсо к квалификационным заездам. Около каждой машины одновременно трудится около 10-15 человек.

То, как выглядит и как устроена машина, определяет Технический регламент, который устанавливает основные ее характеристики. Болид Формулы-1 представляет собой углепластиковый монокок с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами, из которых задние два являются ведущими. Пилот располагается в тесном кокпите в передней части болида, который является открытым.

Формула-1 не является самой быстрой автогоночной серией, максимальная скорость Формулы-1 составляет 363 км/ч. Основное достоинство Формулы-1 — это очень эффективные тормозная и аэродинамическая системы, позволяющие болидам на высокой скорости проходить повороты.
Кстати, тормозные усилители и антиблокировочная тормозная система запрещены, так что мастерство гонщика приобретает крайне важное значение

Каждая машина Формулы 1 состоит более чем из 80 000 компонентов, многие из которых изготовлены из сверхлёгких материалов и карбона. В итоге минимальный вес машины с гонщиком составляет всего 691 кг.

На гонку машины не привозят в собранном состоянии. По сути, на каждую из 20 гонок сезона машины приезжают … в ящиках разного размера. Причем, не только машины, но и сами боксы, в которых эти машины собирают. То есть сначала специальные люди оборудуют боксы, а уже затем начинается сборка машины. На сборку боксов уходит до полудня

Перед тем, как собирать машины, механики раскладывают основные детали корпуса и элементы аэродинамики, устанавливают шасси с монококом на специальные стапеля, подключают множество датчиков к инженерной компьютерной системе, которая осуществляет настройку электронных компонентов болида

Детали кузова перевозят вот в таких специальных ящиках

Наполовину собранная машина Формулы-1. Уже установлены двигатель, коробка передач и другие элементы силовой установки. Отсутствующая передняя часть машины дает уникальную возможность рассмотреть то, что обычно скрыто от глаз зрителей, наблюдающих гонки с экрана телевизора.

Подвеску болида изготавливают из углепластика и титана. На сезон необходимо 20 комплектов передних и задних рычагов, каждый из которых стоит примерно 100 000$. Общая стоимость рычагов на сезон составляет 4-4,4 млн долларов.

Сиденье изготовлено из углеволокна с учетом индивидуальных анатомических особенностей каждого пилота. И хотя согласно регламенту, пилот в случае аварии должен иметь возможность покинуть кокпит за 5 секунд (отстегнув ремни безопасности и руль), в крайнем случае сиденье может извлекаться из автомобиля вместе с пилотом. Стоимость сиденья 2000 $.

Над сиденьем располагается воздухозаборник и встроенная видеокамера, которая, кстати, принадлежит не команде, а администрации Formula One, которая и несет все с этим связанные расходы. Стоимость одной камеры 140 тыс $.

Зеркала заднего вида изготавливаются из специального отражающего материала повышенной прочности Perspex и встраиваются в корпус, поэтому их цена очень низкая, однако их аэродинамическая доводка стоит около 1 тыс $.

Снятый носовой обтекатель обнажает электронную начинку болида.

Длина кабелей в каждой машине составляет около 1 км. Эта электроника замкнута на множество датчиков, из которых около 100 являются наиболее важными. Цена всей электроники составляет около 4 млн $.

Интересно, что далеко не у всех команд можно рассмотреть провода и электронику. У Red Bull все спрятано и закрыто…

Одним из важнейших компонентов являются ступицы колес и тормозные системы.

Чтобы полностью остановиться с 200 км/ч, автомобилю необходимо всего 1,9 сек., при этом тормозной путь составляет порядка 55 метров! Обычный автомобиль с такой скорости может остановиться только за 4,1 сек. и ему понадобится около 118 метров для остановки. Во время торможения в болидах Формулы 1 прижимная сила составляет 5G и в такие моменты пилот средней массой 75 кг давит на ремни с нагрузкой в 375 кг. При торможении, покрышки нагреваются до 130 градусов.

Дисковые тормоза состоят из нескольких частей — суппорт, диски и колодки. При торможении температура дисков достигает 1000 градусов! На гоночный сезон необходимо около 180 тормозных дисков, цена одного комплекта 6 тыс $. Общая стоимость дисков на сезон более 1 млн $. Колесные гайки изготавливают из алюминия и на сезон их необходимо порядка 500 штук. Стоимость каждой гайки 110 долларов, а общая стоимость гаек на гоночный сезон для одной машины составляет более 50 тысяч долларов.

Предупреждающая табличка о том, что двигатель хоть и установлен на болид, но маслом еще не заправлен, что запрещает его запуск и прогрев.

Механик настраивает тормозную систему. Кстати, с этого сезона с ней связана система ERS, которая расшифровывается, как «система рекуперации энергии» (Energy Recovery Systems). Энергия, запасаемая на торможениях, может быть вторично использована мотор-генератором MGUK. Вторая система аккумулирует энергию выхлопных газов, которые используются в турбине. На протяжении 33 секунд на круге система ERS позволит высвободить дополнительную суммарную мощность в 163 л.с.

Так что тормоза теперь работают не только для остановки машины, но и для повышения ее мощности.

Сборка корпуса.

Еще одним из важнейших и невероятно дорогих компонентов современной Формулы является аэродинамика, которая отвечает за прижимную силу машины. Прижимная сила автомобиля во время гонки достигает 2500 кг, что в 4 раза превышает вес машины.

Болид Формулы 1 разгоняется до 100 км/ч за 1.9 с. это самый быстрый показатель для автомобилей на механической тяге! Максимальная скорость болида составляет около 370 км/ч.

За сезон гонщики проезжают всего около 8 000 км. При этом на разработку новой машины нужно около 250 000 часов и до 4 500 чертежей. Общая стоимость затрат на болид для одного сезона составляет порядка 15 000 000 $, а стоимость каждого километра пробега составляет около 7000 $.

За максимальную эффективность аэродинамики отвечают заднее и переднее антикрыло. На сезон требуется от 10 до 20 комплектов общей стоимостью — 190 000 $.

Передние антикрылья часто повреждаются во время локальных столкновений в гонке, поэтому их команды изготавливают больше. Кроме того, в ходе сезона команды постоянно усовершенствуют их, стремясь еще больше увеличить эффективность машины. Большинство усовершенствований касаются различных пластин на оконцовках акрикрыла.

Антикрыло болида Sauber

Антикрыло Red Bull. Их аэродинамика считается одной из самых лучших в Формуле-1

Актикрыло Mersedes

Между квалификацией и гонкой запрещены любые изменения настроек машины, за чем следят специальные стюарды FIA, находящиеся в каждом боксе

Важный этап – запуск двигателя после его установки на машину и подключения всех систем.

Двигатель состоит более чем из 5 тыс различных деталей, и в среднем на его сборку на заводе уходит около 130 часов! Стоимость одного мотора составляет от 2 до 4 млн долларов. После каждой 1 000 км. происходит перебор двигателя. Срок службы двигателя — до 3000 км, а всего за сезон командам разрешено использовать лишь 5 двигателей.

За 1 Гран-При топливо в двигателе сжигается порядка 8 000 000 раз. Расход топлива составляет около 70 л. на 100 км., что составляет около 0,078 литра на единицу мощности. Интересный факт, обычный автомобиль компакт класса потребляет 0,093 литра на единицу мощности, что на 19% больше чем у машин Формулы-1. За одну гонку каждой машиной сжигается примерно 1200 л. топлива и расходуется 70 л. моторного масла.

Что касается коробки передач. В гонках Формулы-1 запрещено использовать автоматические коробки передач, поэтому на них ставят только полуавтоматические последовательные коробки. В течение одного Гран-При пилот переключает передачи в среднем 3 000 раз. За гонку расходуется 30 л. трансмиссионного масла. Ресурс коробки передач составляет 6 000 км, а ее стоимостью около 130 000$.

Далее на место устанавливается передний обтекатель, и подготовка машина почти закончена.

В этом сезоне одна из отличительных особенностей машин – их носовые обтекатели, которые многие называют откровенно уродливыми.
На презентации Ferrari F14T заставила ужаснуться весь мир (говорили даже, что Энцо Феррари наверняка сжёг бы на костре инквизиции всех, кто был ответственным за внешний вид новой машины). Машина напоминает пылесос, и, по мнению многих, является самым страшным гоночным болидом из Маранелло за всю историю легендарной марки.

Носовой обтекатель TorroRosso имеет совершенно иной вид и конфигурацию

Машина Даниила Квята

У Lotus нос вообще раздвоенный

Нос McLaren называли даже непристойными словами, сравнивая его с торчащим…. Ну вы поняли…

Один и самых уродливых носов у Force India и Marussia

Да, после установки носового обтекателя на машину, осталось сделать последний шаг перед тем, как выпустить машину на трассу – установить колеса. В каждую гонку используется до 10 комплектов шин для одного болида, а стоимость одной покрышки 800$, то есть за сезон используется до 760 покрышек! Срок жизни шин обычно составляет от 90 до 200 км. За гоночный сезон на шины тратиться до 600 тыс $.

Подготовка комплектов колес за час до начала гонки

Гайковерты Ferrari

Наконец, машина собрана, настроена и готова к выезду на трассу.
Механики помогают выкатить ее на питлейн и гонщик отправляется на трек

Кстати, не менее интересные процессы происходят и после гонки.

Каждый болид сразу после того, как вернется с трассы после клетчатого флага проходит обязательную техническую инспекцию FIA на предмет соответствия Техническому регламенту. В случае нарушения его, гонщик и команда могут быть оштрафованы и даже дисквалифицированы

Не успевает закончиться гонка, как в боксах снова кипит работа… Только теперь уже по демонтажу оборудования

Причем, все происходит настолько быстро, что просто поражаешься. Уже к вечеру боксы будут полностью пусты, а первые грузовые Boeing 747 с оборудованием и машинами поднимутся в воздух по пути на следующий этап или базы команд

Автомобиль разбирают в обратном порядке

Некоторые его элементы демонтируются безвозвратно, некоторые еще будут использоваться в дальнейшем. Некоторые узлы отправляют на базы команд в инженерные подразделения для изучения тех или иных параметров после гонки. Особенно после технических сходов машин или каких-то других инцидентов.