Что такое болида формулы 1

Болид «Формулы-1» реально способен гнать по потолку! Максимально понятное объяснение от инженера «Мерседеса»

Но могут быть проблемы с мотором и трансмиссией.

Про болиды «Формулы-1» уже много лет ходит мозговзрывающая легенда, в которую редко кто-то всерьез верит: современная машина для Гран-при способна гнать по потолку. Такое заявление даже висело на официальном сайте серии в статье про аэродинамику до 2019-го! (Теперь весь раздел с объяснениями основ больше не доступен).

Естественно, никто и никогда не пробовал провести эксперимент – а потому опцию рассматривают исключительно в качестве мифа для демонстрации лоска, гламура и крутости болидов для Гран-при по сравнению с машинами из других серий.

И вот теперь, пока лучшие умы «Формулы-1» скучают на карантине по домам, директор «Мерседеса» по технологиям Майк Элиотт объяснил, как такое может быть с точки зрения аэродинамики – и с какими не самыми очевидными на первый взгляд проблемами можно столкнуться в процессе.

«Сперва нужно прояснить: что же такое прижимная сила? Можно объяснять это по-разному, но мне кажется, проще и понятнее всего – так: когда машина двигается, то проходит сквозь воздух. На нее действуют аэродинамические силы, как на самолет – только он генерирует подъемную силу, чтобы взлететь. Болид «Формулы-1» наоборот – прижимает к треку. Сила, которая это делает, и называется прижимной.

Фактически на наших машинах – те же крылья с самолетов, только перевернутые. Поэтому вместо того, чтобы поднимать в воздух, они вжимают болид в землю. Насчет прижимной силы есть несколько распространенных заблуждений. К примеру, если посмотреть, на распределение давлений по крылу – то при полной остановке воздуха с помощью крыла коэффициент динамического давления будет равен единице. Это будет максимальное положительное давление.

В то же время негативное давление, или высасывание из-под крыла (у самолета эта часть – верхняя) может быть в шесть раз сильнее. Вот как это примерно выглядит на диаграмме.

Именно нижняя часть крыла выполняет большую часть работы по генерированию прижимной силы.

Зачем это вообще нужно машине? Для сцепления на передних и задних шинах. В самых первых сезонах «Формулы-1» аэродинамических элементов не было, потому что люди не знали, что так можно ехать быстрее. Эта идея – не очевидная.

Конечно, главная причина скорости в поворотах – повышение сцепления шины с дорогой. Чем больше мы вдавливаем болид в асфальт – тем больше сцепления у него появляется. Итак, цель – вжимать машину вниз. Если бы мы делали это через повышение массы, то создавали бы больше сцепления, но двигателю пришлось бы разгонять больше веса в поворотах и на прямых – в итоге с ростом сцепления мы бы проигрывали в скорости все больше и больше.

Вывод: нужен способ нагружать машину без повышения массы. Тут-то на помощь и пришла прижимная сила: с ней можно повышать сцепление до тех же уровней, но в поворотах и на прямых нет дополнительного веса.

Наибольший эффект прижимная сила имеет совсем не в быстрейших виражах, а в медленных поворотах. Количество прижимной силы возрастает вместе со скоростью, так что большая часть времени проигрывается на медленных отрезках – просто потому, что ты едешь там дольше всего. Так что наибольший эффект прижимная сила имеет на переходе от медленного к среднескоростному повороту – в таких она помогает отыгрывать наибольшее количество времени на круге.

Болид «Формулы-1» генерирует намного больше прижимной силы по сравнению с собственным весом (mg – примерно 7350 Н). Правда, в зависимости от скорости. Но может ли наша машина проехать по потолку туннеля? Да. Вообще провернуть такое – немного сложнее, чем просто рассчитать необходимую прижимную силу для удержания веса болида на потолке, надо еще и понять, сколько нужно дополнительной прижимной силы для компенсации лобового сопротивления колес – чтобы они могли вращаться.

Если посчитать навскидку, то, выходит, на скорости 150 км/ч современный болид способен поехать по потолку. Да, на половине от максимальных возможностей. По крайней мере, в смысле требований от одной лишь прижимной силы. На самом деле, никому бы не хотелось на середине эксперимента остаться без мощности по любой причине. Топливо не будет нормально поступать в цилиндры в перевернутом моторе, коробка передач останется без нужной смазки, как и сам двигатель.

Да и про лобовое сопротивление нельзя забывать. У болида «Формулы-1» его безумно много. Одни лишь шины взаимодействуют с потоком так сильно, что создают больше лобового сопротивления, чем любая обычная дорожная машина. Ну, у обычных авто колеса закрыты, и покрышки намного уже – у них вообще не так много лобового сопротивления. А в болиде «Формулы-1» воздух с огромной скоростью разбивается о пятно контакта и создает огромное завихрение.

Весь вопрос заключается в другом: кто же рискнет попробовать проехать по потолку? Ответ: определенно нет, это слишком рискованно! Хотя бы не с моими гонщиками, пожалуйста.

Знаете, что самое смешное? Обычно я использую этот вопрос как финал для собеседований. Когда разговариваю с инженерами, предлагаю им рассчитать способ, проверяю, учли ли они лобовое сопротивление колес, а потом спрашиваю… А потом говорю: «Попробовали бы вы такое?» Чаще всего они отвечают: «Да!» А я: «Правда?» Просто чтобы увидеть, есть ли у них нужный практический склад ума, чтобы осознать: нет, лучше не стоит, это полное безумие».

Источник

Болид «Формулы-1»: сколько стоит, скорость и технические характеристики

Болиды Формулы-1 меняются с каждым сезоном. Их улучшают, чтобы они развивали большую скорость, быстрее проходили повороты и так далее. Всё это требует финансовых затрат, которые отнюдь не маленькие. Давайте разберемся, на что тратятся средства, сколько стоит болид Формулы-1 и какие его основные характеристики.

Характеристики

Все характеристики автомобилей Формулы-1 для всех команд одинаковы и не имеют исключения, каков бы ни был бюджет команды. Все это описано в регламенте для болида и за всем этим следят стюарды. Основой гоночного болида Формулы-1 является лёгкий, но очень прочный материал — углепластик. Автомобиль имеет два передних и два задних колеса. Передние — ведомые, задние — приводные. Стоит сказать, что колеса отличаются по размерам: передние меньше, задние больше.

Покрышка

Из чего состоят покрышки? Здесь целая смесь материалов, которые наиболее лучше подходят для скоростной езды по треку. Резина, нейлон, полиэстер — эти материалы дают необходимую жёсткость покрышкам, которая в свою очередь может регулироваться добавлением углерода, серы или нефти. Кстати, диаметр колеса для сухой и мокрой погоды отличается.

Скорость

А теперь давайте поговорим немного о скорости болидов Формулы-1. Да, мы часто видим, как гоночные автомобили этой серии преодолевает рубеж в 300 км/час. Но это не делает болиды Формулы-1 самыми быстрыми по скорости на отдельном участке. А вот в среднем на круге, тут уже болиду королевских гонок равных нет. Удивительно, но достигается такое превосходство не столь двигателем, который имеет ряд ограничений, а эффективной тормозной системой и настраиваемой аэродинамикой. Кстати, антиблокировочная тормозная система и тормозные усилители запрещены. Что касается двигателя, то он имеет мощность 750-770 л.с. Система предварительного охлаждения, запрещена, а в мотор нельзя подавать другие компоненты, кроме воздуха и топлива.

Двигатель

Финансовый мировой кризис 2008 года не мог не сказаться и на спорте, в частности, Формуле-1. В виду ухудшения финансовой составляющей команд, было принято решение добавить особую систему, увеличивающую мощность болида в некоторых случаях. Система рекуперации кинетической энергии или сокращённо KERS, позволяет накапливать кинетическую энергию в местах торможения болида и передавать её двигателю при разгоне. Более того, для увеличения скорости автомобиля на прямых, была реализована система антикрыла. Снизив сопротивление воздуху, можно добавить скорости, что приведёт к возможности обгона впереди идущего автомобиля.

Прижимная сила

А сейчас поговорим о таком важном компоненте, как прижимная сила. Её можно настраивать в зависимости от трассы, на которой проходят гонки. Если нужна высокая скорость на прямых — прижимную силу уменьшают. А для городских трасс, например в Монако, где не важна скорость, её уменьшают, делая автомобиль более поворотливым и податливым в управлении.

А теперь небольшой вопрос: скажите, на какой скорости болиды Формулы-1 должны проходить повороты, на высокой или низкой? Правильный ответ на высокой. И здесь особая роль отведена той же прижимной силе. Ведь если снизить скорость ниже допустимой, то прижимная сила снизится и болид унесёт с трассы. Но и переусердствовать нельзя, так как на высокой скорости можно не вписаться в поворот. Здесь уже нужно выработать свою стратегию и именно для этого перед каждой гонкой проводятся тестовые заезды, чтобы пилоты смогли «прикатать» свой автомобиль.

Технические характеристики в цифрах:

Стоимость автомобиля Формулы-1

Мы в самом начале говорили, что болиды Формулы-1 меняются каждый год, а, следовательно изменяется и стоимость каждого из них. Сейчас затраты на изготовление болида выше, чем были раньше, ведь на данный момент автомобили наиболее техничны. Но стоимость автомобиля зависит и от его заслуг в прошлом. Для примера можно взять «Беннетон» 92 года, на котором выступал Михаэль Шумахер. За него отдали 1,1 млн. евро. Естественно, дороже обошёлся чемпионский Феррари Михаэля, за него отдали в шесть раз больше. Одним из самых дорогих является болид далёкого 1954 года, на котором выступал сам Фанхио и который принёс ему четыре победы в Гран-при. Его приобрели за 32 млн. евро.

Переднее антикрыло болида Заднее антикрыло

Сколько же стоит современный болид Формулы-1? В среднем, сумма 15 млн. евро, но это только материалы и софт. Если же разделить болид на компоненты, то корпус оценивается в 3.2 млн. евро, двигатель — 2. 7 млн. евро, электроника — 4 млн. евро. И это только себестоимость материалов и затраты на создание отдельных деталей. Сейчас же создать полностью работоспособный и конкурентоспособный автомобиль для сезона составляет максимум 145 млн. долларов. Можно вложить и большую сумму, но правилами это запрещено, ибо тогда будет преимущество у этого болида. По подсчётам же одного из бывших инженеров Формулы-1, минимальный бюджет для создания гоночного автомобиля с нуля — 97 миллионов долларов, а это команда, создание деталей и сборка. Как видим, Формула-1 не совсем дешёвое занятие.

Источник

Характеристики болида «Формулы-1». Масса, высота (меньше метра) и резиновый топливный бак

Базовые данные о самых быстрых машинах.

И сегодня мы разберем вопрос №1 из поисковиков по запросу «болид «Формула-1» – его характеристики.

Из чего складываются главные свойства машины? Конечно, из качеств шасси и мотора. Данные официального сайта «Мерседеса» об их последнем творении W11 до мельчайших частей закрывают информацию о всех аспектах характеристик шасси.

Шасси

Монокок: Углепластик и пористые композитные материалы

Кокпит: Сиденье гонщика – из углепластика, шеститочечные ремни безопасности OMP, система HANS

Передняя подвеска: Углеплатиковый треугольный рокер и толкатель, торсионные пружины и балансиры

Задняя подвеска: Углепластиковый треугольный рокер и тяга, торсионные пружины и балансиры

Диски: производство OZ, кованые, из магниевого сплава, 13 дюймов

Шины: «Пирелли». Рабочие окна – от 85ºС (С5) до 140ºС (пик для С1). Ширина – 305 мм (передние) и 405 мм (задние), высота – 670 мм, диаметр – 13 дюймов

Тормозная система: Карбоновые диски и колодки, электронное управление brake-by-wire

Электроника: Сертифицированный ФИА стандартный электронный блок управления. (У «Рено», к примеру – производства MES-Microsoft)

Панель настроек: McLaren Electronic Systems. (Да, даже чемпион «Формулы-1» закупает электронику у «Макларена»!)

Топливная система: Армированный кевларом резиновый топливный бак

Транмиссия: Восьмиступенчатая полуавтоматическая КПП с одной задней передачей, электронным управлением и электрогидравлической системой переключения, позволяющей максимально сократить время понижения и повышения передачи. Многодисковое карбоновое сцепление

Силовая установка

Информацию про моторы максимально подробно дали уже сайты «Феррари» и «Рено» – вплоть до длины хода цилиндра!

Силовая установка «Ф-1» целиком весит 145 кг и состоит из двигателя внутреннего сгорания (ICE), рекуператора кинетической энергии на торможениях (MGU-K), рекуператора тепловой энергии – от турбины, вращающейся под действием выхлопных газов (MGU-H), турбонаддув (TC), батарея (ES) и управляющая электроника (CE)

Двигатель внутреннего сгорания

Рабочий объем: 1,6 л

Угол развала цилиндров: 90 градусов. Диаметр цилиндра: 80 мм. Ход поршня: 53 мм

Максимальное количество оборотов: 15000 об/мин

Максимальный расход топлива: 100 кг/час на оборотах, превышающих 10500 об/мин, 110 кг на гонку

Впрыск: система прямого впрыска под давлением 500 бар

Турбонаддув: одноступенчатый компрессор и турбина с неограниченным давлением наддува (обычно 5 бар)

Максимальная скорость вращения турбины: 125000 об/мин (ограничена регламентом)

Гибридная система рекуперации энергии (ERS)

Аккумулятор: Литий-ионные батареи, минимальный вес – 20 кг

Мощность MGU-K: 120 кВт (161 л.с.)

Максимальное число оборотов MGU-K: 50000 об/мин.

Максимальное количество энергии, рекуперируемое MGU-K: 2 МДж за круг

Максимальное количество энергии, выдаваемое MGU-K на привод: 4 МДж за круг (33,3 сек при полной мощности)

Максимальное число оборотов MGU-H: 125000 об/мин

Общая мощность: свыше 950 л.с. Полный ответ на этот вопрос ищите ниже

Сколько лошадиных сил в болиде «Формулы-1»? А бывают машины мощнее?

Габариты

Длина: Более 5000 мм (все машины)

Передняя колея: 1600 мм

Задняя колея: 1550 мм

Ширина: 2000 мм (максимально разрешенная регламентом)

Высота: 950 мм (максимально разрешенная регламентом)

Масса: 746 кг ((максимально разрешенная регламентом с пилотом, балластом и топливом)

В 2019-м самой длинной колесной базой обладал «Мерседес», а короче всех был «Ред Булл». Высочайшая подвеска оказалась у «Рено», а самый грандиозный угол атаки – у «Рейсинг Пойнт». По последним двум параметрам чемпионы не впечатлили.

Болид Квята – один из самых длинных и агрессивных в «Формуле-1». Взял лучшее у «Мерседеса» и «Ред Булл»

Данных за 2020-й пока нет (поскольку машины пока только провели тестовые дни и могли измениться за 4 месяца простоя), но регламент между сезонами почти не менялся – а потому базовые размерные характеристики остались примерно теми же (разница вряд ли превысит десяток миллиметров). Только «Рено» честно объявила длину всей машины: 5480 мм.

Понравилась «Формула-1»? Подписывайся на наши соцсети – там важнейшие и интереснейшие истории из мира самого быстрого спорта на планете. Трансферы, техническая аналитика, экономика команд, лучшие цитаты пилотов – только ценная информация!

Источник

Технические характеристики болида Формулы-1

Характеристики болида формируются техническим регламентом, за соответствием которому следят стюарды Международной федерации автоспорта. Это некоммерческая организация, основанная в 1904 году, представляет интересы автомобильных организаций и владельцев автомобилей. Федерация является управляющим органом по автомобильным гонкам во всём мире.

Шасси

Болид Формулы-1 представляет собой монокок Тип пространственной конструкции, в которой (в отличие от каркасных или рамных конструкций) внешняя оболочка является основным и, как правило, единственным несущим элементом. В строгом смысле, термин «монокок» применяется к фюзеляжам ранних самолётов; в современном языке термин также применяется к несущим кузовам автомобилей, лодок и к велосипедным рамам. из углепластика с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами. Задние колёса являются приводными, а передние ведомыми. Пилот размещается в узкой кабине (кокпите) в передней части болида. Управление болидом осуществляется с помощью педалей тормоза и газа, и рулевого колеса.

Ширина болида в целом не должна превышать 2 метров, а максимальная высота 525 см.

Хоть машины Формулы-1 зачастую превосходят скорость 300 км/ч., согласно абсолютной скорости Формула-1 никак не может считаться самой быстрой гоночной серией, так как почти все параметры двигателей в ней значительно урезаны. Тем не менее по средней скорости на круге из числа шоссейно-кольцевых автогонок, Формуле-1 нет равных. Это становится возможным благодаря весьма эффективной тормозной системе и аэродинамике, благодаря которым повороты проходятся на больших скоростях. Тормозные усилители и антиблокировочная тормозная система запрещены.

Начиная с 2014 года разрешено использовать систему распределения тормозного усилия на задних колёсах Brake-by-Wire. Похожие по принципу действия системы применяются на гибридных автомобилях, где при нажатии на тормоз часть скорости гасится за счёт перевода электромотора в режим генератора, а часть — за счёт штатных тормозов.

Мотор

На болиды устанавливаются четырёхтактные V-образные 6-цилиндровые двигатели с турбонаддувом. Угол развала цилиндров составляет 90°. Объём двигателя не должен превышать 1,6 литра.

В 2014 году мощность моторов Формулы-1 снижена до 600 лошадиных сил. Раньше мощность достигала 760 л.с. Количество оборотов так же была снижена с 19000 до 15000 об./сек.

Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Кроме того запрещено подавать в мотор что-либо, помимо воздушно-бензиновой смеси. Каждый цилиндр может иметь только одну свечу зажигания и одну форсунку для впрыска топлива.

Запрещено использование карбона и других композитных материалов при производстве блока цилиндров, головки блока и клапанов.

Шины в Формуле-1 имеют огромное значение. В отличие от дорожных автомашин, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность — 1 набор рассчитан на 200 километров. Главными особенностями считаются прочность, небольшой вес и сцепление с трассой.

Ключевые составляющие шин — резина, нейлон и полиэстер. С целью изменения жёсткости резины регулируются соотношения добавляемых в неё частей: углерода, серы и нефти.

Размер передних и задних шин в процессе эволюции гоночных автомобилей Формулы постоянно изменялся, теперь передние и задние шины различные, величина передних шин ограничена по ширине от 305 до 355 мм, задних от 365 до 380 мм.

При этом полный диаметр колеса не может превышать 660 мм для шин для сухой погоды и 670 мм для влажной. Замеры выполняют при давлении в шине равном 1.4 Бар. В соответствии с Техническим регламентом Формулы-1, шины могут быть наполнены только воздухом либо азотом.

Используются 3 вида шин: слики для сухой трассы, микст («промежуточная резина») для слегка влажной и дождевая для мокрой.

Средние технические характеристики болида Формулы-1:

Цена болида Формулы-1 по разным оценкам составляет в среднем 15 миллионов долларов или 1 116 559 500 рублей.

Основной характерной чертой болида Формулы-1 безусловно считается наличие большой прижимной силы. Именно она дает возможность проходить повороты на скоростях, недостижимых любым иным спортивным авто.

Тут имеется один примечательный момент: почти все повороты пилотам просто необходимо проходить на весьма большой скорости, чтобы прижимная сила могла удерживать автомобиль на трассе, если же скорость скинуть то можно вылететь с трассы так как прижимная сила станет мала.

Источник

Это интересно. Факты и цифры о Формуле 1

Много ли вам известно о болидах, которые участвуют в соревнованиях Формулы 1? Да, это быстрые и мощные средства передвижения. Но что именно находится под капотом такой машинки? И сколько понадобится времени и денег, чтобы создать хотя бы один поистине настоящий болид? Предлагаем вам ознакомиться с конкретными деталями.

Много ли вам известно о болидах, которые участвуют в соревнованиях Формулы 1? Да, это быстрые и мощные средства передвижения. Но что именно находится под капотом такой машинки? И сколько понадобится времени и денег, чтобы создать хотя бы один поистине настоящий болид? Предлагаем вам ознакомиться с конкретными деталями.

Монокок:
По номеру монокока идентифицируют автомобиль Формулы 1, поскольку все остальные узлы и агрегаты на нем съемные и заменяемые. За сезон гонщик меняет в среднем три монокока стоимостью примерно 115 000$ каждый. Итого за сезон только на монококи для одного пилота команды должны закладывать примерно 350 000$.
Средняя температура в кабине 50 °C

Колесная гайка:
Алюминиевая, Стоимость каждой 110$, на сезон требуется примерно 500 штук.
55 000$

Дисковые тормоза:
Каждый узел включает в себя: суппорт, диски и колодки. Стоимость такого узла 6000$. В течение сезона требуется 180 таких узлов.
Температура на поверхности тормозных дисков достигает 1000 °C
При скорости в 100 км/час требуется 1.4 секунды и 17 метров, чтобы полностью остановить машину
1 050 000$

Рычаги передней подвески:
Изготовлены из титана и углепластика. На сезон требуется 20 комплектов по 100 000$.
2 000 000$

Сиденье пилота:
Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна. В случаи аварии может быть удалено из кокпита вместе с пилотом.
2000$

Рулевое колесо:
За сезон используется до 8 штук, стоимостью 40 000$ каждое. На рулевом колесе расположены клавиши переключения передач, а также прочие необходимые пилоту системы управления и контроля, кнопки бортовой радиосвязи и другие.
Имеет 23 кнопки
Контролирует более 120 разных функций
Весит 1,3 кг
Требуется 100 часов сборки на один руль.
Руль вынимают при посадки и высадки пилота из болида
320 000$

Встроенная видеокамера:
Камера вмонтирована в углепластиковый защитный корпус. Все расходы несет администрация Берни Эклстоуна, которой и принадлежит это оборудование.
140 000$

Выхлопная система:
Каждый болид снабжается двумя стальными системами выхлопа по 13 000$ на ГП. Замена выхлопной системы разной конфигурации является элементом перенастройки болида. На сезон необходимо 54 комплекта.
700 000$

Заднее антикрыло:
Изготавливается из углеволокна. За сезон расходуется около 15-ти таких узлов. Стоимость каждого 20 000$.
300 000$

Носовой обтекатель:
Носовой обтекатель в сборе с передним антикрылом. Стоимость примерно 19 000$ каждый. За сезон обычно расходуется до 10 комплектов.
190 000$

Зеркала заднего вида:
Зеркала изготавливаются из специального отражающего материала повышенной прочности Perspex, монтируются в корпус из углеволокна, поэтому их стоимость относительно мала, но на их аэродинамическую доводку тратятся тысячи долларов.
1200$

Радиаторы:
По одному новому комплекту алюминиевых радиаторов устанавливается на каждую гонку. Стоимость каждого 11 000. Всего требуется около 20 комплектов.
220 000$

Рычаги задней подвески:
Изготавливаются из титана и углепластика, каждый комплект стоит 120 000$. За сезон расходуется 20 таких комплектов.
2 400 000$

Электроника и электрооборудование:
Электрический кабель, длиной 1 км соединяет 100 сенсоров и датчиков
Все электронные системы болида.
4 000 000$

Днище:
Изготавливается из углеволокна, однако технический регламент также требует установки под днищем доски скольжения из прессованной древесины. На каждом ГП используется несколько днищ с разным размещением балласта в них.
30 000$

Аэродинамика:
Болид Формулы 1 имеет прижимную силу в 2500 кг
Это в 4 раза больше, чем вес самой машины

Максимальная скорость составляет 340 км/час

Примерная стоимость всех затрат лишь на болиды составляет: 15 миллионов долларов.

Источник