Всё, что вы хотели знать об истории руля Формулы-1: от штурвала до полутора кило карбона и микросхем
Решил немного дополнить этот пост...
https://pikabu.ru/story/rul_bolida_formulyi__1_6061843
Ну-у-у, как - немного. Там даже современный руль не показан для сравнения, не говоря уже о конкретной информации. Давайте рассмотрим вопрос настолько детально, насколько у меня хватит терпения возможно.
О том, что на автомобилях можно не только ездить, но и гоняться, люди додумались ещё в конце XIX века. Впрочем, гоночные болиды долгое время продолжали оставаться обычными машинами, по сути своей недалёкими от дорожных. Такая же карета с впендюренным в неё ДВС, управляемая рычагом типа "коровий хвост", который крепится к вертикальной оси.
Автомобиль "Панар-Левассор" P2D Альфреда Вашерона, принимавший участие в заезде 126 километров от Парижа до Руана, 1894 год (считается первой в мире гонкой, хоть и по сути ею не является). В "базовой комплектации" машина управлялась "коровьим хвостом", и такие принимали участие в том автопробеге, но Вашерону пришла мысль наклонить рулевую ось и сделать круглый штурвал. Это один из первых в истории случаев применения руля.
Позже болиды начали резко меняться. Во многом этому способствовала авиация, ибо люди на земле тоже хотели быть быстрыми, как на самолёте. С их фюзеляжей была скопирована форма кузова, напоминающая авиационную мотогондолу. Нередко в эти пепелацы ставили мощные авиационные двигатели. Всё ради того, чтобы поставить новый рекорд скорости и убиться.
Рекордный автомобиль "Белый Триплекс", на котором известный американский автогонщик Рэй Кич установил наземный рекорд скорости (334.02 км\ч) в 1928 году. Оснащён тремя (!!!) V-образными 12-цилиндровыми авиационными двигателями Liberty L-12 суммарным объёмом 81 литр и мощностью около 1500 л. с. Спустя год на модифицированном "Триплекс Спешл" при попытке обновить рекорд погиб Ли Байбл.
Сигарообразная форма кузова и другая посадка гонщика обусловили наклон рулевой оси, а чтобы удобнее было её ворочать, вместо ручки стали применять штурвал. В 20-е годы баранка уже прочно вошла в жизнь автолюбителей.
Так как до гидроусилителей было ещё гонять и гонять, штурвал был широченный. Благо, догадались не делать руль шире кузова - уже тогда понимали, что он может испортить аэродинамику болида.
Руль был такой же, как у дорожных автомобилей, и точно так же натирал гонщикам мозоли. Поэтому ещё с тех времён пилоты гонялись в перчатках.
Руль спорткара Miller Special 122 SC 1922 года.
А вот и сам болид, правда, чуть более поздний - 1923 г.
История чемпионата мира Формула-1 официально берёт своё начало в 1950 году. В нём участвовали такие же гробы на колёсах с передним расположением двигателя, что и до Второй мировой войны. Легендарная команда "Альфа-Ромео", например, смахнула пыль со своих довоенных "Альфетт", подогнала их под регламент и затем доминировала на них два первых сезона. Что уж говорить про отдельные узлы: некоторые команды проездили с агрегатами старого образца до начала 60-х годов.
Болид британской команды Vanwall VW10 1958 года со снятыми панелями кузова
В середине 50-х в "Купер" начинают эксперименты с задним расположением двигателя и задним приводом на своих болидах Формулы-2. А Формула-2 в те времена стартовала позади Ф-1, и у каждого была своя борьба. Ну так вот, дошло до того, что новые "куперы" навтыкали старшим братьям. Пилот Джек Брэбэм из заводской команды, бывало, финишировал в первой десятке, а Стирлинг Мосс из частной команды Rob Walker Racing Team, являвшейся клиентом Куперов, на такой же машине даже победил на Гран-При Аргентины.
В 1959 году в "Купере" реализовали этот принцип на шасси Cooper Climax T51, построенном для участия в Формуле-1, и конкурентоспособно выглядели на фоне более мощных Ferrari и BRM. Джек Брэбэм в итоге взял чемпионский титул, а вот Мосс... Да, команда Волкера тоже припёрлась в Формулу-1 следом за заводским "Купером" и снова купила у них болиды. Однако, они сами себе злобные Буратино, запороли гарантированный успех. Вместо довоенной надёжной, как часы, ситроеновской коробки передач установили новую перспективную фигню, разработанную Валерио Колотти. В результате Стирлинг Мосс не финишировал во многих гонках из-за поломок трансмиссии. Несколько раз он претендовал на победу и смог бы составить конкуренцию Брэбэму. Впрочем, кто-то должен был обкатать эту новинку.
Джек Брэбэм в своём Cooper Climax T51, Лонгфорд, 1960 год.
Вскоре все болиды в пелотоне стали заднемоторными и заднеприводными. Освободившееся впереди пространство улучшило обзор и посадку пилотов и создало задел для развития аэродинамики и узлов ведущей пары колёс. Однако, долгое время это никак не сказывалось на руле. Разве что пришлось уменьшить его диаметр из-за ставшего более тесным кокпита и задуматься над созданием усилителя.
Руль болида Cooper-Maserati T86 1967 года.
В итоге был изобретён гидроусилитель. Теперь пилоты могли качать руки менее интенсивно... Хотя, культуры специальных тренировок в автоспорте то время не было в принципе, и гонщики были далеко не атлеты. Но и не дрыщи, видимо, раз могли управлять полутонными машинами посредством маленького руля.
Первые органы управления на руле начали появляться в 70-е. В 1974 году в чемпионском болиде McLaren M23 сделали на баранке тумблер аварийного выключения двигателя.
Кокпит McLaren M23 Эмерсона Фиттипальди.
Постепенно дерево и металл были заменены на карбон (и снова привет, авиация!). Таким образом, удалось значительно облегчить машины и сделать их быстрее, а также это дало толчок для более активного развития аэродинамических элементов.
Легендарный McLaren MP4/1, первый болид Формулы-1, построенный с применением углепластика. Конструктор Джон Барнард создал для них множество гениальных машин, в том числе участвовал в проекте М23, но линейка классических MP4 стала одной из самых успешных и узнаваемых.
Кокпит и всё та же кнопка аварийного выключения на пока ещё железном руле.
"МакЛарен" оставался законодателем моды на высокие технологии. Они же совершили "кнопочную революцию" в Формуле-1. В 1988 году на руле MP4/4 уже присутствовали две кнопки — для радиосвязи с боксами и для увеличения давления наддува. Этот же руль впервые был оснащен механизмом быстрого отстегивания от колонки. Данная машина доминировала весь год, одержав 15 побед в 16 гонках.
Кокпит McLaren MP4/4
Здесь надо отметить, что это был тот период, когда регламент Формулы-1 постепенно менялся в сторону возвращения атмосферных двигателей вместо турбо. Дабы сделать этот процесс более мягким, дирекция чемпионата разработала требования, в которых с 1987 по 1989 год плавно понижалась роль турбо и увеличивалась мощность самого ДВС. Поэтому удивительно, что Хонда в 1988 году ради одного сезона сделала абсолютно новый турбодвигатель вместо того, чтобы сделать "регресс" старого. Зато благодаря этому "рыжие" стали самовозами.
Кто-то, как только узнал о скором переходе на старые добрые атмосферники, решил заранее озадачиться постройкой болида нового поколения, заточенного под новую силовую установку. В их числе и "Феррари". Ещё в 1986 году они попросили помощи у Джона Барнарда и предложили ему место главного конструктора со следующего года. У того как раз испортились отношения с Роном Дэннисом, и он ушёл из "МакЛарен". Только вот в Италию ехать отказался. "Феррари" отвесила ему кучу денег на то, чтобы он построил себе дизайнерскую контору в Гилфорде, лишь бы получить желаемое.
Барнард сконцентрировался на работе над новым болидом, но также давал ценные советы по разработке переходных шасси. Однажды ему в голову случайно забрела идея попробовать использовать электрогидравлические клапаны типа тех, что стоят в активной подвеске, для переключения передач. Так появилась первая полуавтоматическая трансмиссия. Управление коробкой передач было вынесено на подрулевые лепестки, что позволяло идеально подгадывать момент переключения, в том числе делать это в поворотах
Проект был настолько революционным, что в "Феррари" его засекретили. Но, видимо, перестарались с конспирацией, потому что папараци что-то заподозрили и стали следить за каждым их шагом. Они прочухали, что новая коробка передач будет тестироваться не на базе в Фьорано, а на неприметном фиатовском автодроме, и в тот день, когда это должно было случиться, расселись с телеобъективами на деревьях, как "лесные братья", да ещё и вызвали вертушку, в которой также сидел "снайпер". В итоге, когда механики выкатили болид из ангара, они охренели от этого цирка с конями и закатили его обратно. Так прошли первые "тесты" полуавтомата.
Умер руководитель команды Энцо Феррари, и концерн "Фиат" в лице его директора поспешил захватить власть. Поступило указание сверху - нахрена нам какой-то самопальный полуавтомат, делайте обычную ручную коробку.
Барнард чуть ли не построил болид вокруг этой трансмиссии, и просто взять и что-то изменить было затруднительно, нужно было перекроить всё. Однако, положение спас перешедший в "Феррари" Найджел Мэнселл, который уже успел протестировать машину. Узнав о том, что боссы недовольны новинкой, он выдал, что после того, как попробовал полуавтомат, не сядет за руль машины с ручной трансмиссией. С его мнением пришлось считаться, и Феррари 640 вышла на старт в неизменённом виде. Машина получилась огонь, но "МакЛарены" и "Вильямс" всё оказались впереди.
Тем временем с развитием электроники появлялось всё больше и больше возможностей создания кнопочных органов управления. И, конечно, все эти кнопки выводились на баранку. Уже в 1993 году Айртон Сенна имел в своём McLaren MP4/8 десять органов управления на руле: нейтраль, система подачи питья, кнопка радио "нажми и говори", кнопка "вас понял" (сообщение услышано), трэкшн контроль, рычаги переключения полуавтоматической коробки передач, и прочее...
Кокпит McLaren MP4/8A Айртона Сенны
После этого количество кнопок на руле начало возрастать в геометрической прогрессии. Если в 90-е каждый был волен клепать свои рули и решать, будет ли он круглый или "обрезанный" для улучшения обзора, и будут ли на нём кнопки, то к нулевым годам мы пришли к тому, что все штурвалы приобрели похожий вид.
Первый индикатор переключения передач появился на Феррари 310 Михаэля Шумахера в 1996 году.
Спустя три года на руле Ferrari 399 уже были несколько цифровых индикаторов, ручки переключения картографии двигателя, баланса тормозов, настройки дифференциала, кнопки радио, трэкшн контроль, лимитатор оборотов, дождевая фара, ручное сцепление на подрулевом лепестке.
В 2002 году появляются рули современного типа, полностью напечатанные из углеволокна.
Здесь надо отметить, что компьютеризация автомобилей началась ещё в 70-е годы. Команда МакЛарен в Индикаре сделала систему сбора данных по 14 параметрам на своих болидах. Это была первая телеметрия. Данные тогда не умели передавать "по воздуху", да и физические носители имели малый объём, поэтому пилот включал телеметрию только на конкретном круге и затем вёз свою четырёхколёсную "флэшку" в боксы.
Затем это пришло и в Формулу-1, а в 80-е годы уже практиковались электронные системы управления двигателем, что позволяло обеспечить лучшую управляемость, мощность и оптимизировать расход топлива. В конце концов, команды научились передавать данные по радио, и необходимость в физических накопителях постепенно отпала.
Болиды 90-х годов принято считать самыми продвинутыми за всё время. Было компьютеризировано всё и вся, регламент даже разрешал автоматическую коробку передач, но, слава богу, сами гонщики и конструкторы посчитали, что это уже слишком. Машины итак управлялись кучей "активных систем", контролировались как органами управления на руле пилота, так и из боксов.
На штурвал выносилось всё больше функций, LED-экраны заменили цифровые дисплеи, и теперь пилот может видеть нужную информацию и управлять всеми системами самостоятельно. Но, как правило, этим занимаются инженеры, потому что, во-первых, гонщики не имеют инженерного образования кроме Сироткина, чтобы понимать во всём этом, во-вторых, пилот - не осьминог, чтобы успевать делать определённые операции на ходу, и лучше ввести настройки дистанционно из боксов.
В настоящее время передача всех данных осуществляется мгновенно с помощью Интернета. Это позволило участвовать в гонке не только специалистам, находящимся непосредственно на автодроме, но и тем, кто остались на базе в тысячах километров от места проведения гран-при. Они получают ту же самую информацию, что и те, кто на выезде. Их ценные советы или даже вмешательство в программное обеспечение болида могут помочь команде решить проблемы с подбором настроек и устранить неисправности.
Современный руль болида Формулы-1 насчитывает более 35 органов управления.
Руль Alfa Romeo Sauber C37
Некоторые из них, которые не являются секретом (набор варьируется у разных производителей):
тумблер радиосвязи;
кнопка для связи между пилотом и командным мостиком;
кнопка "вас понял" вместо ответа по радио;
кнопка для перевода всех систем (в том числе - рекуперации энергии) в положение атаки или защиты;
кнопка Neutral для быстрого переключения в нейтраль;
вращающийся переключатель баланса тормозов;
кнопка, сообщающая команде, что пилот едет на пит-лейн;
переключатель для настройки дифференциала;
кнопки для тонкой настройки баланса тормозов в диапазоне между запрограммированной и текущей настройкой;
ещё один регулятор тормозного баланса: используется для точной калибровки балансного соотношения тормозной системы;
переключатель воспламенения управляет таймингом поджига топливной смеси в цилиндрах;
кнопка ACK - типа кнопки Ок, для подтверждения внесённых изменений;
переключатель, отвечающий за контроль предварительной нагрузки на дифференциал при смещении крутящего момента;
кнопка, включающая перекачивание масла из вспомогательного бака в основой (возможно, для болидов 2018 года неактуальна, ибо что-то там менялось в отношение потребления масла в прошлом году);
кнопка поиска момента сцепления;
кнопка DRS;
кнопка, включающая ограничитель скорости на пит-лейне;
переключатель SOC: контролирует уровень состояния заряда системы рекуперации энергии, когда система потребляет или генерирует энергию;
переключатель для настройки педали газа;
переключатель для изменения уровня потребления топлива;
переключатель, с помощью которого в центральный блок вносится информация о используемом типе резины;
MFRS (многофункциональный переключатель): позволяет гонщику и инженерам управлять различным набором систем, функции управления которых не были назначены на отдельные кнопки. Они включают режимы работы двигателя (PERF), ограничитель оборотов (ENG), соотношение воздушно-топливной смеси (MIX), работу турбокомпрессора (TURBO), угол выхода дифференциала (VISCO), лимит режим восстановления MGU-K (BRK), лимит ускорения MGU-K (BOOST), выбор нужной системы (DASH), круиз-контроль (CC, отключается при квалификации и гонке), тип переключения (SHIFT), и смещение момента сцепления (CLU);
кнопки для быстрой навигации в Меню;
кнопки + и - переключают Меню электронного управления между системами шасси и двигателя;
несколько "запасных" кнопок, на которые можно назначить какую-нибудь функцию;
кнопка впрыска питья в рот пилоту.
Плюс ко всему штук 4-6 рычагов под рулём: сцепление, понижение/повышение передач, и ещё какая-то хрень.
В заключение следует сказать, что вычислительные системы полностью изменили автоспорт. Без них мы не имели бы таких быстрых и динамичных машин, как сейчас.