Первый чемпионат мира по автогонкам в классе «Формула-1» состоялся в 1950 году – целых 69 лет назад. Если посмотреть на автомобиль Alfa Romeo 158 победителя Чемпионата, итальянца Джузеппе Фарина, то можно обратить внимание, что диагональные шины Pirelli размерности 5,50×17″ спереди и 7,00×18″ сзади на том автомобиле напоминали обычные дорожные, а пилот даже не был пристегнут ремнем безопасности.
Alfa Romeo 158. Изображение: Wikipedia
Вместе с тем, оснащенный полуторалитровым 350-сильным V8 с приводным компрессором, тот автомобиль был способен разгоняться до 290 километров в час! Неудивительно, что гибель гонщиков во время состязаний тогда не была чем-то из ряда вон выходящим. С годами автомобили «Формулы-1» постоянно прогрессировали, разумеется, шин это тоже касалось.
Шины различной ширины
Инженеры постоянно работали над аэродинамикой автомобилей, их мощность росла. Вот почему уже к началу шестидесятых годов задние шины автомобилей «Формулы-1» были сильно шире передних. Более компактные передние шины снижали коэффициент лобового сопротивления, а широкие задние помогали максимальной передаче крутящего момента на трассу.
Увеличение ширины шин увеличивало пятно контакта, и, следовательно, коэффициент сцепления с поверхностью, позволяя сделать автомобиль быстрее как при разгоне, так и в повороте. К тому же, в 1966 году регламент разрешил применение массивных и мощных объемных трехлитровых двигателей. «Формулы» росли в размерах, как и их шины – в ширине.
Появление сликов
Пожалуй самым важным моментом в истории эволюции шин «Формулы-1» стало появление сликов. Первой компанией, предложившей радикальное улучшение зацепа за счет отказа от рисунка протектора, стала американская марка Goodyear, представившая слики в сезоне 1971 года. Неудивительно, что новинка пришла именно из США – за морем к тому моменту слики использовали уже два десятилетия в гонках драгстеров.
Слики GoodYear на Гран-При Дании, 1977. Изображение: Wikipedia
Вскоре на слики перешли и другие производители. Единственным их недостатком была очевидная необходимость замены шин на стандартные в условиях сильного дождя. В условиях отсутствия протектора, слики не могли обеспечить достаточно эффективный отвод влаги из пятна контакта, и возникало аквапланирование – автомобиль просто всплывал, теряя сцепление с трассой.
Радиальные шины
В 1977 году в мир «Формулы-1» стремительно ворвалась французская компания Michelin, сходу предложившая революционную новинку – радиальные шины, вместо использовавшихся на тот момент диагональных. На тот момент преимущества радиальных шин Michelin оценил только новичок чемпионата, Renault.
Первая машина F1 от Renault – RS01, на радиальных сликах Michelin. Изображение: Wikipedia
Первые же тесты показали, что радиальные шины жестче, меньше деформируются при разгоне и в поворотах, обеспечивают лучшее сцепление и меньший вес. Уже в 1978 году на таких шинах Карлос Рейтеманн из Ferrari выиграл первый Гран-При. В течение трех лет все прочие шинные производители сдались перед натиском Michelin – все команды перешли на французские шины. Но отступление было тактическим – уже на следующий год Goodyear, Pirelli и Avon вернулись в гонки со своими радиальными шинами, чтобы дать бой французам. Началась великая шинная битва.
Термочехлы
Следующим революционным изобретением в истории «Формулы-1» стали термочехлы для шин, которые придумал английский бизнесмен Майк Друр. До этого момента в холодную погоду механики укутывали шины одеялами, а прогревали их до рабочей температуры сами гонщики, теряя драгоценные секунды. Впервые термочехлы были протестированы командой Williams на Гран-При Испании в 1986 году, и результат был ошеломляюще хорош.
Шина F1 в термочехле. Фотография: Артем Ачкасов
С тех самых пор электрические термочехлы, позволяющие прогревать шины до заданной температуры, плотно вошли в обиход всех команд «Формулы-1».
Производители шин и их соперничество
Конкуренция между шинными производителями превратилась в настоящую гонку. Постоянная разработка новейших составов компаунда вылетала в копеечку, в итоге, устав от дорогостоящей конкуренции, шинные компании одна за другой покидали «Формулу-1». Сначала гонки покинула марка Advan, потом Michelin. После сезона 1991 года, ушла компания Pirelli, и на долгие 5 лет монопольным поставщиком стала компания Goodyear. В 1998 году она покинула Королеву Автоспорта, выиграв 368 Гран При – больше, чем кто-либо в истории. В итоге монополистом стала японская компания Bridgestone. Через 3 года на трассы вернулась компания Michelin, и шинная война развернулась снова.
Стенд с шинами команды Renault Sport Formula One Team. Фотография: Артем Ачкасов
Сегодня в «Формуле-1» снова монопольный поставщик шин – итальянская компания Pirelli.
Разные компаунды и рисунки
В сезоне 2019 года команды имеют возможность использовать слики пяти уровней мягкости, обозначаемых от C1 (наиболее жесткий) до С5 (самый мягкий).
Изображение: Pirelli
То, какие шины можно использовать на конкретном Гран-При, определяет сам производитель – Pirelli.
Шины Pirelli сезона 2019. Изображение: Pirelli
Например, в Гран-При Австралии гонщики будут использовать компаунды C2, C3, и C4, а на следующем этапе в Бахрейне – С1, C2, C3. В зависимости от типа компаунда, у шин различается температурный диапазон:
○ C1 110-140°C
○ C2 110-135°C
○ C3 105-135°C
○ C4 90-120°C
○ C5 85-115°C
Для простоты понимания поклонниками, эти шины будут иметь три относительных обозначения – Hard, Medium и Soft, независимо от конкретного номера компаунда. Жесткие шины будут иметь белую маркировку на боковинах, средние – желтую, и мягкие – красную.
Читайте также: Шины кумхо в тюмени
Дождевые шины. Фотография: Артем Ачкасов
Для плохих погодных условий применяются так называемые дождевые шины, с минимальным протектором. Наиболее универсальными являются «зеленые» шины Intermediate, хорошо работающие как на сухой, так и на мокрой трассе, позволяя отводить из пятна контакта на скорости 300 км/ч до 30 литров воды. «Синие» дождевые шины предназначены для гонок в условиях сильного дождя, позволяя выбрасывать до 85 литров воды в секунду.
Видео:Как проходит пит-стоп Формулы 1? Замена шин всего за 1.82 секунды.Скачать
Резина в «Формуле-1»: главный фактор побед?
Cцепление с трассой — один из ключевых факторов успеха в гонках, позволяющий раскрыть скорость машины. Особенно в «Формуле-1», где пилоты управляют небольшими болидами на огромных колесах.
В последние годы вопрос резины в «Формуле-1» встал особенно остро. Постоянный поставщик, Pirelli, за десять лет продемонстрировал абсолютно разные подходы к созданию гоночной «обуви» — мы видели и сверхмягкие комплекты HyperSoft и UltraSoft, мы видели и резину с разной толщиной рабочего слоя. Сразу вспоминаем и сезон 2018 года, когда после проблем у команды Mercedes с «пузырением» Pirelli приняли решение уменьшить толщину рабочего слоя на 0.4 мм. Таким образом, был уменьшен рабочий слой, беговая дорожка аккумулировала меньше тепла, и резина меньше перегревалась. Очевидно, подобные изменения могут по-разному отразиться как на командах, так и на пилотах.
Или недавнее происшествие с пилотом Red Bull и текущим лидером чемпионата «Формулы-1» по состоянию на июль 2021 Максом Ферстаппеном на Гран-при Азербайджана в Баку. Резина Pirelli взорвалась — оказалось, команды самостоятельно меняли давление, что приводило к появлению так называемых «стоячих волн» на боковинах, при этом на внутреннюю часть воздействовали более сильные волны, которые и приводили к повреждениям.
Уже ясно, что резина в автоспорте и «Формуле-1» действительно играет большую роль. Но насколько большую? Рассмотрим вопрос через призму изготовления, истории развития и влияния непосредственно на скорость гоночных машин.
Видео:Кое-что о шинах Формулы 1...Скачать
Как изготавливается
Мы должны сразу внести ясность: точной информации о составе резины Pirelli и о полном технологическом цикле нет, потому что часть этой информации остается конфиденциальной и связана с особенностями производства. Однако постараемся внести максимальную ясность относительно этапов изготовления резины для F1.
В штаб-квартире Pirelli в Милане есть отдел, который занимается исключительно исследованиями влияния различных химических составов и их физических свойств на потенциальные комплекты резины, насколько те или иные материалы подходят для конкретных целей. Прототипы проверяют на различных скоростях до 500 км/ч и на различных поверхностях — от гладкого асфальта до поребриков и гравия. Их нагревают до температуры в 200 градусов по Цельсию, а также производят различные тесты по максимальному растягиванию рабочего материала резины.
Сама покрышка создается следующим образом: формируется смесь из синтетической и натуральной резины, в которую добавляются различные химические соединения. Отдельно создается каркас и сам протектор, затем все части объединяются, помещаются в специальную печь, в результате чего и получается затвердевший результат в форме автомобильной резины, в том числе гоночной.
Резина «Формулы-1» имеет свои особенности, потому что стоит задача не просто сделать подходящую покрышку, а интегрировать свойства по определенному износу и сцеплению. Недаром в Королевском автоспорте сейчас есть как Soft, Medium и Hard (причем каждый из комплектов варьируется по степени износа в зависимости от типа асфальта на каждой трассе), так и Intermediate и Wet (промежуточная и дождевая) комплекты, которые призваны обеспечить работу гоночного болида в мокрых условиях. Каждый из комплектов выводится по определенной химической формуле, каждая шина, произведенная для F1, имеет свой уникальный паспорт.
Сама резина состоит из 18 структурных элементов-узлов, каждый из которых делится на более, чем сотню сегментов. При этом одна резина «Формулы-1» изготавливается до 5 часов, в саму резину вплавляются так называемые «ребра жесткости», а боковины гораздо тоньше, чем у обычных покрышек.
Есть отличный разбор актуальной резины «Формулы-1» от официального блоггера Driver 61. В частности, можно посмотреть, как выглядит резина F1 изнутри, и насколько прочны отдельные сегменты.
Pirelli в настоящее время производят шедевры резинового мира, обеспечивая главный автоспорт на планете лучшими покрышками в мире. Но как развивалась шинная эволюция в «Формуле-1»? И всегда ли резина играла главную роль в гонках? Кратко проследим основные этапы.
Видео:ШИНЫ В ФОРМУЛЕ-1. Разрушение мифовСкачать
Эволюция резины
На заре становления «Формулы-1» в пятидесятых годах XX века резина не играла никакой роли с точки зрения гоночной скорости. Фактически, от колес требовалось лишь то, чтобы они были круглыми. Частично это было обусловлено тем, что машины не достигли той степени мощности и аэродинамики, которая потребовала бы от производителей новых вызовов.
Многие команды ездили на покрышках от трех или четырех компаний, при этом сохраняя один комплект на несколько гонок, чтобы не тратить лишние средства. На результатах подобный рациональный подход никак не сказывался — вспоминаем легендарную фразу Энцо Феррари о том, что гонки выигрывают «мощные двигатели». Так и было до взрывного развития автомобилестроения, в том числе гоночного.
Все изменилось в 1960-х и особенно в 1970-х годах. С появлением монококов, антикрыльев и всевозможных технических решений стало ясно, что требуется более выносливая, более широкая резина, которая сможет выдерживать инженерные достижения в сфере автоспорта. Как раз полвека назад и «распухли» задние колеса, потому что с увеличением скоростей понадобилось больше устойчивости с трассой, и обеспечить подобную устойчивость мог только очень широкий слой резины сзади, обеспечивающий большее пятно контакта с асфальтом (следовательно, лучше прижимая машину в поворотах).
Читайте также: Что дает разгон кольцевой шины
Собственно, в начале семидесятых и появились так называемые «слики» — резина без протектора (без «рисунка»). Подобный подход обеспечивал огромный уровень сцепления с асфальтом, хотя резина стала подвергаться чрезмерному износу. Кстати говоря, до сих пор не утихают споры, когда в «Формуле-1» появился первый слик. Goodyear горячо доказывают, что на Гран-при Франции 1971, а вот Firestone уверены, что на Гран-при Испании 1971 года. Остановимся на том, что слики мы увидели в 1971, как раз ровно пятьдесят лет назад. Одним из главных сторонником «сликовой» резины был трехкратный чемпион мира, легендарный Джеки Стюарт.
Новый виток эволюции и первые шинные войны фанаты автоспорта увидели после 1977 года, когда на сцену вышли Michelin. Французские шинники предложили уникальную технологию изготовления покрышек — радиальные покрышки, в которых корд располагался вдоль радиуса резины. Ранее использовались диагональные покрышки с кордом, расположенным под углом к радиусу. Подобное изменение в производстве гоночной резины позволило командам прибавить в скорости в поворотах и получить еще больше мощности на прямых за счет стабильной работы задних покрышек.
К 1981 году Michelin вытеснили абсолютно всех конкурентов с рынка, и лишь тогда Goodyear и прочие производители сдались, и стали использовать подход с радиальной резиной.
Именно 1981 год, когда был подписан первый Договор согласия в «Формуле-1», к власти пришел Берни Экклстоун и Michelin установили стандарты для покрышек F1, считается точкой отсчета шинных войн — именно тогда резина стала играть действительно большую роль и являться одним из ключевых факторов в гонке.
Следующей вехой стало появление термочехлов в середине восьмидесятых годов XX века. Британский предприниматель Майк Друри, страстный фанат автоспорта, предложил искусственным образом прогревать резину, чтобы гонщикам не приходилось самостоятельно доводить их до рабочей температуры. Собственно, и в наши дни мы наблюдаем, как шины прогреваются в боксах для того, чтобы пилоты выезжали на самой «быстрой» резине.
Затем в девяностых годах XX века было принято решение вернуться на покрышки с канавками, потому что слики стали восприниматься как угроза безопасности в «Формуле-1». И мы увидели одну из самых ярких шинных войн между Bridgestone, которые по мнению многих экспертов являются почетными соавторами побед Михаэля Шумахера и Ferrari, и Michelin, которые вернулись в F1 после долгого перерыва, чтобы конкурировать с японскими шинниками. В итоге Ferrari взяли шесть Кубков Конструкторов подряд именно на резине Bridgestone, являясь приоритетными клиентами.
До сих пор нет единого мнения, действительно ли резина настолько влияла на скорость красной машины, однако многие инженеры и в то время указывали на то, что Bridgestone в гонке выглядели гораздо лучше, и именно фактор резины позволил Красному Барону стать семикратным чемпионом мира. После 2006 года и титулов с Алонсо и Renault, Michelin приняли решение свернуть свою программу в «Формуле-1» по экономическим соображениям. После 2009 года и изменений технического регламента, когда убрали дозаправки и машины стали длиннее, тяжелее и элементарно больше, мы вновь увидели возвращение сликов, которые вот уже более десяти лет в «Формулу-1» поставляет Pirelli.
Только сами команды в полной мере представляют, каким образом тот или иной комплект резины, давление и износ влияют на их скорость в гонке и на итоговый результат. Но давайте разберем подробнее, почему все-таки фактор резины, возможно, главный ключ к успеху современных гоночных машин.
Видео:ШИНОМОНТАЖ В ФОРМУЛЕ 1/ КАК РАБОТАЕТ ГАЙКОВЕРТСкачать
Как резина влияет на скорость
Основными параметрами резины в «Формуле-1» являются давление в шинах и ее температура. На каждую гонку Pirelli самостоятельно выдают рекомендации командам по оптимальным параметрам, но как показал сезон 2021 года — далеко не все им следуют. В частности, упомянутый в статье взрыв покрышки Ферстаппена, по мнению Pirelli — следствие своеобразных «махинаций» с давлением шин непосредственно в гонке.
Если снизить давление в резине, резина становится «быстрее», уменьшается фактор жесткости шасси, снижается уровень перегрева. Строго говоря, резину слегка «спускают», чтобы она лучше «впечатывалась» в асфальт, и тем самым обеспечивала больший уровень прижимной силы и пятно контакта с поверхностью трассы.
Что касается температуры, резина F1 очень капризна. Существует температура внешнего слоя и непосредственно самой покрышки. Рабочий диапазон — температурная дельта, в которой шины работают наилучшим образом, не так уж велик. Представьте себе, что резина — это яйцо, а трасса и асфальт — сковородка. Если яйцо недожарить, оно останется сырым куском на сковородке, просто не взаимодействуя с поверхностью. То же самое происходит с резиной — непрогретую, холодную резину можно сравнить с кусками дерева круглой формы — нет сцепления и взаимодействия с асфальтом, страдает прижимная сила.
Если яйцо пережарить, оно размажется по сковородке, потеряв свои изначальные свойства. Если перегреть покрышки, то износ резины становится слишком высоким, начинается скольжение, и в итоге в определенный момент гонщик опять не сможет атаковать на полной скорости. Кстати, говоря о скольжении, существует довольно интересный параметр slip angle, «угол скольжения». Постараемся рассказать о нем максимально просто.
Читайте также: Зимние шипованные шины r13 в нижнем новгороде
Slip angle или угол скольжения колеса — это фактически угол между движением катящегося колеса и направлением, в сторону которого повернуто колесо. Другими словами, это угол между тем, куда машина указывает номинально и между тем, куда она реально едет.
Данный угол приводит к возникновению силы, перпендикулярной направлению движения колеса, и это можно назвать «силой поворота». В течение первых градусов угла скольжения сила поворота линейно увеличивается, затем по мере увеличения угла нелинейно увеличивается до максимума… прежде чем начать уменьшаться. В тот момент, когда она начинает уменьшаться, фиксируется так называемое «проскальзывание колеса».
Поскольку силы, действующие на колеса под действием веса автомобиля и прижимной силы, распределяются неравномерно, углы скольжения каждой шины будут разными. Соотношение между углами скольжения будет определять поведение автомобиля в каждом конкретном повороте. И вот тут мы подходим к вопросу: а что определяет поведение автомобиля и углы скольжения? Разумеется, резина…
Но кроме того, дорожное покрытие, величины ускорения и торможения, размер профиля резины (вспоминаем, что уже с 2022 нас ждут 18-дюймовые покрышки в «Формуле-1»), а также, разумеется, «сход-развал».
Здесь уже вспоминаем систему DAS от Mercedes в сезоне 2020 года, когда движением руля назад они могли изменять пятно контакта с асфальтом.
Таким образом, резина напрямую влияет на все те показатели, которые определяют скорость машины как на прямой, так и в поворотах. Но, конечно, многое зависит и от самих пилотов. Например, автор данной статьи в каждой трансляции F1 представляет радиопереговоры пилота команды McLaren Даниэля Риккардо с инженером на пятничных практиках. Инженер делится интересной информацией — например, во Франции и Австрии на прошедших этапах он объяснял, что Дэн «заносит недостаточно скорости, и слишком рано отпускает педаль газа» в одном случае, или «слишком рано тормозит» в другом. От стиля пилотирования гонщика определяется и температура резины, и нагрузка на нее на тех или иных участках трассы. И уже от этого зависит «естественная» скорость самих покрышек.
И все же, является ли резина в «Формуле-1» главным фактором успеха в наши дни?
Видео:F1 - Радиатор из диска | Из чего состоит Шина | Вес колеса, Давление | Зачем КОЛПАКИСкачать
Резина «Формулы-1» сегодня
Автор статьи сразу предупреждает: разумеется, никто не пытается преуменьшить роль двигателя или аэродинамики. Очевидно, что важным фактором является мастерство пилота, да и плохая машина даже на лучшей и прогретой резине никогда не угонится за лидерами…
Когда в квалификации «Формулы-1» проходит дождь, и затем начинает подсыхать трасса, гонщики улучшают времена с каждым кругом. При этом не важно, на какой машине едет пилот — просто условия становятся все более подходящими для резины с каждым кругом. И тут мы вспоминаем единственный поул в карьере пилота команды Racing Point (Aston Martin с 2021) Лэнса Стролла. И он взял поул… благодаря работе резины в меняющихся условиях.
Автор статьи также делает подробные разборы после каждого Гран-при. В том числе, разумеется, разбирает шинную стратегию. Например, Гран-при Австрии 2021.
Пилоты, которые стартовали на более твердых комплектах, оказались на финише впереди тех пилотов, которые стартовали на более мягких. Оказалось, что мягкий комплект резины слишком быстро изнашивается, приходится проводить на один пит-стоп больше, и гоночный темп в гонке — ниже. Характерно, что испанский пилот Карлос Сайнс за рулем машины Ferrari, не блиставшей весь уик-энд, занял высокое четвертое место, стартовав на Hard. Он смог опередить даже Серхио Переса, пилота топовой команды Red Bull.
Получается, только от резины и работы с ней зависит успех в F1? Мы раскрыли главный секрет автоспорта? Ответ разочарует вас, как в конце интересного фильма: и да, и нет.
Если мы возьмем приближенные к идеалу две совершенно идентичных машины, то, действительно, от фактора резины может решаться судьба того или иного заезда. Однако в реальных условиях резина становится лишь одним из факторов, меняя причинно-следственные связи.
Допустим, машина Mercedes лучше работает с твердой резиной. Это может быть причиной того, что они находятся впереди остальных на трассе. С другой стороны, меняется дорожное покрытие и температура трассы (в частности, на последней гонке Льюис Хэмилтон и команда сетовали на то, что с наступлением жары шины стали работать хуже), и уже как следствие, резина работает не так эффективно.
Или команда Red Bull, которая из-за своего уникального диффузора и high-rake концепции испытывает проблемы с задней резиной на определенных этапах. Можно ли сказать, что шины были фактором их успеха или провала? Можно. Как и справедливо сказать, что настройки их машины и в целом техническая форма определяли эффективность работы покрышек.
Лишь одно можно утверждать с абсолютной уверенностью: резина в «Формуле-1» — важный элемент скорости машины, ее прижимной силы и устойчивости в поворотах. Как следствие, резина в «Формуле-1» — это фактор скорости. А что может быть важнее скорости в автоспорте?
Решать только вам. Берегите себя и выбирайте правильную резину на все случаи жизни.
Благодарим Simply Formula за помощь в подготовке материала.
📽️ Видео
Смена колес на пит-стопе Формулы 1Скачать
Почему колеса Формулы-1 2022 года медленнее, но всё равно лучше? Регламент 2022 года, диски и шины.Скачать
ПОЧЕМУ БОЛИД F1 стоит 1,5 миллиарда? ЦЕНА ДЕТАЛЕЙ БОЛИДА ФОРМУЛЫ 1!Скачать
Как выхлопные газы разогревают шины (Формула 1, Pirelli)Скачать
САМАЯ НЕОБЫЧНАЯ МАШИНА В ФОРМУЛЕ 1 — ШЕСТИКОЛЁСНЫЙ TYRELL P34 / FORMULA 1 / Ф1 / F1Скачать
ТОПЛИВО В ФОРМУЛЕ-1. Разрушение мифовСкачать
Эволюция шин Формулы-1. От первых велосипедных шин до сликов и шин с рисунком протектора. 1950 2022Скачать
Самый захватывающий старт в истории Формулы 1(The most exciting start in Formula 1 history)Скачать
Хитрая подвеска Формулы 1 - Как команды используют двухступенчатые пружины вместо активной подвески?Скачать
F1 - скоростной рекорд 370 км/ч.Скачать
Как завести болид Формулы 1? И почему на это нужно несколько часов?Скачать
Как с помощью одного воздуховода избавиться от сопротивления на болиде Формулы 1? F-Duct и 2 DRSСкачать
Шины Formula 1. История Формула 1. Гонки на машинах. Ф1Скачать
КАК УСТРОЕН РУЛЬ ФОРМУЛЫ 1Скачать
