Главные фишки «самого продвинутого болида в истории «Ф-1» сделали два инженера! Умная подвеска – на первых компьютерах 90-х
От редакции: Привет! Вы в блоге «F1 — королева автоспорта!», здесь автор переводит интересные тексты о «Ф-1» и автоспорте. Такое заслуживает плюсов!
В 1992 году, когда команда «Уильямс» начала внедрение активных электронных помощников, исход сезона был предрешен. Но модель FW15C 1993 года возвела скорость болида на совершенно новый уровень, которого, пожалуй, спорт еще никогда не видел.
Адам Купер побеседеовал с теми, кто помогал создавать этот шедевр инженерной мысли.
Спустя 30 лет после победы Алена Проста в чемпионате мира «Формулы-1» 1993 года «Уильямс» FW15C остается самым передовым болидос за всю историю гонок. Единственным конкурентом был, пожалуй, «Макларен» MP4/8.
Этот титул стал для Проста четвертым. Айртон Сенна с тремя титулами остался позади. На один больше было лишь у Хуана Мануэля Фанхио. Француз завоевал титул досрочно в сентябре. Этому не помешало годичное отсутствие в спорте из-за разрыва с «Феррари». Ему было что доказывать всему миру.
Что касается «Уильямса», то он находился на пике доминирования, однако FW15C стоит особняком даже по сравнению с FW14B Найджела Мэнселла, поскольку это была высшая точка технологического развития, которая вела «Формулу-1» на неизведанную территорию, захватывающую или пагубную для спорта.
С точки зрения дня сегодняшнего годичное пребывание Проста в «Уильямсе» можно считать ключевой точкой стремительной эволюции. Да, многие технологии были запрещены в «Формуле-1», но они оказали влияние на весь автопром.
К концу сезона 1993 года на машину уже установили: активную подвеску, усилитель руля, трекшн-контроль, контроль старта, АБС, тормоза с усилителем, а также первую версию так называемой обгонной кнопки. На этом фоне велась разработка бесступенчатой трансмиссии.
«Болид был очень сложным по концепции и системам, которые использовались для его работы, – говорил второй пилот команды Дэймон Хилл. – Но машина была весьма ограничена в плане вычислительной мощности и памяти. Для сравнения, современные гораздо сложнее и совершеннее, но они ограничены в количестве различных возможностей. У нас определенно был хороший выбор игрушек».
«Если не принимать во внимание силовую установку, то можно с легкостью утверждать, что это был самый технологически продвинутый автомобиль «Формулы-1» из всех существовавших, – описал тогдашний главный конструктор «Уильямса» Эдриан Ньюи. – Это был фактически последний автомобиль эпохи, а это всегда делает машину особенной. Победить на этой машине было фантастикой. Я с теплом вспоминают тот год. Работа с Аленом в течение одного сезона, а затем наблюдение за прогрессом Дэймона были яркими событиями».
Сезон 1993 года стал для «Уильямса» годом перемен. Приход Алена спровоцировал отъезд Найджела Мэнселла в США. Ветеран Риккардо Патрезе был вынужден перейти в «Бенеттон». В итоге Фрэнк Уильямс решил взять в команду бывшего тест-пилота Хилла, который в 1992 году провел неполный сезон за «Брэбем».
FW15C стал шагом вперед по сравнению с болидом, на котором Мэнселл доминировал в чемпионате 1992 года. Внутри команды машину окончательно считали «активной», поскольку его предшественник изначально проектировался под стандартную подвеску, что неизбежно создавало определенные компромиссы.
Болид изначально проектировали под активную подвеску – теперь без ограничений
«FW15 задумывался в 1991 году как болид с полноценной активной подвеской с аэродинамическим обвесом, более ориентированным на активную подвеску, – вспомнил Ньюи. – Очевидно, 14B получил активные части уже в процессе. И в этом были некоторые компромиссы по установке подвески. По сути, аэродинамика не позволила максимально использовать преимущества новой платформы.
Поэтому разработки 15A были направлены именно на эти два момента: правильную интеграцию гидравлических приводов и коробки передач. А затем была проведена переоптимизация аэродинамического обвеса с учетом меньшего рабочего окна, предлагаемого активной системой, что можно сравнить с пиковым двигателем и двигателем с очень широкой кривой крутящего момента».
Первоначально FW15 должен был выйти на старт во второй половине сезона 1992 года, но FW14B настолько доминировал – Мэнселл выиграл титул в Венгрии в середине августа, – что выпуск отложили. Команда также помнила о проблемах с надежностью, которые стоили британцу шансов на титул в 1991 году, и поэтому предпочла остановиться на проверенной модели.
«14B оказался достаточно надежным и быстрым, чтобы справиться с задачей, – вспомнил технический директор Патрик Хэд. – Поэтому мы не видели необходимости в использовании 15-й модели. У 14B спереди было несколько выпуклостей, в которых находились гидравлические цилиндры, а у 15-го они были как бы задвинуты внутрь и убраны. Задняя часть была намного аккуратнее. И это была специализированная активная машина, в то время как 14-я, очевидно, была пассивной машиной, переделанной под пилотаж с активными элементами».
Команде пришлось адаптироваться к пакету изменений правил 1993 года: более простые передние концевые пластины, более узкие колеса и общую более узкую колею. Отсюда и переход той зимой с временного тестового автомобиля B-спецификации на C-спецификацию, которая в конечном итоге будет участвовать в гонках.
На FW15C был установлен целый ряд устройств, которые разрабатывались в «Уильямсе», причем некоторые из них внедрили в течение сезона.
«Я полагаю, в этой машине все они объединились, – пояснил Хэд. – Вы должны помнить, что «Макларен» выигрывал практически все гонки с двигателем «Хонды», и, очевидно, у них были очень хорошие машины. И в тот период, я полагаю, мы с Фрэнком сказали: «Слушайте, мы должны победить «Макларен».
Всю активную помощь разработали только два инженера!
Двигатель «Рено» был хорош – легче, но ни в коем случае не был таким же мощным, как «Хонда». Мы сели и спросили: «Так как же мы собираемся их победить?».
И ответом стали технологии. Мы уже работали над целым рядом вещей. И мы сказали: «Ну что ж, давайте развивать все эти вещи параллельно». И я полагаю, что все они объединились в 15-й модели».
Даже «Уильямс» в 1993 году был небольшой командой, и многие «хитроумные» электронные штучки были разработаны всего двумя инженерами: Падди Лоу и Стивом Уайзом.
«То, что позволило использовать трекшн-контроль, – это очень распространенная сейчас в автомобилях архитектура, называемая CAN, или Controller Area Network, – рассказал Лоу. – В дорожном автомобиле по всей машине расставлено множество блоков, один управляет сиденьем, другой – стеклоочистителями, и все они общаются друг с другом по сети CAN. Таким образом, это похоже на автомобильную версию Ethernet.
Чип для этого был буквально только что изобретен компанией Intel, и мы, возможно, были первыми, кто использовал этот чип в 14B. Это позволило нам послать двигателю сообщение: «Пожалуйста, отключи три цилиндра прямо сейчас».
В основу FW15C была положена активная система, столь успешно зарекомендовавшая себя в 1992 году, которая была соответствующим образом доработана и усовершенствована. Главным ее преимуществом было обеспечение стабильной платформы для оптимизации передового аэродинамического обвеса Ньюи.
«Активная подвеска была своего рода отзывчивой системой, – пояснил Хэд. –При передаче нагрузки, например, при нажатии на тормоз, нос автомобиля опускался, а задняя часть поднималась. Тогда система говорит: «Мне это не нужно», и корректирует ситуацию. А когда вы входите в поворот, то автомобиль сначала начинает крениться. Затем система говорит: «Мне это не нравится – это не то, на что я запрограммирована», и исправляет ситуацию».
Лоу был ключевой фигурой в программе активных систем до того, как в начале сезона 1993 года ушел в «Макларен». «Вы могли управлять автомобилем в очень эффективных аэродинамических режимах, чего нельзя было сделать с пассивной подвеской, – говорит Лоу. – В частности, машина стала гораздо ниже по высоте на низких скоростях. Второй момент – возможность настройки. Все это можно настраивать в зависимости от условий, можно настраивать даже на каждом повороте, можно настраивать в зависимости от баланса. Если у автомобиля появлялась недостаточная поворачиваемость, вы могли ее устранить.
Мы расширяли различные возможности, в частности, настраивали подвеску на различные воздействия пилота, потому что с такой подвеской она могла реагировать на рулевое управление, ускорение, нажатие педали тормоза и газа. Кроме того, автомобиль стал гораздо более отзывчивым, поскольку он фактически не кренился. При классическом вхождении в поворот автомобиль кренится. Этого эффекта просто не было.
Четыре колеса всегда были на земле с правильным распределением веса, которое было предусмотрено конструкцией. Это давало огромное сцепление с дорогой, а также низкую высоту, которую вы имели при выходе из поворота на низкой скорости. И, конечно же, у нас был контроль тяги. Так что на выходе из поворота вы улетаете от всех, и несетесь дальше по прямой».
Первая обгонная кнопка
По воспоминаниям Лоу, были и другие преимущества: «В те времена днище очень много работало с выхлопными газами, гораздо больше, чем все, что мы делали в более поздние времена с выдувными диффузорами. Это был настоящий диффузор. И разница в прижимной силе сзади могла составлять до 40 %, как при сбросе газа, так и при разгоне. Представьте себе, как это много, и как это нарушает баланс.
Одна из важных вещей, которую мог сделать болид с активными помощниками, – смягчить это нарушение и позволить вам получить все преимущества дополнительной прижимной силы выхлопных газов, поскольку вы могли контролировать баланс с помощью переключения газа. Это был важный момент».
Как только Прост понял, как работать с системами автомобиля, он и его гоночный инженер Дэвид Браун смогли извлечь из них максимум пользы. «С активной машиной у меня никогда не заканчивались инструменты, – рассказал Браун. – Если у гонщика возникала проблема с машиной, всегда можно было что-то с ней сделать. И это стало еще более интересным в 1993 году, когда у нас появились смещения, основанные на расстоянии.
Например, Алену совсем не нравилась избыточная поворачиваемость. Он проходил повороты в «Сильверстоуне», а болид был слишком нервным для него, и ему это не нравилось. Мы сказали Алену, что поднимем передний клиренс (высоту передней части машины), когда тот будет входить в поворот, и опустим ее обратно перед левым поворотом после него. Мы так и сделали, и все было в порядке. И это было основано исключительно на расстоянии».
Активная помощь позволила команде использовать разновидность обгонной кнопки, что было обнаружено случайно. «В аэродинамической трубе мы заметили, что если опустить заднюю часть настолько, насколько это возможно без повреждения днища – вероятно, около 10 мм – то можно было ухудшить работу днища, – рассказал Ньюи. – И это давало значительное снижение лобового сопротивления. Именно это и позволило сделать обгонный режим.
Первый вариант был немного глупым – тумблер с фиксацией. Ален проехал круг, забыв повернуть его, чтобы снять с фиксации в конце прямой, и сильно испугался. После этого мы перешли на кнопку «нажать и держать».
«Задняя часть машины опускалась, вызывая ухудшение работы днища, а вы набирали максимальную скорость, – рассказал тест-пилот Дэвид Култхард. – В таких местах, как поворот «Тамбурелло» в Имоле, возникал вопрос: «Буду ли я держать кнопку включенной?» В итоге ты всегда выключал ее, получая прижимную силу».
Усилитель руля
В 1992 году Мэнселл добился большего от FW14B, чем его партнер по команде Патрезе, отчасти потому, что лучше справлялся с большими нагрузками на рулевое управление. Усилитель руля, появившийся на машине 1993 года, был явно полезен для Проста.
«Очень важно для гонщиков, – рассказал Ньюи. – Мы создавали довольно большой уровень прижимной силы. Наша компоновка вынуждала использовать руль довольно малого диаметра. Что для Найджела, с его огромной физической силой не было большой проблемой. Но для Алена, очевидно, стало бы серьезным испытанием».
Внедрение АБС
Также новинкой 1993 года стали тормоза с усилителем, а затем и АБС, причем последняя впервые была применена на Гран-при Франции. «Это была четырехканальная антиблокировочная система тормозов, – рассказал Хэд. – Пилот мог просто нажимать на педаль тормоза так сильно, как ему хотелось, не беспокоясь.Потому что она работала с каждым колесом отдельно. Так что можно было сбросить давление в магистрали на одном суппорте, сохраняя высокое давление на трех других. Пилот мог затормозить на 10 или 15 м позже, чем без него.
Я не могу сказать, что АБС дала 0,3 секунды на круге или что-то в этом роде. Но мы бы не стали устанавливать на машину дополнительное усложнение, если бы оно не приносило пользу».
«Я помню тесты в Имоле, – говорит Култхард. – В тот вечер я ужинал, ел суп. И моя голова была почти в супе из-за уровня прижимной силы в машине!»
Все это привело к появлению сенсационно быстрого гоночного автомобиля. Прост доминировал в начале сезона, выиграв в общей сложности семь гонок на пути к титулу, а Хилл выиграл три гонки.
«В конце концов, они перешли на столько различных автоматизированных процессов, сколько можно было придумать, – вспоминает Дэймон. – Это было автоматическое переключение вверх и автоматическое понижение передачи. Потом появились тормоза с усилителем, затем АБС. Все пошло по этому пути. Это начинало становиться немного безумным. Думаю, в какой-то момент у нас появился активный диффузор.
Торможение с усилителем означает, что вы можете нажимать на педаль тормоза гораздо сильнее. АБС была наиболее впечатляющей в Аделаиде. Я помню, как тормозил перед поворотом в конце задней прямой и думал: «Это невероятно, как я могу тормозить с этой штукой». Это было потрясающе. Ты мог просто вцепиться в тормоз».
В сезоне-1994 все технологии активной помощи запретили
К последней гонке 1993-го, последнему старту Проста и прощальному выступлению Айртона Сенны в «Макларене» перед переходом в «Уильямс», все понимали, что это был конец эпохи в других отношениях. ФИА запретила все вспомогательные системы для пилотов в следующем сезоне, а бесступенчатая трансмиссия, в которую «Уильямс» инвестировала значительные средства и собиралась использовать в 1994 году, оказалась незаконной еще до начала гонок.
«Это был очень напряженный политический год, – рассказал Ньюи. – И мы, как это часто бывает, оказались втянуты с технической стороны в общую политическую борьбу между ФИА и командами».
«Нельзя тратить слишком много времени на то, чтобы говорить: «Это несправедливо» или что-то в этом роде, – высказался Хэд о введенных ограничениях. – Вы просто продолжаете работать. И как только все это было запрещено, в 1994 году перед нами встала серьезная задача. Мы использовали активные системы три года или около того, поэтому нам нужно было понять, как управлять автомобилем с пружинами, амортизаторами и прочим. Вы просто справляетесь с любой проблемой, которая находится прямо перед вами. Так что да, было немного досадно потерять все эти игрушки, но мы не думали о прошлом. Мы думали: «Как мы будем решать эти проблемы?».
Той зимой команде пришлось сделать огромный шаг назад, сначала на тестовом автомобиле FW15D, а в 1994 году для Сенны и Хилла была разработана окончательная версия FW16.
«FW15D по сути представлял собой ту же машину с пружинами и амортизаторами, – пояснил Ньюи. – Это была не очень хорошая машина. Я думаю, что в 1994-м нас действительно подвело то, что мы два года пытались аэродинамически использовать это очень узкое окно высоты, которое предлагала активная подвеска. Заново учиться тому, как заставить автомобиль работать как аэродинамически, так и механически в широком диапазоне высот, – то, что мы не очень хорошо сделали в начале 1994 года».
«Мы знали, что должны иметь гораздо более устойчивую к перепадам высоты, гораздо более мягкую платформу, – рассказал бывший аэродинамик «Уильямса» Джефф Уиллис. – Мы говорили, что она должна быть в два раза менее чувствительной или что-то в этом роде. А оказалось, что на самом деле нам нужно было сделать ее менее чувствительной на 25 % или 20 %. Поэтому первые несколько гонок, которые Айртон провел за рулем FW16, машина была просто неуправляемой, потому что она была слишком чувствительной к изменениям клиренса. А к Имоле мы уже добились огромного прогресса в этом вопросе».
FW15C, возможно, отошла на второй план по сравнению с машиной 1992 года, с ее ассоциациями с Мэнселлом, но у Хэда остались приятные воспоминания об этой модели. «Это была одна из наших выдающихся машин, без сомнения, – высказался он. – В конце сезона я проехал на ней, отставая на 10 секунд, по трассе «Поль-Рикар», потому что подумал, что такого больше никогда не будет, я хочу посмотреть, каково это.
Им пришлось вынуть сиденье, чтобы я мог поместиться. Так что вокруг меня было много губки! Я думаю, что за рулем сидели Бернар Дюдо, а затем Эдриан. Вы не знали, что на ней есть все эти устройства. Но это была очень хорошая машина, без сомнения».
Технические характеритстики болида
Шины
Изменения в правилах касались более узких задних колес «Гудиер» и уменьшения ширины болидов с 2 м до 1.8 м. Также была установлена новая минимальная высота над землей для концевых пластин передних крыльев. Эти изменения были призваны замедлить автомобили, но FW15C, как утверждалось, имел на 12% лучшее соотношение прижима/лобового сопротивления, чем болид 1992 года FW14B, что отразилось на скорости машины.
Активная подвеска
Актуаторы, установленные на каждом колесе, расширялись и сокращались по длине под действием гидравлического давления, реагируя непосредственно на нагрузку, действующую на болид, которая считывалась компьютерной программой. Таким образом, автомобиль мог постоянно поддерживать оптимальную аэродинамическую эффективность, что значительно облегчало настройку и устраняло явления характерные для стандартной подвески: погружений и наклонов. «Лотус» впервые применил активную подвеску в 1980-х, но лучше всего ее использовал «Уильямс».
Автоматическая регулировка рабочей высоты подвески
В FW14B пилот мог управлять этим параметром с помощью регулятора в кабине, который позволял подстраивать машину под повороты. Но в FW15C этот регулятор стал излишним. Программное обеспечение можно было запрограммировать на постоянное изменение настроек, избавив пилота от необходимости отвлекаться.
АБС
Активная подвеска была реализована благодаря разработкам в области электронно-цифрового управления, которое также привело к эволюции и интеграции антиблокировочной системы (АБС) тормозов. Перед двигателем было установлено четыре электромагнитных клапана, объединенных вместе с датчиками, гидравлическими разъемами и цилиндром тормозной жидкости, активирующим систему.
Усилитель руля
Найджелу Мэнселлу в FW14B он был не нужен, а вот Алену Просту и Дэймону Хиллу усилитель руля – в то время еще новинка в «Формуле-1» – был вполне уместен, особенно с учетом возросшей прижимной силы и тормозных возможностей.
Автоматическая коробка передач
Пилоты могли воспользоваться преимуществами полностью автоматическим переключением передач, но только если они этого хотели. Щелчок подрулевыми лепестками за рулем позволял вернуться к ручному режиму.
Аэродинамический обвес
Отработка более узкого диапазона высот и углов наклона подвески с помощью активной подвески дала и другие преимущества главному конструктору Эдриану Ньюи. Его аэродинамические поверхности, такие как переднее крыло и диффузор, могли быть спроектированы более агрессивными, поскольку активная подвеска снижала требования к постоянной прижимной силе в широком диапазоне углов наклона.
Диффузор
Наряду с более агрессивным дизайном, диффузор можно было заблокировать из кокпита с помощью кнопки. Это умное устройство позволяло пилоту значительно снизить сопротивление, а также, благодаря программному обеспечению, увеличить крутящий момент на 300 об/мин. По сути, это была «обгонная кнопка». Первая в своем роде.
Двигатель
Бернар Дюдо и компания «Рено» оснастили новейший RS5 67-градусным 3,5-литровым V10 с новыми шатунами и измененными впускным трактом, камерами сгорания. Впускной тракт и камеры сгорания позволили увеличить мощность двигателя на 30 л.с. по сравнению с версией 1992 года и довести ее до 780 л.с. V10 превосходил V8 от «Форда» и был легче и менее прожорливым, чем V12 от «Феррари».
Эталон «Формулы-1».
Фото: /David Rogers, Pascal Rondeau, Mike Hewitt
