Как устроен болид «Формулы 1» и сколько это стоит

Во всем мире интерес к «Формуле 1» находится на стабильно высоком уровне. Поклонников состязаний привлекают не только пилоты и сам факт мероприятия, но и машины. Как устроены болиды, что у них под капотом и сколько стоит все это «удовольствие»?

Двигатель

Над проектированием новых и модернизацией уже выпущенных силовых агрегатов работают целые исследовательские центры компаний Mercedes, Renault, Ferrari и других. Прогресс неумолимо идет вперед: недавно немецкие конструкторы заявили о создании двигателя мощностью в 1000 «лошадей» (хотя у BMW уже имелся опытный образец 1986 года в 1430 л. с.). Были проведены стендовые испытания и скоро чудо-мотор установят на реальный болид. Стоит заметить, что сегодня на машинах устанавливают гибридные двигатели, использующие энергию электричества для первоначального разгона. Но основную мощь выдает ДВС. Вот для примера характеристики одного из «стандартных» силовых агрегатов:

• ? мощность – 850 «лошадей»
  
• ? объем 8-цилиндрового двигателя – 2,4 л
  
• ? разбег до «сотни» занимает 1,7 секунды
  
• ? наивысшая скорость – до 340 км/ч
  
• ? число об/мин. – более 19000
  
• ? расход горючего – 75л/100 км
  

При торможении пилот испытывает перегрузки до 5G. Мотор подлежит капитальному ремонту уже через 1000 км пробега, а срок его службы не превышает 2000 км. Средняя стоимость двигателя – около $600 тыс. По регламенту в год можно ставить на один болид не более 4-х силовых установок. Как заявил Тодт, президент ФИФА, комплект моторов на сезон для пары машин обходится примерно в 18 млн. евро.

Турбина и рекуператоры

К первым у организаторов соревнований отношение было неоднозначное: сначала их разрешили, но в 1988-м запретили. Обратно турбонаддув вернулся в 2014 году. Тогда ввели новый регламент, ограничивающий расход топлива на 100 км ста литрами. Турбина была призвана компенсировать потери мощности.

Рекуператор (блок MGU-K) разрешили к применению в 2009-м. система подключается к тормозам и при нажатии педали активируется, заряжая батарею. Полученная энергия используется для разгона. Есть и еще один интересный узел – MGU-H. Это блок, превращающий энергию выхлопных газов в электричество. Значение модуля сложно переоценить – при грамотном использовании он экономит топливо и помогает дать прибавку в скорости на 20-30 км/ч.

«Моторные» перспективы

Когда стали использоваться гибридные турбированные двигатели, это понравилось не всем, многие ностальгировали по «атмосферникам». Пилоты и публика сравнивали свист турбины с работой пылесоса, владельцы «конюшен» сетовали на высокую стоимость моторов. Не обошлось и без скандалов, связанных с конструкцией силовых установок. Mercedes удалось создать в 2014 году удачный гибридный двигатель, чего нельзя сказать о конкурентах. В итоге болиды, оснащенные французскими моторами, захватив лидерство в начале гонки, на второй половине трассы сходили с дистанции из-за поломок силового агрегата. Подобные неудачи преследовали и двигатели Honda. В итоге результат состязаний становился предсказуемым, что приводило болельщиков в бешенство. Однако прогресс не остановить и от гибридных двигателей никто отказываться не собирается. А что можно сказать о других узлах, используемых в болидах «Формула 1»?

Коробка передач

В машинах запрещено применение АКПП, поэтому используются полуавтоматы последовательного типа. Всего 8 диапазонов (есть и задняя скорость): переход с одного на другой происходит за сотую долю секунды. Коробка напрямую соединяется со сцеплением, выполненным из карбона. Оно производится двумя ведущими в этой области компаниями: Sachs и AP. Интересные особенности сцеплений для болидов «Ф-1»:

• ? выдерживаемая температура – до +500 С°
  
• ? есть возможность перестройки передаточных чисел (процедура занимает 40 мин.)
  
• ? масса 1,5 кг
  
• ? эксплуатационный ресурс – 6000 км пробега (для 1 сезона нужно 10 КПП)
  

Колеса

Передние имеют типоразмер 245/55R13, задние – 325/45R13. Шины эксплуатируются при температуре в +130 С °. Каждая из них стоит примерно $800. На одно соревнование понадобится не менее 10 штук, а на сезон – от 720 до 760 покрышек. Для накачки используется не воздух, а азот. Одна шина «живет» 90-200 км (срок зависит от компаунда). Время замены составляет 3 секунды.

Тормоза

Они, разумеется, дисковые и работают при температуре в 1000 С°. Их эффективность поражает: болид, идущий со скоростью 100 км/ч способен полностью остановиться за 1,4 секунды, проехав всего 17 м. Стоимость узла, в который входит тормозной диск, суппорт, колодки достигает $6 тыс. Время, затрачиваемое на изготовления одного комплекта деталей, может составлять до 5 месяцев. На 1 сезон потребуется примерно 180 таких узлов.

Руль

На нем располагаются основные органы управления и контроля. Это множество кнопок, переключателей и дисплей. С помощью рулевого колеса контролируется 120 функций болида. Причем некоторые его настройки можно изменять прямо на ходу. Изделие весом 1,3 кг и стоимостью до $100 тыс. (есть и более дорогие экземпляры) собирают 100 часов и подгоняют под анатомические особенности конкретного пилота. При его высадке руль вынимается.

Антикрыло

Одна из главных особенностей болидов «Ф-1» заключается в необходимости создания большой прижимной силы. Благодаря ей машина быстро проходит крутые повороты, недоступные обычным авто, если они попытаются сделать это на высокой скорости. Поддерживать ее при вхождении в вираж пилотам необходимо. В этой ситуации прижимная сила удерживает болид на трассе. Если в повороте скорость сбросить, машина «улетит» с дороги.

Главный элемент, создающий прижимную силу – антикрыло. От нее 25 % приходится на переднюю деталь стоимостью $19 тыс. Задний элемент обеспечивает 1 тонну прижимной силы, что составляет 35 %. Стоит заднее антикрыло, сделанное из углеволокна и весящее 7 кг, примерно $20 тыс. Оставшиеся проценты «добирают» диффузоры и другие элементы.

Радиаторы охлаждения и система выхлопа

Первые изготавливаются из алюминия и оцениваются примерно в $11 тыс. Для одной гонки потребуется один комплект радиаторов, а всего их нужно 20. У каждой команды имеется набор выхлопных труб различной конструкции. Это связано с тем, что в зависимости от особенностей трассы приходится перенастраивать двигатель. Одна стальная выхлопная система обходится в $13 тыс. На сезон их потребуется 54 комплекта.

Современные болиды

Техническая революция дает свои плоды: два последних года подряд обновляются рекорды прохождения трасс. Конструкторам удалось достичь огромной прижимной силы – многие повороты выполняются на полном газу. В 2021 году опубликовали новый регламент, где пересмотрели некоторые технические положения. Например, запретили закрылки, генерирующие поток воздуха сзади машины, что серьезно усложняет ее обгон. Также теперь нельзя ставить дефлекторы между радиатором и колесами. Взамен разрешили использовать более высокое антикрыло, которое отбрасывает воздух не на соперника, а вверх. Также стали применять элементы, обеспечивающие «граунд-эффект», увеличивающий прижимную силу благодаря «присасыванию» днища болида к дороге за счет разницы скорости воздуха и давления между нижней частью машины и поверхностью трассы.