26 серпня 2019-17: 30 год. 24 хв. читання
Це ключовий елемент у характеристиках автомобіля і на нього впливають різні параметри.
У цій статті ми вичерпно розглядаємо особливості складної системи, яка робить Формулу 1 чимось унікальним.
Гальма мають високий пріоритет для команд Формули-1. Якщо вони не працюють оптимально або їх зловживає водій, це може коштувати дорого, як для часу кола, так і для положення колії. З іншого боку, переконавшись максимізувати гальмівний потенціал автомобіля та пристосувати налаштування гальма до конкретних характеристик поворотів, може значно покращити його характеристики.
Чому гальмування настільки важливо у F1?
Гальмування - це перший елемент у фазі поворотів. Якщо автомобіль не зменшить швидкість у правильній точці та при правильному натисканні на педаль, це скомпрометує решту фаз: торкніться вершини, дотримуйтесь правильної лінії, доведіть оптимальну швидкість до кривої та керуйте потужністю на виході. Це може мати сильний удар під час кола.
Гальмуйте дротом, остання головоломка F1
Як працює гальмівна система?
Це робиться подібно до звичайного автомобіля. То як саме працює система? Коли наїзник наступає на педаль гальма, він стискає два головних гальмівних циліндра, один для передніх коліс і один для задніх коліс, які генерують тиск рідини. Спереду система дуже проста: тиск рідини подається безпосередньо на передні гальмівні супорти. Усередині кожного супорта шість поршнів утримують колодки проти диска, і саме це тертя уповільнює автомобіль. В тилу все набагато складніше.
Як працює система в тилу?
Ззаду колеса можуть уповільнюватися трьома окремими джерелами: тертям від гальм, опором від обертового двигуна, який називається «моторним гальмом», і нарешті електричним гальмуванням, що виникає в результаті рекуперації енергії електродвигуном. Хоча пілот може самостійно регулювати кожен з цих ефектів на своєму кермі, коли він натискає на педаль гальма три системи працюють разом за допомогою системи Brake By Wire (BBW), щоб забезпечити мотоциклісту гальмування, про яке він вимагав.
"Чим вище сигнал, тим агресивніше ЕБУ надсилатиме вимоги трьом заднім системам (гальмівні супорти, гальмо двигуна та MGU-K)"
Коли пілот натискає на педаль, тиск рідини, що генерується в задньому гальмівному контурі, фіксується електронним датчиком тиску. Сигнал цього датчика відображає загальну потребу в задньому гальмуванні і передається в електронний блок управління (ЕБУ), де стає серією команд гальмування задньої частини автомобіля. Чим сильніше натискає провідник, тим більший сигнал. Чим вище сигнал, тим агресивніше ЕБУ надсилатиме вимоги трьом заднім системам (гальмівні супорти, гальмо двигуна та MGU-K) для забезпечення необхідного гальмування. ЕБУ розподіляє свої зусилля на три системи відповідно до того, як команда сконфігурувала автомобіль, модифікована тим, як водій відрегулював налаштування перемикача на кермі.
Чому система ззаду набагато складніша?
Чому ми хочемо використовувати гідравлічний головний циліндр для генерації тиску, який піднімається датчиком тиску, просто для генерації електронного сигналу попиту на ЕБУ? Чому б не значно спростити вимірювання положення педалі гальма для отримання електронного сигналу попиту? Чому ми хотіли б мати систему заднього гальмування, яка арбітрує між трьома окремими системами, коли ми могли просто використовувати звичайні гальма, як звичайний автомобіль? Відповіді на ці запитання поділяються на дві сфери: безпека та ефективність.
Після того, як ви взяли на себе зобов’язання використовувати систему Brake By Wire для контролю заднього гальмування, вам потрібно переконатись, що вона існує резервне копіювання безпечний на випадок збою системи. Ось чому дія педалі пілота використовується для створення гідравлічного тиску в гальмівній магістралі. Якщо система BBW коли-небудь виходить з ладу (а є набір датчиків і комп’ютерна програма, постійно присвячена перевірці її цілісності), тоді вона негайно обходить, і тиск, що створюється ногою, переходить безпосередньо на задні гальмівні супорти, як у звичайному автомобіль. Більш цікаве питання полягає в тому, чому система Brake By Wire пропонує нам ефективність, щоб виправдати таку складність.
Які переваги продуктивності забезпечує система «Гальмування за допомогою дроту»?
Коли ви проводите час з водієм, слухаючи його розмову про машину, одним із найпоширеніших термінів, який він буде називати, є "стійкість до гальмування". Водії хочуть гальма, які мають хорошийукус'(різке початкове уповільнення, коли вони наступають на педаль), вони хочуть сильного уповільнення без будь-якого'згасання", вони хочуть хороший"відчуття'(вид передбачуваної реакції, натискайте сильніше = зупиняйтесь більше, натискайте менше = зупиняйтеся менше).
Але перш за все вони хочуть хорошої гальмівної стійкості. На відміну від укусу, вицвітання та відчуття, те, що зможуть зрозуміти всі водії, набагато складніше зрозуміти, що означає водій, коли він говорить про це 'гальмівна стійкість'. Це тому, що ми не використовуємо гальмо так само, як гоночні водії.
Призупинення Формули 1
Коли ми використовуємо гальмо на дорожньому автомобілі, ми, як правило, вказуємо прямо вперед, і рідко натискаємо на них досить сильно, щоб наблизити шини до активації антиблокувальної гальмівної системи. Гонщики працюють в зовсім іншому місці. Кожного разу, коли вони натискають гальмо, вони хочуть гальмувати так швидко, наскільки це дозволяє машина. Це означає, що вони натискають гальма до точки, де шини замикаються, на кожному повороті, на кожному колі. Крім того, вони не просто натискають на гальма, коли автомобіль знаходиться по прямій. Вони вмикають їх із кінця прямої, продовжують робити це під час повороту, і лише остаточно відпускають гальма прямо на вершині повороту, за мить до того, як вони починають застосовувати потужність для виходу з повороту. За весь цей час, гальма майже так само важливі, як кермо в управлінні напрямком куди вказує машина.
Під час цього маневру, якщо справи йдуть добре, тоді автомобіль підтримується усіма чотирма колесами лише на межі заносу, але, не відхиляючись від лінії лінії, водій хоче рухатись по повороту. Якщо справа піде трохи гірше, то передні колеса можуть почати ковзати трохи більше, ніж задні колеса, що дасть їздові недоуправління що не дозволяє обертатися. Якщо справа йде не так добре, то це можуть бути задні колеса, які ковзають більше, ніж передні колеса, і якщо вони занадто сильно ковзають, машина почне крутитися.
"Оскільки крива проходить шлях від початкового гальмування до вершини, водій хоче різних речей".
З цієї причини мотоцикліста дуже цікавить, наскільки він гальмує на передніх колесах порівняно із задніми. Якщо машина нестабільна, і ви хочете повернути на в’їзді кривої, то, мабуть, слід попросити менше задніх і більше передніх гальм. Якщо машина ледача і з невеликим обертом, то вона зробить все навпаки.
Крім того, коли крива просувається від початкового гальмування до вершини, гонщик хоче різних речей. Коли машина починає повертати, вона часто може мати природну тенденцію до надмірно керувати, який поступово замінюється недоуправлінням із наближенням вершини. Цю тенденцію можна певною мірою протидіяти розумною гальмівною системою, яка вимагатиме менше задніх гальм при повороті (для стабілізації автомобіля), а потім поступово замовляти більше задніх гальм (порівняно з передніми) по мірі наближення вершини. Цей розумний процес називається "Міграція гальм'І це динамічна зміна гальмівного балансу як функція тиску на педаль.
Саме цей інтелект забезпечує систему Brake By Wire. Керуючись конфігурацією поворотного перемикача, який пілот зробив на своєму кермі, система BBW поєднує гальмівний вхід трьох основних приводів (супорти, двигун та MGU-K) для забезпечення плавного та передбачуваного маневру.
Яку силу застосовують гонщики через педаль?
Багато сил. Для цього водії повинні натиснути на гальмо, майже стоячи на машині. У дорожніх автомобілях сервотормозні системи помножують тиск на головний циліндр, але Правила Формули 1 вимагають, щоб силу гальмування формував виключно водій. Для цього їм потрібні дуже міцні ноги, але вони отримують допомогу від насильства гальмівного маневру.
Автомобілі сповільнюються близько 5 г (порівняно з 1 г, який ми можемо відчути під час аварійного гальмування на наших дорожніх автомобілях). У цьому уповільненні ваша нога буде важити приблизно 100 кг, а вага вашої ноги на педалі гальма діятиме як власна допомога, яка допоможе вам: чим більше ви натискаєте, тим більше машина уповільнює і тим більше ваша нога важить, що допомагає сильніше натискати. Примітно те, що серед усього цього, одночасно натискаючи на педаль сила більше 100 кг, водій повинен модулювати свої зусилля на педалі з усіма витонченостями концертного піаніста, щоб провести машину через криву на межі того, що дозволять шини: це смачний контраст насильства та витонченості
Чи є ідеальний час для початку гальмування?
Ідеальне місце для гальмування в автомобілі F1 залежатиме від багатьох змінних: навантаження на паливо, склад шин, ступінь погіршення стану та рівень управління, який виконує водій. Тому, в гонці це буде постійно змінюватися, Оскільки згоряють паливо та шини зношуються, водії повинні реагувати. Класифікація менш мінлива через подібне навантаження на паливо та нові шини, що означає, що точки гальмування залишаються в основному однаковими.
Водії посилюють гальмування у міру проходження вихідних, використовуючи безкоштовну практику, щоб дійсно знайти межу. Вони почнуть консервативно, перш ніж натискати все сильніше і сильніше, поки не знайдуть правильну точку гальмування, щоб почати натискати педаль гальма. Без сумніву, найскладніший момент вихідних - це гальмо на першому повороті першого туру.
По-перше, у водіїв не так багато можливостей їздити на трасі в неділю до початку гонки. Це означає, що вони повинні базувати вирішальне рішення щодо того, коли гальмувати на повороті 1, на приблизній оцінці рівня зчеплення за день, що накопичується на колінах сітки та пластах. По-друге, незважаючи на звичайний протокол прогрівання шин на пластовому колі і той факт, що ковдри з шин тримаються на машині якомога довше, гальма та шини ще не мають оптимальних температур на початку змагань, ускладнюючи судження про те, наскільки великий гальмівний потенціал вони забезпечать.
Нарешті, сітка згрупована на початку гонки, при цьому всі машини змагаються за однаковий метр траси. Тому водіям доводиться реагувати на безліч різних елементів, переконуючись вийти на правильну смугу, передбачити, що робитимуть суперники, оцінити рівні зчеплення, переконатися, що вони не гальмують занадто рано і не втрачають позиції, але також користуються будь-якою можливістю виграти місця.
Наскільки гарячим може стати гальмо?
Максимальні температури гальмівних дисків можуть досягати 1000 ° C або більше. Вуглецеві диски легко справляються з цими індивідуальними піковими температурами, однак високі температури протягом тривалого періоду можуть створити деякі проблеми. Охолодження в основному здійснюється на прямих, коли автомобіль рухається на високій швидкості, дозволяючи пройти багато повітря через гальмівні магістралі. Наприклад, на такій схемі, як Монако, охолодження гальм може стати справжньою проблемою, незважаючи на відносно низькі швидкості, оскільки є багато поворотів і, отже, багато гальмування з дуже короткими прямими проміжками між ними.
Як можна охолодити гальма?
Для гальм потрібно повітря, щоб пройти через гальмівні канали та вийти з опор, щоб охолодити їх. Є більше 1000 просвердлених отворів з боків гальмівного диска, щоб максимізувати площу поверхні і, отже, потенціал охолодження. Хоча ці отвори допомагають значно знизити температуру, коли машина їде по прямій, вони також призводять до того, що диски набувають більш високих температур, оскільки теплова маса диска нижча.
Що відбувається, коли гальмо стає занадто гарячим?
Проблема занадто гарячого гальмівного диска полягає в тому, що ви відчуваєте явище, відоме як "згасання'. Поступове зменшення означає недостатнє взаємне тертя між колодками та дисками, що робить гальма набагато менш ефективними при зупинці автомобіля. І не тільки на гальмівні характеристики впливають високі температури гальм: розсіяне гальмівне тепло також потрібно контролювати, коли воно виходить навколо коліс та шин, які працюють у власних вікнах автомобіля.
Так працює кермо Формули 1
Гальмівний канал подає повітря до нижчих температур, але це також впливає на аеродинамічні характеристики. Чим більше повітропровід, тим гірший вплив на аеродинамічні характеристики, але тим більше охолодження ви отримуєте. Отже, необхідно знайти рівновагу, щоб забезпечити правильний рівень охолодження без негативного впливу на аеродинамічний потік навколо гальм. Гальма можуть працювати при мінімумі 200 ° C, якщо вони занадто холодні, недостатньо клювання або початкового зчеплення, щоб зупинити машину. Тому, регулювання температури є вирішальним фактором щодо ефективності гальмування та розміщення їх у правильному вікні має вирішальне значення. Це особливо важко у ключові моменти гоночних вихідних, такі як старт або перезапуск після автомобіля безпеки. Тому водії F1 часто рухаються зигзагом, коли слідують за автомобілем безпеки або натискають кнопку. BW ('Розминка гальма ') на своїх рульових колесах, що дозволяє їм відмінити гальмівний баланс.
Чому аварії настільки поширені у F1?
Блокування є відносно поширеним явищем у Формулі 1. Вони виникають, коли на гальма прикладається занадто велика сила, що призводить до того, що диск зупиняється або обертається повільніше, ніж рух автомобіля. Шина треться вздовж поверхні колії, іноді створюючи білий дим. Хоча це трапляється відносно часто у F1, аварії стали дуже рідкісними у світі дорожніх автомобілів. Цьому є дві причини.
аеродинаміка Він відіграє важливу роль у Формулі 1 і означає, що чим швидше їде автомобіль F1, тим більшу притискну силу він створює. Коли притискна сила збільшується, збільшується і рівень зчеплення, а це означає, що автомобілі мають більший гальмівний потенціал на високих швидкостях, ніж на низьких. Це також означає, що рівень зчеплення постійно змінюється в міру уповільнення автомобіля. Блокувати колеса було б досить важко, коли автомобіль рухається 300 км/год, однак набагато простіше це зробити на швидкості нижче 100 км/год.
"Автомобілі F1 мають більший гальмівний потенціал на високих швидкостях, ніж на низьких"
Тому водії, як правило, сильніше натискають на педаль гальма, досягаючи зони гальмування, оскільки саме тоді автомобіль має максимальний гальмівний потенціал, перш ніж уповільнювати рух, переходячи до фази повороту, щоб спробувати уникнути блокування. Але є ще одна причина, чому автомобілі F1 аваріють частіше, ніж дорожні: сучасні оснащені антиблокувальними гальмівними системами (ABS). Однак правила F1 не дозволяють застосовувати ABS. Введення ABS Це вважається одним з найважливіших нововведень у галузі безпеки в автомобільному світі, що допомогло різко зменшити кількість аварій, оскільки це означає, що автомобіль буде продовжувати реагувати на рух рульового управління навіть в умовах екстреного гальмування.
Джерело: Mercedes AMG F1