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.
Читайте также: Как проверить направленность шин
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.
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:Смена колес на пит-стопе Формулы 1Скачать
Техника F1: Контроль температуры шин
Температура шин – один из ключевых параметров оптимальной работы машин Формулы 1. Конструкторы заранее получают спецификации резины и контрольные образцы от поставщиков, решая непростую задачу по поиску компромисса – с одной стороны нужно избежать чрезмерного износа шин на дистанции, «беречь резину», с другой – именно нагрузка на шины позволяет вывести их в рабочий диапазон эффективных температур.
Диапазон этот у сликов Bridgestone, которые используются командами в этом году, весьма узкий. Средняя рабочая температура четырех составов +80С, отклонение на десять градусов в меньшую сторону резко ухудшает сцепление с асфальтом, в большую – приводит к гранулированию и быстрому износу.
Машина, которая бережно использует резину, эффективна на горячем асфальте с температурой в +40. 52С, прохладная погода лучше подходит машинам, агрессивно использующим шины. Если прибавить к этому уравнению влияние абразивных характеристик асфальта, становится очевидно, что решить его весьма непросто.
В этом году работу команд осложнило решение FIA о сохранении прошлогодних габаритных размеров шин. Под эти размеры команды разработали новые машины, но на первых тестах сликов выявилась серьёзная проблема – передние колеса обеспечивали лучший контакт с трассой, чем ведущие задние, что не только провоцировало сильную избыточную поворачиваемость, но и приводило к разной скорости прогрева. В 2010-м инженеры Bridgestone планируют решить эту проблему уменьшением ширины передних шин.
Результаты выступления команды на Гран При во многом зависят от эффективной работы с шинами во время пятничных свободных заездов. Мы часто слышим о том, что в пятницу команды сравнивают эффективность двух составов на дистанции – эта информация становится одним из базисных факторов при настройке машины.
Гонщики проезжают серию кругов на каждом составе, температура асфальта и его абразивность известны, поэтому можно внести коррективы в настройки аэродинамики и подвески, чуть больше прижав машину, если шины прогреваются слишком долго, потеряв при этом в максимальной скорости, но выиграв в сцеплении с асфальтом, или наоборот – немного ослабить прижим, если резина сильно изнашивается. Проверяются характеристики обоих составов, при этом тот, который в данной ситуации более эффективен, используется в качестве базового на дистанции гонки.
Для оперативного контроля над температурой шин, многие команды используют беспроводные датчики BERU f1systems, или самостоятельные разработки на их основе. Датчик, размером с зажигалку и весом 35 грамм, крепится с внутренней стороны вентиля, или размещается внутри колёсного диска.
Несколько лет назад инженерам было достаточно знать температуру воздуха внутри шины, но сейчас этой информации мало. Температура воздуха зависит от множества факторов – торможений, тепловой ёмкости колесного диска, к тому же этот параметр меняется значительно медленнее, чем температура резины, не позволяя отследить процессы в динамике.
Читайте также: Шины как гудиер лето
Инженерам BERU f1systems удалось решить эту задачу, разработав несколько инновационных решений, позволяющих не только точно измерять температуру слоя резины, но и «виртуальную глубину» такого измерения. Несколько раз в секунду собранная информация передаётся датчиком и принимается передней и задней антеннами машины, подключенными к электронике ECU. После этого данные о температуре и давлении доступны команде при передаче телеметрии…
Видео:ШИНЫ В ФОРМУЛЕ-1. Разрушение мифовСкачать
Сергей Сироткин: Анатомия машины Ф1: Шины
Формула 1 – технический вид спорта, где многое происходит за кадром. Но даже в тех случаях, когда элементы или системы машины видны невооружённым взглядом, понять принципы их работы без специальной подготовки порой непросто.
Мы попросили рассказать об этом резервного пилота Renault F1 и пилота программы SMP Racing Сергея Сироткина. В первых материалах Сергей рассказал об аэродинамике и подвеске машин Формулы 1. Теперь очередь дошла до шин.
Мы уже говорили в одном из предыдущих материалов нашего проекта, что именно шины связывают машину с трассой, обеспечивают нам так называемый «держак», о котором все говорят, и которого все пытаются добиться. Нужное сцепление шин с трассой – один из ключевых факторов при подготовке к тому или иному Гран При.
Эффективность работы шин определяется двумя важными моментами: хорошим сцеплением на быстром круге в квалификации и стойкостью к износу на длинной дистанции. В чём-то эти задачи пересекаются, но в значительной степени они абсолютно противоположны, а значит, инженерам снова приходится искать компромисс. Давайте попробуем разобрать, в чём он состоит.
Максимальный уровень сцепления колеса достигается за счёт:
— оптимального давления в шине;
— оптимальной нагрузки на шину, её загрузке в повороте;
— оптимального пятна контакта шины;
— оптимальной температуры шины.
Давление воздуха в шине напрямую влияет на все остальные факторы. На настоящий момент в Формуле 1 команды не могут выбирать уровень давления самостоятельно – минимальный уровень регламентирован Pirelli и при этом настолько высок, что все без исключения команды находятся именно на этой грани.
Например, для Гран При Малайзии минимальный уровень давления для всех команд ограничен 21,5 psi для передних колёс и 18,0 psi для задних. Psi – внесистемная единица измерения давления, которая расшифровывается как pound-force per square inch, «фунт-сила на квадратный дюйм». Она распространена в Великобритании, где и строится подавляющая часть машин Формулы 1, а в других странах используются другие единицы – паскали, бары и атмосферы. Так, 1 psi равен 6895 паскалям, а в одной атмосфере чуть меньше 15 psi. Так что, фактически, в шинах машин Формулы 1 давление всего лишь чуть больше одной атмосферы – гораздо меньше, чем обычно бывает в машинах.
Минимальный уровень давления определяется по соображениям безопасности. Более низкое давление могло бы обеспечить чуть большее пятно контакта, да и шины были бы гораздо менее чувствительны к перегреву. Кроме того, более низкое давление помогало бы бороться с излишней жёсткостью шасси. Но при этом на больших скоростях и при больших перегрузках деформация недостаточно накачанной шины увеличивается, что, безусловно, не лучшим образом сказывается на её долговечности – увеличивается риск проколов, разрывов и так далее.
Что касается оптимальной загрузки шины в повороте, то неверно считать, что чем больше вертикальная нагрузка на колесо, тем лучше. Избыточная вертикальная нагрузка на колесо, наоборот, уменьшает уровень его сцепления с асфальтом. Когда я говорю о нагрузке на резину, я имею в виду сумму вертикальной и горизонтальной силы, которые передаются на шины через подвеску. Соответственно, чем жёстче настроена подвеска (пружины, стабилизаторы, амортизаторы), тем быстрее эта энергия доходит до шины. С какого-то момента шины просто не успевают поглотить эту энергию и начинают скользить.
Если избыточная боковая нагрузка практически напрямую приводит к скольжению, то вертикальная (которая, кстати, тоже частично суммируется и с боковой) до определенного, очень высокого предела только добавляет сцепления, но когда вертикальное давление переходит этот порог, сцепление падает, и достаточно сильно. Как правило, более мягкие составы обеспечивают максимальное сцепление при более высоких нагрузках, чем более жёсткие.
Оптимальное пятно контакта, как нетрудно догадаться, зависит от углов установки колес и, конечно же, давления в них. Здесь тоже приходится искать компромисс, потому что проще всего было бы увеличить пятно контакта за счёт уменьшения давления, но это, во-первых, запрещено правилами, а во-вторых, могло бы привести к разнообразным негативным последствиям, о которых я уже рассказывал. Кроме того, как мы уже подробно говорили в материале про настройки подвески, пятно контакта должно быть оптимальным не на прямой, а в повороте.
Читайте также: Автомобильные шины зимние 15 радиус
Один из наиболее специфических параметров – Slip Angle, что переводится как угол скольжения, увода колеса. Попросту говоря, это разница между фактическим направлением движения шины и направлением, в котором повёрнуто колесо. Так как абсолютный уровень сцепления колеса с асфальтом недостижим, то Slip Angle есть всегда. Именно Slip Angle ответственен за появление избыточной и недостаточной поворачиваемости. Кстати, он также немного влияет и на пятно контакта.
Наконец, один из самых важных параметров, и единственный, прямо зависящий не только от инженеров, но и от действий гонщика – температура шины. Не секрет, что у любой шины (кстати, не только в Формуле 1 – вы можете почувствовать это и на обычной машине) есть оптимальное температурное «окно», то есть диапазон температур, в пределах которого резина работает наиболее эффективно. Причём, нужно разделять температуру верхнего слоя шины и температуру каркаса.
Когда пилоты перед стартом или перед своей квалификационной попыткой «прогревают» шины, они пытаются разогреть не только верхний слой, что относительно просто, но и каркас шины. Основной способ сделать это – интенсивные торможения и разгоны. Кроме того, они максимально нагружают боковины шины, плавно виляя из стороны в сторону, но при этом нужно стараться избегать проскальзывания колёс. Скольжение приводит к перегреву верхнего слоя резины, что ухудшает сцепление, а не улучшает.
В свою очередь, износостойкость шин определяется целым рядом факторов, которые пересекаются или не пересекаются с теми параметрами, что влияют на эффективность резины. Ключевые параметры тут температура шины и её верхнего слоя, давление, «пузырение» сзади и гранулирование спереди. Эти параметры в сумме и влияют на общий износ резины.
Давайте рассмотрим подход к работе с шинами по ходу уик-энда на практике. Опять же, давление мы не учитываем, так как у всех команд оно всегда соответствует минимально разрешённому Pirelli уровню. Во время квалификационного круга, чтобы извлечь из резины весь потенциал и добиться её максимального сцепления с асфальтом, задача инженеров сделать так, чтобы шасси максимально нагружало (но не перегружало) колёса, перенося на резину ровно столько энергии, сколько требуется.
На гоночной дистанции задача инженеров найти оптимальный компромисс между стабильностью шины на протяжении многих кругов и её уровнем сцепления. Это два противоположных подхода, ведь до определенного предела, чем больше машина передает энергии на колёса, тем больше сцепления мы получаем взамен. С другой стороны, чем больше мы недодадим энергии на шины, тем меньше будет износ и лучше термостойкость.
Примерно то же мы можем сказать и о параметрах сход/развал/кастер. В гонке темп машин падает, то есть зоны торможений и зоны разгона увеличиваются, а небольшое падение скорости в повороте играет меньшее значение, чем дополнительный выигрыш на торможениях и разгонах. В некоторых случаях это требует от инженеров быть чуть более консервативными в плане выбора сход/развала – но, опять же, тут многое зависит от трассы, температур и множества других параметров.
То же самое и с проскальзыванием (углом увода) колёс. На трассах с абразивным покрытием угол скольжения сильно влияет на уровень износа шин. На современных, более гладких типах покрытия любые скольжения очень быстро приводят к перегреву верхнего слоя шины, что сильно ухудшает сцепные свойства резины. Как правило, мы можем видеть это при пробуксовках на выходе из одного поворота, что моментально приводит к нестабильности на входе в следующий поворот.
Таким образом, если в квалификации мы можем использовать достаточно агрессивный подход в работе с шиной, ведь нам просто нужно добиться её максимальной эффективности на одном круге, то в гоночных условиях инженерам приходится искать компромисс, позволяющий оптимальным образом прогреть шины, а затем получать от них максимальный уровень отдачи при минимальном уровне износа.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🎦 Видео
Эволюция шин Формулы-1. От первых велосипедных шин до сликов и шин с рисунком протектора. 1950 2022Скачать
ШИНОМОНТАЖ В ФОРМУЛЕ 1/ КАК РАБОТАЕТ ГАЙКОВЕРТСкачать
Как проходит пит-стоп Формулы 1? Замена шин всего за 1.82 секунды.Скачать
Почему колеса Формулы-1 2022 года медленнее, но всё равно лучше? Регламент 2022 года, диски и шины.Скачать
Установлен новый мировой рекорд по скорости смены колёс на "Формуле-1"Скачать
Почему колёса Формулы 1 так странно установлены? Как работает Анти-Аккерман и угол увода?Скачать
Как работает аэродинамика в Формуле 1. Что такое «грязный воздух»Скачать
ТОПЛИВО В ФОРМУЛЕ-1. Разрушение мифовСкачать
F1 - Радиатор из диска | Из чего состоит Шина | Вес колеса, Давление | Зачем КОЛПАКИСкачать
FORMULA Energy /// после 60 тысяч км.Скачать
ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать
Обзор летних шин Formula Energy | Стоит ли покупать?Скачать
КАК УСТРОЕН РУЛЬ ФОРМУЛЫ 1Скачать
Formula 1: Гран При Великобритании с точки зрения шинСкачать
ПОЧЕМУ БОЛИД F1 стоит 1,5 миллиарда? ЦЕНА ДЕТАЛЕЙ БОЛИДА ФОРМУЛЫ 1!Скачать
Шины Formula 1. История Формула 1. Гонки на машинах. Ф1Скачать
САМАЯ НЕОБЫЧНАЯ МАШИНА В ФОРМУЛЕ 1 — ШЕСТИКОЛЁСНЫЙ TYRELL P34 / FORMULA 1 / Ф1 / F1Скачать
Формула 1 - Пит Стоп 1950 года и сегодня...Скачать
