Меню сайта
Поиск по сайту
Номера журнала
Рубрики журнала
Фотоальбомы
Разное
Пользователи
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Яндекс.Метрика

Индекс цитирования.
Главная » Статьи » Номера журнала » №16 (11.1999)

Белая магия

Белая магия

 

Stewart-Ford SF-3

He секрет, что в конце сезона внимание прессы и болельщиков обращено в основном на главных претендентов на победу в чемпионате. И тем не менее команде Джеки Стюарта в последние месяцы частенько удавалось вытеснить преуспевающих соперников с первых полос автоспортивных газет и журналов. Причин тому несколько. Это и нашумевшая по­купка команды компанией Ford, мгновенно поставившая Stewart в один ряд с McLaren- Mercedes, Ferrari и Williams-BMW. Это и долгожданное, но от этого не менее сенсационное решение Ford продолжить свою программу Ф-1 под легендарной маркой Jaguar. Это и по­разительный успех Stewart на Нюрбургринге: 1-е место Джонни Херберта и 3-е - Рубенса Баррикелло. Что же представляет собой автомобиль, позволивший отнюдь не блиставше­му в этом сезоне Джонни оказаться на верхней ступеньке пьедестала, а Рубенсу - на­столько ярко провести сезон, что в Ferrari не стали долго размышлять над тем, кого при­глашать на освобождающееся в 2000 году место?

 

Прекрасное создание

На первый взгляд все автомобили Ф-1 вы­глядят одинаково. Технический регламент оп­ределяет их облик, начиная от размеров зеркал заднего вида, которые аэродинамики, будь их воля, сделали бы величиной с почтовую марку. Однако главный конструктор команды Гэри Андерсон не спешит сетовать на отсутствие простора для творчества: «Как показывает опыт, из года в год одни делают очень хороший, а другие - очень плохой автомобиль в рамках тех же правил. Так что всегда есть поле деятель­ности для хорошего конструктора».

Разработка и совершенствование автомо­биля Ф-1 - процесс непрерывный. Едва старту­ет сезон, как начинается работа над конструк­цией будущего года. Цикл проектирования длится приблизительно 5 месяцев. Над созда­нием SF3 трудились 230 человек в штаб-квар­тире Stewart в Милтон-Кейнс, а еще 250 человек заняты на производстве двигателей на заводе Cosworth Racing в Нортхемптоне. Непосредст­венно проектированием занимаются 25 конст­рукторов: 6 работают над аэродинамикой, 4 разрабатывают подвеску, 2 - коробку передач, 4 занимаются композиционными материала­ми, 2 - прочностью, 1 - гидравликой, 1 - систе­мами двигателя и 5 - общим проектированием.

Вместо традиционного карандаша конст­рукторы Stewart используют рабочее место, оборудованное компьютерами фирмы Неwlett-Packard; разнообразное программное обеспечение позволяет проводить все виды расчетно-проектировочных работ. Разработчики «вычерчивают» автомобиль в трехмер­ном пространстве, подгоняя друг к другу все детали конструкции. Процесс проектирования и доводки сопровождается оперативным обменом данными с Исследовательский цент­ром Ford в Дирборне, с трассой, на которой в данный момент находится гоночная или ис­пытательная команда, а также с аэродинами­ческой трубой компании Swift в Сан-Клементе, Калифорния, использовавшейся Stewart в период разработки SF-3. Модели в масштабе 1:2 продувались там в течение 128 дней.

Шасси

Основу шасси составляет монокок, несу­щая конструкция, весом 45-50 кг, к которой крепятся все остальные узлы машины. По оп­ределению, монокок обязан быть твердым как камень и легким как перышко. Но вот что лю­бопытно, если большинство команд давно ис­пользует полностью углепластиковый моно­кок, то в Stewart его центральный слой изго­товлен из сотового алюминия - значительно более дешевого, зато менее прочного. Метал­лические соты с двух сторон вручную обклеи­ваются несколькими (до 20) слоями углеплас­тика и спекаются в автоклаве. Число слоев и ориентация в них волокон определяются условиями нагружения в каждой точке конструкции. В результате монокок способен выдерживать чудовищные нагрузки при весе всего в 45 кг. Помимо пилота внутри монокока располагается 120-литровый бензобак. Вес топлива составляет 15% от массы всего автомобиля. Неудивительно, что его поведение так меняется по мере опустошения баков. Тем не менее, Гэри Андерсон намерен увеличить в следующем году объем баков Stewart.

Вес - предмет особой заботы конструкторов Ф-1. Поэтому даже краска здесь используется особая - низкой плотности. Ее поставляет компания ICI. После каждой гонки большинство элементов конструкции перекрашивают заново из-за многочисленных повреждений покрытия. Хотя в последние годы предпринимались попытки изменить правила с тем, чтобы устранить дискриминацию высокорослых пилотов (например, ограничить минимальную площадь проема кокпита), 600 кг минимального веса автомобиля, включающие вес гонщика, - реальность, которая дает преимущества более легким водителям.

Вокруг монокока собирается весь автомобиль: сзади к нему крепится двигатель, к двигателю - коробка передач, к ней в свою очередь - рычаги задней подвески. На сверхжесткую переднюю переборку монокока опирается передняя подвеска и носовой обтекатель с выполненным заодно с ним передним антикрылом. Таким образом, двигатель Ф-1 должен быть не только мощным, а коробка передач - не только надежной. Они должны быть еще и жесткими. О жесткости самого кокпита говорить излишне - ведь он должен обеспечить выживание гонщика при самой тяжелой аварии. Недаром официальное его название - капсула безопасности. Особое внимание в последние годы уделялось предотвращению травм головы и шеи. С 1996 года введена боковая защита головы, - гонщик все глубже утопает в машине, нормы крэш-тестов на боковой удар постоянно повышаются, применяется 75-миллиметровый энергопоглощающий «воротник» по кромке кабины.

Обеспечение жесткости всей конструкции - одна из приоритетных задач проектирования. Сотни часов конструкторы тратят на изучение взаимодействия основных элементов автомобиля при разных видах вибрации и нагружения. Как и во всякой цепочке здесь есть слабое звено: у SF-3 это место стыка монокока и двигателя. Ведь Ford Cosworth CR-1 крепится всего четырьмя болтами. Разумеется, это специальные болты, изготовленные из весьма дорогостоящего «экзотического» материала. Но все же их только 4.

Самое жесткое звено - это, конечно, монокок. Проблема конструкторов в настоящий момент состоит в том, чтобы сделать его не таким жестким, каким он получается при существующих технологиях и требованиях по прочности и безопасности, а «помягче», снижая вес и выгадывая объем. Монокок, а также некоторые мелкие детали вроде зеркал и заднего фонаря, - это единственные узлы, которые могут служить весь год. Если повезет, конечно, и удастся избежать серьезных аварий.

Что касается двигателя, то как раз его сделать жестким действительно трудно. Частые поломки Ford в прошлые годы зачастую были связаны как раз с недостаточной жесткостью, когда блок под воздействием нагрузок шасси деформировался настолько, что движущиеся детали не могли нормально функционировать. Большая надежность агрегата этого года вкупе с улучшением характеристик шасси говорит о том, что специалистам Cosworth удалось решить эту проблему.

Длина автомобиля, пожалуй, единственный важный параметр, который не ретируется правилами. Возможно потому, что это саморегулирующаяся величина в Ф-1. С одной стороны, чем длиннее база автомобиля, тем менее маневрен он в поворотах. С другой, - длинная машина более устойчива к продоль­ным колебаниям и более выгодна с аэродинамической точки зрения. После недавнего су­жения колеи многие находят, что современ­ные машины Ф-1 выглядят непропорционально длинными, однако, даже поместив гонщи­ка, топливный бак, двигатель и коробку пере­дач наиболее компактным образом, конструк­торы получают автомобиль длиной с семей­ный седан. В гонках Гран При не столь важно сделать автомобиль короче, как ниже - и здесь счет идет буквально на миллиметры.

Двигатель

60% комплектующих для SF-3 изготовляет­ся непосредственно на заводе Stewart. Основ­ной агрегат, который поставляется «сторон­ней» организацией, - это двигатель Cosworth CR1 V10. На самом деле именно двигатель в наибольшей степени влияет на облик авто­мобиля Гран При, определяя положение цент­ра тяжести. А площадь радиаторов, необходи­мых для его охлаждения, определяет размеры и форму воздухозаборников.

Ничто в Ф-1 не окутано большей тайной, чем двигатель. Команды весьма болезненно реагируют даже на простое фотографирова­ние «боевых» агрегатов в момент установки их на автомобиль, а для всевозможных презента­ций готовят специальные выставочные образ­цы. Связано это с тем, что FIA еще не до конца удалось исключить возможность оригиналь­ных решений в этой области. Какие только не ходят слухи о секретах двигателестроителей: о необычной формы поршнях, о прямом впрыске, о бездроссельных системах, о нетра­диционном количестве клапанов на цилиндр и, естественно, о самых экзотических матери­алах. Но, как утверждают сами конструкторы, прогресс нескольких последних лет достигнут в основном за счет увеличения эффективнос­ти сжигания топливной смеси, уменьшения внутренних потерь на трение путем правиль­ного подбора материалов и снижения веса аг­регата при сохранении его надежности. Четы­ре двигателестроителя уже близки к достиже­нию предела в рамках действующего техниче­ского регламента; это Ilmor/Mеrcedes-Benz, Ferrari, Mugen-Honda и Cosworth/Ford. Это значит, что теперь им придется искать какие-то качественно новые пути.

Двигатель Ф-1 рассчитан всего на 500 км пробега. После чего он подвергается полной переборке, во время которой в нем меняют все кроме блока цилиндров, головок и, быть мо­жет, коленвала. Обходится этот «техосмотр» в 320 000 долларов.

Соотношение мощности и веса современ­ного автомобиля Гран При составляет около 1100 л.с. на тонну. Это, конечно, не ракета, но уже почти вертолет.

Телеметрия

Информация со 120 датчиков записывает­ся «черным ящиком», расположенным под ле­вым боковым обтекателем. На каждом круге автомобиль «сбрасывает» в боксы приблизи­тельно 1 МБ телеметрической информации о работе наиболее важных систем. Во время тестов существует возможность в течение 5 кругов накапливать на борту до 40 МБ телеме­трии, которая считывается при визите в гараж. Ее анализом занимаются 6 специалистов Stewart и 6 представителей Cosworth.


Подвеска

Подвеска SF-3 по схеме - два поперечных треугольных рычага неравной длины и толка­ющая штанга - не отличается от всех осталь­ных машин Ф-1. Рычаги изготовлены из углеволоконного композита. Ресурс рычагов со­ставляет 2500 часов. Амортизаторы подвески можно регулировать с помощью гидравлики, изменяя жесткость подвески, ход колеса, упру­гость демпфирования. Ход переднего колеса составляет всего 15-25 мм в зависимости от трассы, заднего - 40-60 мм.

Подвеска спроектирована так, что стано­вится жестче по мере увеличения нагрузки. Это сделано для того, чтобы прижимная сила, растущая пропорционально квадрату скорости, не заставила в конце концов автомобиль ползти на брюхе. Передний и задний аморти­заторы поперечной устойчивости с каждого борта регулируют крен автомобиля в зависи­мости от боковых перегрузок в поворотах и также могут настраиваться под определен­ную трассу. У большинства машин Ф-1 сущест­вует также и третий амортизатор, который по­могает стабилизатору поперечной устойчиво­сти или даже заменяет его. Что вполне оправ­дано: ведь на старте стоит автомобиль весом 600 кг, а в конце прямой едет уже совсем «дру­гая» машина, вес которой приближается к 2,5 тоннам. И это при том, что клиренс автомоби­ля впереди составляет на обычной трассе 15 мм (в Монако - 25), а сзади - 65-70 мм.

Тормоза

Внутри каждой колесной сборки установ­лены тормоза с углеволоконными дисками и накладками. Их рабочая температура превы­шает 700 °С. При этом тормоза раскаляются до вишнево-красного свечения. Выглядит это жутковато, но на самом деле таковы нормаль­ные условия их работы. Тем не менее и угле­пластиковые тормоза нуждаются в охлажде­нии, для чего с внутренней стороны колес пре­дусмотрены небольшие воздухозаборники.

Толщина дисков не превышает 28 мм. Сде­лано это, чтобы заставить гонщиков беречь тормоза и осторожнее проходить повороты. На таких трассах, как Имола или Хоккенхайм, к концу гонки диски стираются до 21 мм.

Углепластиковые тормоза - одно из самых дорогих «удовольствий» в автомобиле Гран При. За гоночный уик-энд превращается в пыль два-три комплекта стоимостью 50 000 долларов каждый.

Тормоза не имеют усилителей, так как FIA считает, что подобного рода устройства слиш­ком легко превратить в антиблокировочные системы, строжайше запрещенные в Ф-1. В связи с этим гонщики часто говорят, что главная проблема чиновников FIA состоит в том, что большинство из них никогда не ез­дили в автомобилях Гран При. Ведь порой чтобы выжать педаль, приходится прилагать усилия до 150 кг. Тем не менее тормоза автомобилей Гран При настолько эффективны, что главная проблема для гонщика состоит не в том, чтобы приложить максимальное усилие к педали, а в том, чтобы тормозить максималь­но жестко, но избегая блокировки колес. Если же нажать на тормоз «от всей души», то при отрицательном ускорении в 5g подтянутый гонщик мгновенно превращается в висящего на ремнях 300-килограммового монстра, а жидкость из слезных протоков «горючими слезами» вылетает на забрало.

Впрочем, конструкторы утверждают, что эффективность торможения современного автомобиля Гран При определяется не тор­мозами, а шинами - первыми в истории человечества шинами, рисунок протектора ко­торых предназначен для уменьшения сцеп­ления с трассой.

Шины

Но оставим в стороне набившие уже оско­мину споры о правильности решения FIA вве­сти резину с канавками. У нынешних высоко­профильных шин есть и другая проблема - деформация. Большинство команд Ф-1, и Stewart в их числе, вынуждены даже делать избыточный отрицательный угол развала ко­лес, чтобы сохранить площадь пятна контакта при искажении шин под воздействием боко­вых сил в поворотах. Кроме того, высокие бо­ковины шин ответственны за половину хода подвески, из-за чего элементам последней приходится не только демпфировать неровности трассы, но и гасить колебания шин. Точности работы подвески и улучшению управля­емости это явно не способствует. Уже не гово­ря о таких мелочах, что старомодный высокопрофильный Bridgestone выглядит не слиш­ком современно даже на фоне скоростных до­рожных автомобилей с низкопрофильными шинами. Впрочем, не такая это и мелочь для вида спорта, основу популярности которого составляет зрелищность.

Аэродинамика

Именно аэродинамика определяет харак­теристики современного автомобиля Гран При. Передние и задние антикрылья обеспе­чивают 65% прижимной силы. 30% приходится на задний диффузор - устройство, создаю­щее эффект трубки Вентури. Остальные 5% приходятся на всевозможные аэродинамичес­кие «навороты» и «прибамбасы», где и находит применение фантазия современных магов аэ­родинамики. Пару лет назад ныне покойный Харви Постлтуэйт придумал делать рычаги пе­редней подвески в виде небольших треуголь­ных крылышек. Федерация быстро наложила запрет на эту находку, установив, что ширина рычагов не должна превышать их толщину бо­лее, чем в 3,5 раза. Однако специалисты пола­гают, что и сегодня за счет передней подвески, рычаги которой имеют аэродинамически обусловленную форму, удается получить око­ло 2% общей прижимной силы.

Аэродинамика - предмет особой гордости конструкторов Ф-1. Принято считать, что степень аэродинамического совершенства конст­рукции определяется коэффициентом лобо­вого сопротивления. Однако у обычного до­рожного автомобиля он составляет 0,3-0,4. У SF-3 на средней трассе - 0.7, а в Монако и Бу­дапеште - более 1! Виной тому - широченные открытые колеса, воздухозаборники двигателя и радиаторов системы охлаждения и, конечно же, - антикрылья. Однако именно последние позволяют SF-3 проходить повороты с перегрузкой до 4g. Автомобиль Ф-1 предназначен, чтобы проехать быстрее всех 300 км извилис­той гоночной дистанции.

В связи с аэродинамикой появляется еще одна задача и у подвески. При увеличении ско­рости и смещении центра аэродинамического давления (точки приложения суммарной при­жимной силы) назад, автомобиль должен при­седать на заднюю подвеску, уменьшая угол ата­ки антикрыльев и тем самым снижая лобовое сопротивление. Учитывая малый дорожный просвет и уровень действующих нагрузок, эта задача требует от конструкторов поистине хи­рургической точности.

Коробка передач

На SF-3 установлена в достаточной степени консервативная продольная 6-ступенчатая ко­робка передач в корпусе из магниевого сплава. В памяти конструкторов еще свежи воспоми­нания о прошлом сезоне, когда внимание зри­телей автомобили Stewart привлекали большей частью дымом из-под капота. По некоторым сведениям, именно неудачные эксперименты с углепластиковым картером коробки передач в 1998 году вызвали недовольство Ford техни­ческой политикой Джеки Стюарта, что закон­чилось покупкой команды. Тем не менее Гэри Андерсон уверен, что углепластиковая короб­ка - это естественный путь будущего развития, от которого никуда не денешься.

Коробка передач и приводной вал могут использоваться только 1000 часов. После чего все это добро, вместе с выработавшими ресурс элементами подвески, переходит в распоря­жение тестовой команды.

продолжение здесь...

Категория: №16 (11.1999) | Добавил: LiRiK3t (28.08.2012)
Просмотров: 905 | Теги: №16(11.1999), техника
^Наверх
вход выход Created by LiRiK3t