26 август 2019 - 17: 30ч 24 мин. четене
Това е ключов елемент в работата на автомобила и се влияе от множество параметри.
В тази статия изчерпателно разглеждаме особеностите на сложна система, която прави Формула 1 нещо уникално.
Спирачките имат висок приоритет за отборите от Формула 1. Ако те не се представят оптимално или са злоупотребени от водача, това може да струва скъпо както за времето на обиколка, така и за позицията на пистата. От друга страна, ако се уверите, че максимизирате спирачния потенциал на автомобила и приспособяването на настройките на спирачките към специфичните характеристики на завоите може значително да подобри неговите характеристики.
Защо спирането е толкова важно при F1?
Спирането е първият елемент във фазата на завиване. Ако автомобилът не се забави в правилната точка и с правилното натискане на педала, това ще компрометира останалите фази: докоснете върха, следвайте правилната линия, донесете оптималната скорост на кривата и контролирайте мощността на изхода. Това може да има висока степен на въздействие в обиколка.
Спиране чрез жица, най-новият пъзел от F1
Как работи спирачната система?
Прави това по подобен начин на конвенционалната кола. И така, как точно работи системата? Когато водачът стъпи на педала на спирачката, той компресира два основни спирачни цилиндъра, един за предните колела и един за задните колела, които генерират налягане на течността. Отпред системата е много проста: налягането на течността се подава директно към предните спирачни апарати. Във всеки шублер шест бутала държат накладки срещу диска и именно това триене забавя автомобила. В задната част нещата са много по-сложни.
Как работи системата отзад?
Отзад колелата могат да бъдат забавени от три отделни източника: триене от спирачките, съпротивление от въртящия се двигател, наречено „моторна спирачка“ и накрая електрическо спиране, получено в резултат на възстановяване на енергията от електрическия двигател. Хибрид MGU -K. Въпреки че пилотът може да регулира всеки от тези ефекти независимо на волана си, когато натиска педала на спирачката трите системи работят заедно чрез системата Brake By Wire (BBW), за да осигури на водача спирачката, която е поискал.
"Колкото по-висок е сигналът, толкова по-агресивно ECU ще изпраща изисквания към трите задни системи (спирачните апарати, спирачката на двигателя и MGU-K)"
Когато пилотът натисне педала, налягането на течността, генерирано в задната спирачна верига, се улавя от електронен сензор за налягане. Сигналът от този сензор представлява общото изискване за задно спиране и се предава към електронния контролен блок (ECU), където се превръща в серия от команди за спиране на задната част на автомобила. Колкото по-силно проводникът натиска, толкова по-голям е сигналът. Колкото по-висок е сигналът, толкова по-агресивно ECU ще изпраща изисквания към трите задни системи (спирачни апарати, спирачка на двигателя и MGU-K), за да осигури исканото спиране. ECU разпределя усилията си към трите системи според начина, по който екипът е конфигурирал автомобила, модифициран от начина, по който водачът е настроил настройките на превключвателя на волана.
Защо системата отзад е много по-сложна?
Защо бихме искали да използваме главен хидравличен цилиндър, за да генерираме налягане, което се улавя от сензор за налягане, просто за да генерираме електронен сигнал за търсене към ECU? Защо не улесните много, като измервате положението на спирачния педал, за да получите електронен сигнал за търсене? Защо бихме искали да имаме задна спирачна система, която да арбитрира между три отделни системи, когато можем просто да използваме конвенционалните спирачки като нормална кола? Отговорите на тези въпроси са разделени на две области: безопасност и ефективност.
След като се ангажирате да използвате система Brake By Wire за управление на задно спиране, трябва да се уверите, че има архивиране безопасно, в случай че системата се повреди. Ето защо действието на пилотния педал се използва за създаване на хидравлично налягане в спирачната линия. Ако системата BBW някога се повреди (и има набор от сензори и компютърна рутина, непрекъснато посветени на проверка на нейната цялост), тя веднага се заобикаля и налягането, генерирано от крака на водача, преминава директно към задните спирачни апарати, както при нормална кола. По-интересният въпрос е защо системата Brake By Wire ни предлага производителността, за да оправдае такава сложност.
Какви предимства на производителността предлага системата Brake By Wire?
Когато прекарвате време с шофьор, слушайки го да говори за автомобила, един от най-често срещаните термини, на които ще се позовава, е „стабилност при спиране“. Шофьорите искат спирачки, които имат добра "хапя„(рязко първоначално забавяне, когато стъпят на педала), те искат силно забавяне без никакво“затихване", те искат добър"усещане'(вид предсказуем отговор, натиснете по-силно = спрете повече, натиснете по-малко = спрете по-малко).
Но преди всичко те искат добра стабилност при спиране. За разлика от хапането, избледняването и усещането, нещо, което всички водачи ще могат да разберат, много по-трудно е да се разбере какво означава шофьор, когато говори за товастабилност при спиране". Това е така, защото не използваме спирачките по същия начин като състезателните пилоти.
Спирането на Формула 1
Когато използваме спирачките на пътна кола, обикновено насочваме в права линия и рядко ги натискаме достатъчно силно, за да доближим гумите до активиране на антиблокиращата спирачна система. Състезателните пилоти работят на съвсем различно място. Всеки път, когато натиснат спирачките, те искат да се забавят толкова бързо, колкото позволява колата. Това означава, че те натискат спирачките до точката, в която гумите се блокират, на всеки ъгъл, във всяка обиколка. Освен това те не натискат само спирачките, когато колата е в права линия. Те ги ангажират от края на трасето, продължават да го правят при завъртане и едва накрая освобождават спирачките точно на върха на завоя, миг преди да започнат да прилагат мощност за излизане от завоя. През цялото това време, спирачките са почти толкова важни, колкото и волана при управлението на посоката където сочи колата.
По време на тази маневра, ако нещата вървят добре, тогава колата се поддържа с четирите колела точно на границата на плъзгача, но без да се отклонява от линията на линията, която водачът иска да следва около завоя. Ако нещата вървят малко по-добре, тогава предните колела могат да започнат да се плъзгат малко повече от задните колела, което дава на ездача недоуправление което не позволява да се върти. Ако нещата са по-лоши, тогава задните колела може да се плъзгат повече от предните колела и ако се плъзгат твърде много, колата ще започне да се върти.
"Тъй като кривата преминава от първоначално спиране до върха, водачът иска различни неща."
Поради тази причина ездачът много се грижи колко спира да спира на предните колела в сравнение със задните колела. Ако колата е нестабилна и искате да завиете на входа на кривата, тогава вероятно трябва да поискате по-малко задни и повече предни спирачки. Ако колата е мързелива и с малко завъртане, тогава ще направи обратното.
Освен това, докато кривата преминава от първоначално спиране до върха, ездачът иска различни неща. Тъй като колата започва да се върти, тя често може да има естествена тенденция към прекомерно управление, което постепенно се заменя с недозавиване с приближаването на върха. Тази тенденция може да бъде противодействана до известна степен чрез интелигентна спирачна система, която ще изисква по-малко задни спирачки при завъртане (за стабилизиране на автомобила) и след това прогресивно да поръчва повече задни спирачки (в сравнение с предните) с приближаването на върха. Този интелигентен процес се нарича „Миграция на спирачките„И представлява динамична промяна на спирачния баланс като функция от натиска на педала.
Именно тази интелигентност осигурява системата Brake By Wire. Воден от конфигурацията на въртящия се превключвател, който пилотът е направил на волана си, системата BBW комбинира спирачния вход на трите основни задвижващи механизма (шублерите, мотора и MGU-K) за осигуряване на плавна и предвидима маневра.
Каква сила използват ездачите чрез педала?
Много сила. За това шофьорите трябва да натиснат спирачките почти стоящи на колата. При пътните автомобили серво спирачните умножават налягането, приложено към главния цилиндър, но Наредбите на Формула 1 изискват спирачната сила да се генерира единствено от водача. Те се нуждаят от много силни крака, за да направят това, но получават помощ от насилието на спирачната маневра.
Автомобилите се забавят около 5g (в сравнение с 1g, който може да изпитаме по време на аварийно спиране на нашите пътни автомобили). При това забавяне кракът ви ще тежи приблизително 100 кг, а теглото на крака ви върху педала на спирачката ще действа като собствена форма на помощно усилие, което ще ви помогне: колкото повече натискате, толкова повече автомобилът се забавя и толкова повече тежи кракът ви, което помага да натискате по-силно. Забележителното е, че сред всичко това, докато натискате педала с сила над 100 kg, шофьорът трябва да модулира усилията си върху педала с всички финес на концертния пианист, за да преведе колата през кривата на границата на това, което гумите позволяват: това е вкусен контраст на насилие и финес
Има ли идеално време да започнете да натискате спирачките?
Перфектното място за спиране в автомобил F1 ще зависи от много променливи: натоварвания с гориво, съединение на гумите, степен на влошаване и нива на управление, които шофьорът прави. Следователно, в състезанието това ще се променя постоянно, Тъй като изгарянията на горивото и гумите се износват, водачите трябва да реагират. Класирането е по-малко променливо поради сходни натоварвания с гориво и нови гуми, което означава, че спирачните точки остават до голяма степен същите.
Шофьорите увеличават спирането с напредването на уикенда, използвайки безплатна практика, за да намерят наистина границата. Те ще започнат консервативно, преди да натискат все по-силно и по-силно, докато намерят правилната спирачна точка, за да започнат да натискат спирачния педал. Без съмнение най-трудният момент от уикенда е спирачка в първия завой от първия кръг.
Първо, пилотите нямат много възможности да карат на пистата в неделя преди началото на състезанието. Това означава, че те трябва да базират решаващото решение кога да задържат на завой 1 на груба оценка на нивата на сцепление за деня, които се образуват на решетъчните обиколки и обиколката на формацията. Второ, въпреки обичайния протокол за загряване на гумите в обиколката на формацията и факта, че одеялата за гуми се държат на колата възможно най-дълго, спирачките и гумите все още не са на оптимални температури в началото на състезанието, което затруднява преценката колко спирачен потенциал ще осигурят.
И накрая, решетката е групирана заедно в началото на състезанието, като всички автомобили се състезават за един и същ метър писта. Следователно шофьорите трябва да реагират на много различни елементи, като се уверят, че са попаднали в дясната лента, предсказват какво ще правят съперниците, ще изчислят нивата на сцепление, ще се уверят, че не спират твърде рано и губят позиции, но също така използват всяка възможност да печелят места.
Колко горещи могат да бъдат спирачките?
Максималните температури за спирачните дискове могат да достигнат 1000 ° C или повече. Въглеродните дискове могат лесно да се справят с тези индивидуални пикови температури, но високите температури за продължителен период могат да създадат някои проблеми. Охлаждането се извършва главно на правите, когато колата се движи с високи скорости, позволявайки много въздух да премине през спирачните тръбопроводи. При схема като Монако например охлаждането на спирачките може да се превърне в истински проблем въпреки относително ниските скорости, тъй като има много завои и следователно много спирачки с много къси прави между тях.
Как можете да охладите спирачките?
Спирачките се нуждаят от въздух, за да преминат през спирачните канали и извън опорите, за да ги охладят. Има повече от 1000 пробити дупки отстрани на спирачния диск, за да се увеличи максимално повърхността и по този начин охлаждащият потенциал. Докато тези дупки спомагат за значително понижаване на температурите, когато колата се спуска по права посока, те също така карат дисковете да достигат по-високи температури, тъй като топлинната маса на диска е по-ниска.
Какво се случва, когато спирачките се нагреят твърде много?
Проблемът с прекалено горещия спирачен диск е, че изпитвате явление, известно като „затихване". Fade out означава, че няма достатъчно взаимно триене между накладките и дисковете, което прави спирачките много по-малко ефективни при спиране на автомобила. И не само ефективността на спирачките се влияе от високите температури на спирачките: разпръснатата спирачна топлина също трябва да се контролира, когато излиза около колелата и гумите, които работят в собствените си прозорци на автомобила.
Ето как работи воланът от Формула 1
Спирачният канал пренася въздух до по-ниски температури, но това също влияе на аеродинамичните характеристики. Колкото по-голям е въздуховодът, толкова по-лошо е въздействието върху аеродинамичните характеристики, но колкото повече охлаждане получавате. Следователно трябва да се намери баланс, който да осигури правилното ниво на охлаждане, без да се влияе неблагоприятно на аеродинамичния поток около спирачките. Спирачките могат да работят при минимум 200 ° C, ако са твърде студени, няма достатъчно захапка или първоначално сцепление, за да спре колата. Следователно, управлението на температурата е решаващ фактор за ефективността на спирачките и поставянето им в правилния прозорец е от решаващо значение. Това е особено трудно в ключови точки от състезателния уикенд, като например старт на състезанието или рестартиране след автомобила за безопасност. Следователно, пилотите от F1 често правят зигзаг, когато следват автомобила за безопасност или натискат бутона. BW („Загряване на спирачката ') на воланите им, което им позволява да отменят спирачния баланс.
Защо локаутите са толкова често срещани във F1?
Заключванията са относително често явление във Формула 1. Те се появяват, когато се прилага твърде много сила върху спирачките, което кара диска да спира или да се върти по-бавно от движението на автомобила. Гумата се трие по повърхността на пистата, понякога създавайки бял дим. Въпреки че това се случва относително често във F1, катастрофите са станали много редки в света на пътните автомобили. Причините за това са две.
The аеродинамика Той играе важна роля във Формула 1 и означава, че колкото по-бързо върви автомобил от F1, толкова повече притискаща сила създава. Когато притискащата сила се увеличава, нараства и нивото на сцепление, което означава, че автомобилите имат по-голям спирачен потенциал при високи скорости, отколкото при ниски скорости. Това също означава, че нивото на сцепление непрекъснато се променя, докато автомобилът се забавя. Би било сравнително трудно да заключите колелата, когато колата се движи с 300 км/ч, но е много по-лесно да го направите при скорости под 100 км/ч.
"Автомобилите F1 имат по-голям спирачен потенциал при високи скорости, отколкото при ниски скорости"
Следователно водачите са склонни да удрят по-силно педала на спирачката, когато достигнат спирачната зона, тъй като това е, когато автомобилът има своя максимален спирачен потенциал, преди да се забави, докато преминава във фазата на завиване, за да се опита да избегне запушване. Но има и друга причина, поради която автомобилите F1 катастрофират по-често, отколкото пътните: Съвременните са оборудвани с антиблокиращи спирачни системи (ABS). Наредбите на F1 обаче не позволяват ABS. Въвеждането на коремни мускули Счита се за една от най-важните иновации за безопасност в автомобилния свят, която спомогна за драстично намаляване на броя на произшествията, тъй като означава, че колата ще продължи да реагира на движението на кормилното управление дори при аварийно спиране.
Източник: Mercedes AMG F1