Болид за Формула 1

Болидът за Формула 1 е едноместен състезателен автомобил с отворен кокпит и открити колела. Разполага с два големи спойлера отпред и отзад, служещи за управление на въздушния поток, а двигателя на автомобила е зад пилота.

Правилата уреждащи компонентите за болидите се определят за конкретния сезон, а самите автомобили трябва да бъдат конструирани от самите състезателни отбори, въпреки че производството и проектирането може да бъде възложено на външни изпълнители.

Конструкция на болид за Формула 1

Дизайн на шасито

Съвременните болиди се изработват от композитни въглеродни влакна и други подобни ултра – леки материали. Минималната допустима маса е 642 килограма, включително водача, течностите (гориво, масла и други) и бордовите камери. Въпреки това, всички болиди имат значително по-малко тегло от това (обикновено около 440 килограма), като се добавя баласт, който да ги вкара в нормите. Предимството на поставянето на баласт е, че това може да стане във всяка една част на автомобила, което позволява да се получи перфектен баланс. Така се постига по-нисък център на тежестта, което подобрява стабилността и могат да се правят допълнителни настройки в зависимост от индивидуалните схеми.

Двигатели на болидите

Текущите двигатели определени от FIA са употреба от 2006 година. Те са с обем 2,4 литра, с атмосферно пълнене и в конфигурация V8, като могат да бъдат с не повече от 4 клапана на цилиндър. Съществуват и ограничения за тези двигатели, като например забраната за променливо пълнене, което би довело до постигане на по-високи обороти на работа и твърде бързо достигане на максималната мощност. След 2009 година бе въведена граница на оборотите на двигателите до 18000 в минута, като целта е подобряване на надеждността им и разхода на гориво.

Преди 2006 година, за цяло десетилетие назад в болидите се използваха V10 двигатели с обем 3 литра с атмосферно пълнене. Те постигаха мощност от 980 до 1000 конски сили и болидите достигаха с тях до 370 км/ч. Отборите използваха доста екзотични материали при създаването на двигателите си през 90-те години, но FIA наложи забрана, с която допусна единствено стоманата и алуминия като материали за изработка на бутала, цилиндри, мотовилки и колянови валове.

След въвеждането на по-малките двигатели, отборите използващи V10 са имали право да се възползват от тях за още 1 година, тъй като отбори като бившия Минарди имат само около 50 милиона евро бюджет и той е нямало да стигне за създаване на нов двигател. Старият двигател обаче е трябвало да бъде ограничен в оборотите си, за да не се получава неразрешено предимство пред 8-цилиндровите нови мотори. От тази опция се възползва само тима на Торо Росо.

Двигателите всмукват около 450 литра въздух за секунда, като разходът им на гориво е 75 литра на 100 километра (1 литър на 1,3 километра).

През 2004 година, двигателите са трябвали да издържат по 1 състезателен уикенд (тренировка, квалификации и състезание), докато през 2005 се въвежда правилото с един двигател да се кара в 2 състезания. Ако се получи повреда и се налага замяна на двигателя, тогава пилота получава наказание и слиза с 10 места надолу в стартовата решетка. През 2007 година правилото се смекчава, като в тренировката може да се използва друг двигател, но в квалификациите и състезанията не.

От 2009 година правилата бяха такива, че в един болид може да се използват не повече от 8 двигателя за сезон, което означаваше, че се налага понякога в 3 състезания да се кара с един и същ двигател. Това намали разходите на отборите, но се увеличи значението на тактиката, тъй като стратезите трябва да преценят в кое състезание да се кара с използван и в кое с нов двигател.

Към сезон 2014 всички болиди от Формула 1 ще трябва да са оборудвани с 1,6-литрови турбо двигатели с конфигурация V6. Въпреки, че турбокомпресорите са забранени от 1988 година насам, новите мотори ще намалят разходите за гориво с до 35%, а и самите те ще са доста по-евтини за производство.

Трансмисия

В болидите от F1 се използват полуавтоматични 7-скоростни кутии, предаващи двигателното усилие на задните колела. Те се изработват от въглероден титан, като охлаждането им е от ключово значение.

Автоматичните скоростни кутии и системите за контрол на потеглянето и тракшън контрола са забранени, за да могат уменията на пилотите да излязат на преден план.

Скоростите се сменят с лостчета зад волана, като чрез електро-хидравлична система се сменят предавките и се контролира работата на дроселовата клапа.

Модерните съединители използвани във Формула 1 са многодискови и изработени от въглеродни нишки. Имат диаметър по-малък от 100 мм., като теглото име е под 1 килограм. Издържат на натоварване над 720 конски сили. От 2009 година скоростите се сменят със съвсем леко отделяне на съединителя, което позволява по-слабото му износване и по-бърза смяна на предавките без загуба на енергия. Времето за смяна на предавките е много малко – 0,05 секунди, а с това натоварване трансмисията трябва да може да издържи минимум 5 състезания. При смяна на скоростната кутия по-рано, наказанието е 5 места назад в подреждането на стартовата решетка.

Сполери и антикрила

В ранните болиди крилата се свързвали директно към окачването, но няколко злополуки довели до неподвижното им фиксиране към шасито. Аеродинамиката на автомобилите е проектирана така, че да осигури максимално притискане към пътната настилка с най-малък размер на спойлерите. Предното и задното антикрило са със специална форма, като тяхната настройка е изключително фина и се пригажда към останалите аеродинамични елементи като лопатките на носа, дифузьорите, страничните шлепове и други. По този начин, автомобилите от F1 имат най-доброто притискане, в сравнение с всички други пистови и шосейни автомобили. В сравнение с болидите от Индикарс, които имат теглово съотношение 1:1, тоест силата на притискане е равна на тяхната маса при скорост от 190 километра в час, тези от Формула 1 постигат натиск на тяхното тегло при около 120 километра, а при 190 километра в час вече са достигнали натиск от около 2:1 или два пъти по собствената си маса.

Волан

Пилотът има възможност за фина настройка на много от компонентите на своя болид, посредством бутоните и лостчетата на волана. От тук могат да се сменят скоростите, да се коригира горивната смес, спирачното усилие, да се свързва с бокса и много други. Данните от оборотите на двигателя, времето за извършване на обиколката, скоростта и предавката се визуализират на малък LCD дисплей с LED светлини. Само воланът може да струва около 50000 долара, като той е изработен от карбон и тежи само 1,3 килограма.

Използвано в болидите за Формула 1 гориво

То е подобно на обикновеният бензин, но с доста по-строго контролиран микс. Формулата на горивото може да включва само вещества, които се използват в бензина за масова употреба и не се разрешава добавянето на алкохолни смеси, както е в американския шампионат за автомобили с открити колела.

За да не се нарушават правилата, доставчиците на горива, които си партнират с FIA като Шел, Елф, Мобил и Петронас, преди всяко състезание предоставят мостра за изследване.

Въпреки строгият контрол се получава опит за измама през 1997 година. Тогава Мика Хакинен е лишен от третото си място, тъй като след състезанието пробата на горивото взета от болида му установява, че то е с по-високо октаново число.

Гуми на болидите във Ф1

От сезон 2009 отново се въвежда използването на сликове, които заменят нарезните гуми, използвани от 1998 до 2008 година.

Задните гуми могат да бъдат не по-широки от 380 милиметра, а предните от 270 милиметра.

За разлика от горивото, тук има само външни прилики с гумите на обикновените автомобили. Нормалните гуми могат да издържат и до 80000 километра, докато тези за Формула 1 са предназначени само за 1 състезание (около 300 километра), а дори и за по-малко, тъй като износването им става прекалено голямо и те се сменят поне веднъж. Износването им е такова, за да може да се осигури максимална стабилност на пътя.

Съществуват 6 вида съединения за изработката на гума за болид от Формула 1: 4 за суха писта (много твърди, твърди, средно меки и супер меки) и 2 за мокра писта (за влажна писта и за наводнена). Обикновено отборите избират една твърда смес и една по-мека при сухо време, като по време на състезанието те могат да се сменят в зависимост от държанието на болида на пистата, а също се приготвя и една смес за мокра писта, особено ако има вероятност за дъжд. Колкото една гума е по-издръжлива, толкова сцеплението и с настилката е по-слабо и обратно.

Сликовете нямат никакъв грайфер, те са напълно гладки, което осигурява 18% по-голяма площ за сцепление.

Днес има доста съществена разлика между всички смеси за гуми, за да може да се забелязва разликата между държанието на болидите, дори и от самата публика. Така се вижда по-ясно стратегията на пилотите, които могат да предпочитат 2 влизания в бокса през състезанието или 3. Само на 2 писти се използват задължително меки и супер меки гуми, това са в Гран При на Монако и на Хунгароринг, тъй като и двете са с прекалено много завои, технични са и скоростта при тях е по-бавна.

Спирачки на болида за Формула 1

Дисковите спирачки се състоят от ротор и челюсти на всяко колело. Използват се карбонови ротори, а не такива от стомана или чугун, заради издръжливостта на триене, на висока температура и на усукване. Освен това те са много по-леки, което е огромно предимство. Дисковите спирачки са проектирани за работа при много високи градуси, като не е рядкост достигането и на 1000⁰С. От лост в кокпита може да се контролира спирачното усилие на предния и задния мост, за да се компенсира намаляването на горивото в резервоара и промяната на начина на спиране произтичащо от това. Регулирането трябва да бъде ръчно, а не автоматично и именно това е причината да не се прави от волана, а от лост.

Обикновено, един болид от Формула 1 може да спре от 100 до 0 километра за около 15 метра, като за сравнение един шосеен автомобил от висок клас се нуждае от около 31 метра.

При спиране от висока скорост, аеродинамичното притискане е огромно, около 4,5-5G (44-49 метра на квадратна секунда). При спиране със суперавтомобил като например Бугати Вейрон, децелеризацията е само 1,3G, така че добре виждате разликата. За спирането на болида от 200 километра до пълен покой са необходими само 2,21 секунди и се получава 65 метра спирачен път.

Ускорение на болидите

Автомобилите от Формула 1 имат приблизително съотношение тегло / мощност около 1250 конски сили на тон. Това означава, че те би трябвало да могат да ускорят до 100 километра за 1 секунда, но това е само на теория. Цялата тази мощност не може да се използва при ниска скорост, тъй като се получава загуба на сцепление на гумите с асфалта и реално до 100 километра се достига за около 2 секунди. След около 130 км/ч загубата на сцепление става минимална, заради комбинацията от по-голяма скорост и по-силно притискане към пистата. Приблизителните цифри на ускорението са:

• От 0 до 100 км/ч – 1,7 секунди.

• От 0 до 200 км/ч – 3,8 секунди.

• От 0 до 300 км/ч – 8,6 секунди.

Данните са примерни, тъй като всичко зависи от настройките на аеродинамиката и трансмисията. Системата, която възстановява кинетичната енергия от спирачките също може да генерира допълнително ускорение (задейства се с бутон 7 от волана), като добави 80 конски сили към автомобила, но тя може да се използва само веднъж при необходимост, след което трябва да се изчака ново генериране на енергия.