Формула 1. Зависимая подвеска и FRIC команды Mercedes
Кузов автомобиля имеет шесть степеней свободы и может совершать шесть различных типов колебаний. Линейные перемещения вдоль продольной (x), поперечной (y) и вертикальной (z) осей, и угловые перемещения вокруг этих же осей. Из-за сложности исследований системы с шестью степенями свободы, при расчете подвески дорожных автомобилей рассматривают кузов, как систему с двумя степенями свободы: линейные вдоль оси z и угловые вокруг оси y (называется «галопирование»). Эти типы колебаний имеют первостепенное значение для комфортабельности. В гоночных автомобилях внимание уделяется еще угловым колебаниям вокруг оси x (называется «покачивание» или крен).
Все автомобильные подвески можно разделить на два типа: зависимые и независимые. Зависимые – это когда колебание одного колеса оказывает влияние на перемещение другого. На дорожных автомобилях такие подвески устанавливаются на неразрезных мостах. При независимой подвеске перемещение одного колеса практически не зависит от движения другого.
Поскольку в современной подвеске болидов Ф-1 перемещения колес связаны друг с другом, такие подвески лучше всего называть зависимыми. Перевод interlinked suspension – зависимая подвеска.
Команды использовали зависимую подвеску в течение многих лет, чтобы контролировать или крен, или вертикальные колебания. В случае с Mercedes контролируется и то и другое, а также галопирование. Преимущество эксплуатации такой системы двойное: улучшается сцепление с дорогой; кузов занимает наиболее приемлемее положения с точки зрения аэродинамики.
Подвеска — совокупность толкателей/тяг, где сталкиваются противоречие между тем, что пилот хочет при прохождении более медленных поворотов и требованием к конструкции для обеспечения прижимной силы при прохождении поворотов на высоких скоростях.
Пилота больше устроит болид, подвешенный на мягких пружинах, поскольку это поможет ему намного лучше чувствовать автомобиль, создавая сцепление. В то время, исходя из аэродинамических соображений, конструкция нуждается в достаточно жестком (малоподвижном) кузове для работы в широком спектре.
Болиды Ф-1 проходят и «американские горки» и ориентационные регулирования во время поворотов, и все это становится борьбой между аэродинамической эффективностью и сцеплением шин с трассой, причем оба явления являются достаточно субъективными с точки зрения ощущения пилота на участках изменения режима движения.
Инженеры, занимающиеся вопросами аэродинамики, утверждают, что автомобиль с жесткой (малоподвижной) аэродинамической платформой (подрессоренной частью), может создавать достаточную прижимную силу, чтобы подвеска не реагировала на другие силы, действующие на нее, создавая возможность пилоту успешно проходить повороты, поскольку автомобиль эффективно прижат к земле.
После последних изучений возможностей выдувного диффузора стало ясно, что постоянно создающийся «герметизирующий эффект» (Анализ Коанда-выхлопа) от выхлопа генерирует прижимную силу в задней части автомобиля. Это дает пилоту своеобразный буфер или зону, когда он знает, что пока не случилась неисправность, болид будет иметь необходимую прижимную силу, чтобы войти в поворот на скорости, поскольку прижимная сила всегда присутствует, даже если автомобиль находится в режиме торможения.
Команды в последнее время надеялись устранить разрыв между жесткой аэродинамической платформой и прижимной силой. Активная подвеска создала такое соединение в конце 80-х начале 90-х годов. Пилоты получили менее противоречивый вид прижимной силы с помощью компьютерных технологий, которые рассчитывали преимущества и недостатки тяг или толкателей. Однако, активная подвеска была запрещена. Сегодняшняя зависимая подвеска, являясь пассивным узлом (без вмешательства извне), делает подобные вещи с помощью гидравлики.
Несколько сценариев без использования зависимой подвески, чтобы понять к чему стремятся команды.
Сценарий А. Водитель входит в тормозную фазу на высокой скорости в «медленный» левый поворот. Поскольку он уменьшает скорость, баланс автомобиля смещается, вперед дестабилизируя заднюю часть автомобиля. Болид галопирует.
В этом случае высота диффузора увеличивается, поскольку автомобиль делает уклон вперед, что создает потерю «герметизирующего эффекта» от выхлопных газов (водитель отпустил дроссель). Это значит — диффузор подвергнут «шприцу шины» (Анализ Коанда-выхлопа) , что заканчивается снижением характеристик (в части прижимной силы) задней части автомобиля.
Продолжеие на сайте
