Формула-1 — це вид спорту, в якому перемагає той, хто найшвидше вирішить фізичні завдання. Трансмісія та аеродинаміка – дві опори, на яких тримається ця інженерна думка. Одна передає потужність, інша керує потоками повітря. Помилитесь в чомусь одному, і у вас вийде просто дуже дорога підставка під папери.
Перехід із шести на сім передач
Завдання трансмісії суворе своєю простотою: взяти потужність двигуна та спрямувати її на задні колеса. Вона міцно кріпиться до задньої частини блоку циліндрів. Усередині ви все ще дізнаєтесь знайомі компоненти. Коробка передач. Диференціал. Привідний вал. Але правила диктують певні деталі.
Необхідно мати щонайменше чотири передні передачі. Максимум – сім. Довгий час стандартом були шестиступінчасті агрегати. Потім спорт змінився. Тепер нормою стали семиступінчасті коробки. Є також задня передача. Це здається тривіальним, доки ви не намагаєтеся заднім ходом виїхати з гравійної пастки на швидкості 200 км/год.
Коробка передач з’єднується із диференціалом. Цей набір шестерень дозволяє заднім колесам обертатись з різною швидкістю при повороті керма. Без нього ви зірвали б шини або зламали піввісь. Потім диференціал з’єднується із приводним валом. Потужність передається на асфальт.
Перемикання передач не схоже на те, що ви робите у повсякденному автомобілі. Тут немає важеля з H-подібною схемою. Пілоти використовують пелюстки за кермом. Ліва пелюстка – знижувальна передача. Правий пелюстка – підвищує. Це швидко. Це точно. Це механічна суть, навіть якщо виконання здається електричним.
Повністю автоматичні трансмісії легальні концептуально, але заборонені практично. Системи контролю старту (launch control), що автоматизують перемикання, також незаконні. Чому? Контроль витрат та водійська майстерність. Якщо комп’ютер може ідеально оптимізувати кожне перемикання, пілот перетворюється на пасажира. Спорт хоче бачити водія, який бореться із машиною за кожну частку секунди.
Крила, що притискають до землі
Аеродинаміка визначає болід Формули-1 так само сильно, як двигун. На високій швидкості потрібні дві речі: низький аеродинамічний опір та велика притискна сила. Машини низькі та широкі, щоб різати повітря. Але їх також треба притиснути до землі.
Крила виконують цю роботу. Вони з’явилися у 1960-х роках. Вони працюють за тими самими принципами, що й крила літаків. За винятком того, що крила літаків створюють підйомну силу, а крила Формули-1 створюють притискну силу. Ця сила утримує машину на трасі у поворотах. Інженери постійно регулюють кут нахилу передніх та задніх крил. Вони шукають ідеального балансу. Найменший опір означає велику швидкість на прямих. Більше притискної сили означає найкраще зчеплення в поворотах.
У 1970-х інженери Lotus зрозуміли, що машина може бути крилом. Вони розробили днище, яке викачувало повітря з-під автомобіля. Під днищем утворювався низький тиск. Машину притискало донизу. Це називалося “ефектом землі”. Це було швидко. Це було також небезпечно. Машини прилипали до траси. Пілоти втрачали контроль. Спорт заборонив цю технологію. Нині суворі правила регулюють конструкцію днища.
Сьогодні днище має бути плоским від носового обтічника до лінії задньої осі. Після цієї лінії в інженерів більше свободи. Більшість використовують дифузор. Це пристрій, спрямований вгору, розташований під двигуном та коробкою передач. Воно спрямовує повітря вгору та викидає його назад. Ефект – всмоктування. Додаткова притискна сила безкоштовно.
Управління повітряними потоками – це все. Ендплейти (кінцеві пластини) розташовані по краях передніх крил. Вони захоплюють повітря і спрямовують його вздовж борту машини. Вони запобігають потраплянню турбулентного повітря до центральної частини. Потім є баргборди (повітряні канали). Вони розташовані одразу за передніми колесами. Вони захоплюють хаотичне повітря від шин. Пришвидшують його. Очищають потік. Створюють ще більшу притискну силу.
Результат приголомшливий. Загальна притискна сила складає близько 2500 кілограмів. Або 5512 фунтів. Маса машини складає близько 750 кілограмів. Притискна сила більш ніж у чотири рази перевищує вагу самої машини. Ви можете проходити повороти на швидкостях, які б змусили дорожній автомобіль зірватися з траси.
Це лише передача потужності та робота з повітрям. Підвіска має витримувати навантаження. Гальма повинні зупиняти вас на швидкості, що перевищує фізичні можливості. Шини повинні забезпечувати зчеплення. Ми розглянемо їх наступного разу.
