Болид «Ф-1» замедляется в 10 раз быстрее гиперкара за $2 млн. Это магия суперсложных тормозов
От редакции: Привет! Вы в блоге «На максимальной скорости» – здесь переводят классные тексты о «Формуле-1». Не жалейте плюсов и подписок, тогда таких постов будет больше.
Разгонные характеристики машин «Формулы-1»впечатляют, но не являются непревзойденными, ведь у многих гиперкаров соотношение мощности на тонну может быть аналогичным, а вот шины чаще являются ограничивающим фактором. Тормоза – это совсем другая история.
Одна из самых быстрых дорожных машин, «Бугатти» Veyron (стоимость – $2 млн за штуку), может тормозить с ускорением 1,3g. Эта единица измерения здесь определяет скорость замедления, и она эквивалентна потере 35 км/ч за секунду. Машина «Формулы-1» может замедляться с ускорением 5g, что означает, что она эти 35 км/ч теряет за десятую долю секунды.
Все это возможно благодаря прижимной силе и типу тормозов. Конечно, прижимная сила падает с уменьшением скорости. То есть в пике ускорение на торможении может быть 5g, но в среднем это где-то 3g, что тоже впечатляет. Если взять какую-нибудь серьезную точку торможения, например, 7-й поворот в Сингапуре, то интересно изучить данные о торможении, чтобы понять, насколько хороши тормоза машин «Ф-1».
Во время своего квалификационного круга в 2022-м Шарль Леклер приближался к повороту на скорости 290 км/ч. Он нажал на педаль тормоза, приложив силу равную 1600 Ньютонам. Через две секунды он отпустил педаль, чтобы войти в поворот на скорости 120 км/ч. Дистанция торможения была меньше 100 метров. Подумайте об этом (но не пытайтесь повторить!), когда в следующий раз будете приближаться к какому-нибудь повороту и замедляться со скорости около 100 км/ч.
На машинах «Формулы-1» нет системы ABS, так что гонщику нужно аккуратно дозировать усилие на педали с падением скорости и прижимной силы. Это очень необычный навык, который нельзя отработать так просто. Чуть ошибешься, и колесо заблокируется, а шины получат повреждения. Вдобавок в начале торможения трение между диском и колодкой слабее, чем в конце, потому что температура ниже. Конечно, все относительно, ведь уже на старте торможения температура диска будет около 400 градусов, а, когда гонщик начнет отпускать педаль, температура достигнет 1200 градусов.
Оценивая эффективность торможения, стоит обратить внимание на две вещи: схватывание и постоянство. Схватывание происходит при первом нажатии педали тормоза, когда сами тормоза еще не набрали оптимальную температуру. Стабильность трения на протяжении всего торможения определяет постоянство.
Чтобы добиться требуемых параметров, в «Формуле-1» используются (как в авиации: военной и гражданской) материалы, отличные от тех, что применяются в дорожных машинах. В обычных машинах используется чугунный диск с тормозными колодками, включающими органические материалы. В «Ф-1» для обоих элементов используется карбон. Но это не углеродные композитные волокна, используемые в других частях машины. Карбон в тормозных элементах очень чистый, легкий (вполовину легче обычных углеродных материалов) и при нужных температурах он имеет определенный коэффициент трения.
Производство таких дисков – долгий процесс, порой занимающий сотни часов. Сложность процесса производства может характеризовать также цена изделий. Полный набор дисков и колодок для всей машины стоит около 15 000 фунтов (19 тысяч долларов или 1,5 млн рублей), а в год используется около 50 комплектов. Тормозные суппорты стоят не меньше – тоже около 15 000 фунтов за комплект.
Помимо цены есть еще причина, почему карбоновые тормоза редко используются в дорожных машинах – они быстро изнашиваются. Суть в том, что они имеют очень специфичные характеристики. Карбоновые тормоза неэффективны при температуре ниже 400 градусов, а оптимальнее всего работают при температуре выше 650 градусов. Обычные тормоза изнашиваются естественным образом при трении, что происходит аналогичным образом с любыми похожими материалами. Но карбоновые тормоза изнашиваются не только от трения, но и от процесса, который называется окисление. Простыми словами, в данном случае, это процесс горения поверхности диска, а при температуре выше 600 градусов все происходит намного быстрее. Это означает, что когда тормоза работают эффективнее всего, они стремительнее всего теряют массу из-за окисления, которое происходит не только в местах трения.
Да, на прямых через воздуховоды к тормозам поступает воздух и охлаждает их, температура снижается. Парадокс в том, что с воздухом поступает много кислорода, и это усиливает процесс деградации. Воздуховоды тормозов сами по себе имеют очень сложную конструкцию, к тому же она индивидуальная и зависит нагрузки на конкретной трассе. Инженеры стараются использовать воздуховоды как можно меньшего размера, чтобы не вредить распределению аэропотоков. Воздух поступает через крошечные отверстия в диске, а также на поверхность диска и колодок. Горячий воздух, покидающий тормоза влияет на шины и их перегрев, что тоже нужно принимать во внимание.
Силовые установки и их параметры чаще встречаются в заголовках статей, но тормоза машин «Формулы-1» имеют не меньшую ценность и заслуживают внимания.
Это перевод статьи Пэта Симондса из журнала GP Racing UK за февраль 2023.
Этот блог в соцсетях:
Фото: Gettyimages.ru/Clive Mason; globallookpress.com/Hasan Bratic, Panoramic, HOCH ZWEI
"Все это возможно благодаря прижимной силе и типу тормозов."
Ну вот сравнили вы болид Ф-1 с Veyron, так может еще вспомните, что первый весит 800 кг., а второй - 1800 кг.? Или лишняя тонна на тормозные характеристики не влияет?
А резина? Формульный слик ничем не отличается от дорожной резины Veyron?
Да, статья о реально крутейших тормозах, но все-таки почему не упомянуть все факторы раз уж вспомнили о прижимной силе?