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 » №4 (11.1998)

Последний рубеж

Последний рубеж

 

Вы когда-нибудь задумывались над тем, что же собственно главное в гоночном автомобиле? Мотор? Аэродинамика? Тормоза? Шины? Подвеска?.. «Ерунда, главное - безопасность,- оборвал Ален Прост автора вопроса, - ни один из нас не хочет рисковать жизнью. Чем безопаснее автомобиль, чем больше гонщик ему доверяет, тем легче ему выжать из машины весь ее потенциал».

И Прост прав, тысячу раз прав. Гонщик может заставить себя не думать об опасности во время гонки, но забыть о ней он не может, да и не должен. Забыть о ней - значит утратить чувство той тонкой, как бритва, грани разумного риска, на которой постоянно балансирует каждый пилот. «Для автогонщика потеря страха равносильна смерти, ведь рисковать можно только хорошо зная свои возможности», - эти слова принадлежат еще одному чемпиону мира - Филу Хиллу.

Психология гонщика - очень тонкая вещь. Практически на любой трассе есть поворот, в котором можно выиграть сразу несколько десятых, стоит только на долю секунды позже убрать ногу с педали газа. Именно этот неуловимый миг часто и разделяет пилотов на победителей и неудачников, на чемпионов и аутсайдеров. Входя в поворот, каждый знает, что ЗДЕСЬ можно пройти «в пол», но большинство хоть на секунду убирают ногу с педали газа. Иногда это происходит подсознательно. Где-то там, в глубине человеческого сознания срабатывает «сигнал тревоги», и гонщик, повинуясь инстинкту самосохранения, отпускает акселератор. Вот тут-то и проявляется степень веры пилота не только в себя, но и в свою машину, в ее безопасность. Перейти «грань риска» очень легко. Иногда это случается в пылу борьбы, иногда под влиянием эмоционального стресса.

В наши дни гонщики на каждом Гран При подходят к пресловутой «грани риска» намного ближе, чем пилоты 50-60-х годов. А происходит это главным образом потому, что вера в безопасность автомобиля стала выше. В первые 10-20 лет существования Формулы-1 уровень безопасности был невелик, машины не прощали ошибок. Гонщик, как сапер, мог ошибиться только один раз. Отсюда и такое большое число смертельных аварий на заре развития Формулы. Конечно, гонки никогда не станут полностью безопасными, но человек должен постоянно работать, чтобы сделать их такими. И инженеры работают, безопасность машин повышается, стремится к абсолюту, но, увы, предела достичь невозможно...

Сегодня основу безопасности пилота во время гонки составляет углепластиковый монокок. Каждый год перед началом сезона эти конструкции проходят жесткие тесты FIA на боковой и фронтальный удары. На производство одного монокока уходит около двух-трех недель, а подробное описание этого технологического процесса заняло бы не один номер нашего журнала. Конечно, от неприятностей в автогонках со 100-процентной гарантией не может защитить никто и ничто, в том числе и углепластиковый монокок, но сегодня, выходя на старт, пилот может быть уверен, что случись ЧТО, у него, по крайней мере, будет шанс. Так было далеко не всегда.

В 50-х годах классической считалась простая пространственная ферма из стальных труб. А посадка гонщика мало чем отличалась от расположения водителя в обыкновенной дорожной машине. Ни о каких дополнительных мерах безопасности не было и речи. Правда, установленный спереди мотор обеспечивал некоторую защиту в случае лобового удара, но это помогало мало. На машинах не было даже ремней безопасности, так что нередко аварии заканчивались воздушными кульбитами несчастных пилотов. Некоторым везло - они приземлялись не на голый асфальт под колеса собственному автомобилю, а в импровизированные отбойники из тюков с сеном или, на худой конец, - на водную гладь залива в Монако. Иногда это спасало им жизнь.

С появлением в Формуле-1 в конце 50-х годов машин с центральным расположением мотора посадка гонщика стала значительно ниже и «вылеты» из кокпита случались все реже. Еще через пару лет пилот и вовсе занял полулежачее положение. Собственно дебют в чемпионате мира первой заднемоторной машины состоялся уже на второй гонке в истории мировых первенств - Гран При Монако 1950 г. Однако Cooper T12, вышедший на старт в Монте-Карло, был оснащен 2-цилиндровым двигателем JAP объемом чуть больше литра и принадлежал формуле-2. Естественно, подобный автомобиль не мог на равных конкурировать с 4,5-литровыми монстрами Формулы-1, и о заднемоторных машинах в Ф-1 на время забыли. Но Cooper не отказался от идей создания автомобиля с центральным расположением двигателя. После нескольких неудачных попыток в 1958 г. к команде приходит успех: первый заднемоторный автомобиль побеждает в Гран При Аргентины. Проходит всего три года, и уже последняя формула с передним расположением двигателя сходит с арены Больших Призов. «Динозавры» вымерли в рекордно короткие сроки, освободив дорогу более прогрессивным моделям.

Казалось бы, какое отношение все это имеет к безопасности. Ведь основой конструкции даже после «рокировки» гонщика и мотора по-прежнему оставалась все та же сварная трубчатая рама. А гонщик потерял даже ту небольшую защиту, которую давал ему стоящий спереди движок. Но переход к заднемоторным автомобилям не только изменил лицо Формулы, но и предопределил еще одну конструктивную революцию в «королевском классе», став своего рода катализатором создания монокока.

Весной 1962 г. из ворот маленькой фабрики команды Lotus в Чесханте, графства Хертфордшир, выехал автомобиль, которому суждено было изменить будущее «большого цирка». Lotus 25 стал первой машиной Формулы-1, имеющей вместо стандартной трубчатой фермы несущий кузов типа монокок. Сварная структура из стальных труб в новом Lotus была заменена несущей конструкцией из двух параллельных D-образных дюралюминиевых секций, соединенных литыми алюминиевыми поперечинами и панелями пола. Сзади два лонжерона служили опорой для двигателя. По бокам машины в полых секциях помещались топливные баки. По сравнению с трубчатыми рамами - фермами - монокок имел значительно большую жесткость на кручение, что позволяло точнее настраивать ходовую часть автомобиля в зависимости от особенностей трасс. Кроме того, монокок обеспечивал лучшую защиту пилота в случае аварии, поскольку был менее подвержен деформации при ударе.

Появление несущего кузова типа монокок открыло новую главу в истории технической эволюции Формулы-1. Быть может, именно поэтому и принято считать, что монокок изобрел хозяин и конструктор команды Lotus Колин Чэпмен. На деле же Чэпмен был просто первым, кто применил подобную структуру в Формуле-1. Да и здесь его первенство нередко подвергают сомнению.

К моменту «изобретения» Колином Чэпменом монокока в своем Lotus 25 эта конструкция уже около 50 лет успешно применялась в авиастроении. Впервые подобная структура была представлена во время лондонского авиасалона еще в 1911 г. Почти сразу она нашла применение и в автогонках, однако до начала 60-х годов использовалась лишь эпизодически. В то время идеалом считалась трубчатая рама, и лишь немногие конструкторы решались на рискованные эксперименты с монококом. В 1915 г. на старте 500-мильной гонки в Индианаполисе появился Cornelian - один из первых гоночных автомобилей с новым типом кузова - монококом. Прошло целых 8 лет, прежде чем первая машина с подобной структурой дебютировала и в Европе.

Компания Societe Anonyme des Aeroplanes Gabriel Voisin подготовила к Большому Призу АКФ 1923 г. экспериментальный автомобиль, созданный на основе наработок в авиастроении. Естественно, не обошлось и без использования новой структуры, успешно применявшейся при создании фюзеляжей аэропланов. На Гран При Франции Андре Лефевр на Voisin финишировал шестым, однако экскурс Габриэля Войзи в мир автогонок оказался слишком коротким, чтобы на его машину успели обратить внимание. В дальнейшем монокок находил лишь эпизодическое применение при постройке спортивных автомобилей. В Формуле-1 же первую робкую попытку использовать подобную конструкцию предпринял дизайнер BRM Питер Бертон в 1955 г. В его модели P25 некоторые панели кузова имели конструкцию монокок.

Однако только Колину Чэпмену в 1962 г. удалось до конца «осмыслить» идею монокока, оценить все ее преимущества и приспособить подобную конструкцию для «серийного» производства гоночных машин. С тех пор монокок вошел в Формулу-1 окончательно и бесповоротно. Несмотря на не слишком яркий дебют 25-й модели, конкуренты оценили новинку Чэпмена по достоинству. Уже в 1963 г. некоторые команды окончательно перешли на путь развития шасси, предложенный командой Lotus.

Структура монокока была предельно проста, а потому эволюция протекала довольно медленно, зато в плане поиска подходящих для создания монокока материалов перед инженерами открывалось обширное поле деятельности. Являются ли дюралюминиевые листы, предложенные Колином Чэпменом, идеальным материалом для монокока? Если нет, то где же искать альтернативу? На этот вопрос каждый конструктор пытался ответить сам. Композитов, применяемых для постройки монокока в наши дни, тогда еще практически не было, а потому основным материалом, с которым работали инженеры наряду с алюминиевыми сплавами, стало... дерево. Действительно, дерево - легкий и жесткий материал - оказалось прекрасным дополнением алюминию. Уже в 1963 г. дизайнер BRM Тони Радд обшивает монокок новой модели P61 деревянными панелями.

В 1966 г. - конструктор McLaren Робин Херд идет еще дальше и создает первый монокок-»сэндвич». Между двумя листами из алюминиевого сплава Херд уложил прослойку из очень легкого дерева - бальзы, и при сравнительно небольшом увеличении веса получил невиданную по жесткости конструкцию.

Конкуренты постепенно догнали Lotus, но Колин Чэпмен в накладе не остался: он выиграл время, и это - главное. В 1963 и 1965 гг. во многом благодаря новой несущей конструкции кузова Джим Кларк завоевал для Lotus два титула чемпиона мира.

К началу 70-х годов практически все команды переходят к использованию монокока. Последним веянию моды поддается Brabham, отказавшийся от пространственной трубчатой рамы лишь в 1970 г. Правда, дизайнер Ferrari Мауро Форгьери несколько отходит от принятой большинством команд модели монокока, и вплоть до 1982 г. Scuderia использует своего рода гибрид трубчатой фермы и монокока. Сварной скелет из труб малого диаметра, повторяющий контуры монокока, Форгьери частично обшивает листовым металлом. Но несмотря на некоторые преимущества подобная структура была явно обречена.

Во второй половине 70-х конструкция несущего кузова существенно совершенствуется и дополняется. Это связано, в первую очередь, со значительным увеличением перегрузок, действующих на автомобиль (в том числе из-за начала использования «граунд-эффекта»). Кроме того, к концу 70-х годов становятся более или менее доступными некоторые композиционные материалы, и у конструкторов развязываются руки. В 1976 г., стремясь еще больше увеличить жесткость монокока McLaren M26, Гордон Коппак применяет в конструкции панелей кузова авиационную сотовую структуру с 6-гранными ячейками. Через несколько лет подобная структура становится традиционной для Формулы-1. В конце 1978 г. тезка Коппака - Гордон Марри - изготавливает некоторые панели Brabham BT48 из очень легкого и прочного углепластика. Однако композиты в то время были все еще очень дороги, поэтому большинство команд могли позволить себе использовать их лишь для изготовления наиболее важных и загруженных частей монокока. Первые полностью углепластиковые монококи увидели свет только через три года.

Начиная рассказ о «композитном этапе в жизни монокока», нельзя не признать тот факт, что только с началом широкого применения в структуре монокока полимерных и полиамидных волокон в сочетании с эпоксидными смолами безопасность конструкций вышла на более или менее приличный уровень. Возможно, начало повсеместного использования композиционных материалов в плане безопасности дало Формуле-1 даже больше, чем само «изобретение» монокока в 1962 г. Так, применение углеволокна сразу позволило увеличить жесткость монокока на кручение почти в полтора раза по сравнению с алюминиевыми конструкциями.

Итак, к началу 80-х годов всем стало ясно - будущее монокока за композиционными материалами. И к сезону 1981 г. сразу две команды: Lotus и McLaren - создают первые образцы углепластикового монокока. Однако судьбе было угодно, чтобы только одна из этих машин - McLaren MP4 конструкции Джона Барнарда - официально вошла в историю технической эволюции Формулы-1. Что же касается Lotus 88, то этот автомобиль умер, едва родившись. Новое творение Чэпмена имело двойной кузов и хитрую систему подрессоривания, позволявшую на больших скоростях посредством работы встречных воздушных потоков прижимать внешний «активный» кузов к дорожному полотну и перекрывать боковой приток воздуха под автомобиль. Таким образом, если на старте дорожный просвет, жестко регламентированный FIA, был равен 60 мм, то в ходе гонки внешний кузов опускался, перекрывая боковой приток воздуха под машину. Такая находка позволяла снизить воздушное давление под автомобилем и увеличить «граунд-эффект», по сути - в обход правил FIA. И хотя формально подобный подход не противоречил техническому регламенту FIA, однако на старт новый Lotus комиссары так и не выпустили. На фоне всех скандалов, сопровождавших рождение и быструю смерть 88-й модели, о ее углепластиковом монококе как-то подзабыли, и с тех пор в большинстве справочников в качестве автомобиля с первым углепластиковым монококом фигурирует лишь McLaren MP4.

Но если McLaren ограничивался при создании монокока применением в основном карбоновых волокон, то Lotus первым перешел к использованию более сложной и дорогой технологии с применением смеси карбоновых и кевларовых волокон. Постепенно, к 1985 г., все команды, кроме Arrows, начали использовать в своих конструкциях монококов более виброустойчивую структуру кевлара.

С началом эры композиционных материалов окончательно ушли в прошлое клепаные алюминиевые панели монокока, жесткость и надежность конструкций стала намного выше. Правда, и у новых технологий выявились свои недостатки, как, например, слишком долгий цикл протекания технологических процессов или чрезмерная дороговизна материалов. В борьбе с последним недостатком композитов инженеры оказались практически бессильными, а от первого им удалось со временем частично избавиться. Если до середины 80-х годов на изготовление углепластикового монокока уходило от 3 до 4 месяцев, то сейчас при наличии всех необходимых составляющих этот процесс занимает всего 2-4 недели.

При постройке монокока любое, даже незначительное нарушение технологии может привести к потере жесткости и обернуться затем печальными последствиями на гоночной трассе. Поэтому даже процесс создания и обработки ткане-волоконных полуфабрикатов, из которых затем выкраивают монокок, требует предельной точности. Для увеличения срока службы и сохранения необходимых свойств углеволокна пропитанная специальным связующим раствором и готовая к дальнейшей обработке углеткань хранится в холодильной камере при строго фиксированной температуре в 18 њC. Из холодильной камеры углеволокно извлекается только непосредственно перед раскроем. По специальным шаблонам раскройщики вырезают заготовки необходимой формы и укладывают углеткань на углепластиковую матрицу. Затем слои прижимаются к матрице специальным вакуумным мешком, и вся конструкция отправляется «пропекаться» в печь-автоклав. В зависимости от структуры углеволокна, связующих и стадии технологического процесса выпечка происходит при температуре 130-160 њС, под давлением до 6 Бар. После того, как выложен и «пропечен» последний слой углеволокна, почти готовый монокок соединяется для жесткости с алюминиевой сотовой конструкцией, половинки монокока складываются, и он снова «пропекается» в автоклаве, правда, при немного меньшем давлении. Вынутый из автоклава монокок остается подвергнуть внешней обработке, и он готов... нет, нет - не к гонке, а пока лишь к обязательным крэш-тестам FIA, которые проводятся перед началом каждого сезона. Только если новый монокок проходит испытания, команда может применять подобные конструкции на гонках.

Композиты и сотовая структура кардинально изменили монокок, сделали его во много раз жестче и прочнее. Современные монококи уже мало чем напоминают ту первую корытообразную конструкцию, которую «открыл» в 1962 г. Колин Чэпмен. Степень защиты гонщика выросла во много раз, но даже в его нынешнем виде монокок не может дать 100-процентной гарантии безопасности. За 36 лет монококи спасли жизнь не одному десятку пилотов, но утверждать, что они делают гонки полностью безопасными, нельзя. Обеспечивая некоторую степень защищенности, монокок лишь дает гонщику в случае аварии еще один шанс - нередко последний. Остальное - дело случая...

Владимир Маккавеев


Категория: №4 (11.1998) | Добавил: LiRiK3t (22.03.2012)
Просмотров: 2310 | Теги: №4(11.1998), техника
^Наверх
вход выход Created by LiRiK3t