Формула 1

Меньше прижима ради энергии

«Формулу-1» 2027 года уже начинают притормаживать.

Обычно после введения нового технического регламента «Формулы-1» ему дают хотя бы немного пожить без вмешательства создателей. Конструкторы разбираются с новыми правилами, машины постепенно ускоряются, а ФИА наблюдает за происходящим и запускает свои руки в гущу событий лишь там, где обнаруживаются совсем уж непредвиденные последствия.

С регламентом 2026 года период спокойствия получился недолгим.

Мы уже рассказывали, что одна из главных проблем новых машин связана с энергетическим балансом силовой установки. После отказа от мотор-генератора турбокомпрессора («тепловой», а точнее, «выхлопной» генератор H-ERS) и предписанного правилами (писанными рекламщиками) резкого увеличения мощности электрической части инженерам приходится гораздо внимательнее распоряжаться запасённой энергией. На некоторых трассах, которые мы уже со знанием дела называем энергодефицитными, расчётный баланс оказался слишком напряжённым: электричество заканчивается раньше, чем хотелось бы, и машина вынуждена заметно сильнее полагаться на двигатель внутреннего сгорания. В самых знаковых местах многих трасс, из-за чего некоторым комментаторам уже выписали выговоры за слишком длинный язык.

Теперь выясняется, что проблема связана не только с силовой установкой.

Конструкторы нашли слишком много прижимной силы.

И это как раз тот случай, когда инженеры «Формулы-1» могут с чистой совестью сказать, что выполнили свою работу настолько хорошо, что регламент пришлось исправлять. Впрочем, зная о численном перевесе, который обеспечивает штат даже самой захудалой команды, не набирающей очков, над всем штабом придворных инженеров ФИА, это уже не удивительно.

Слишком быстры в поворотах

Ещё при подготовке правил 2026 года предполагалось заметно уменьшить аэродинамическую нагрузку. Машины стали короче и уже, сократились размеры днища и диффузора, появилась активная аэродинамика. В первоначальных расчётах фигурировало снижение прижимной силы примерно на треть по сравнению с прежним поколением.

Но технический директор ФИА Николас Томбазис (Nikolas Tombazis) уже в начале сезона признал: инженеры команд нашли значительно больше аэродинамической эффективности, чем предполагали расчётные модели.

Скорости в поворотах оказались выше ожидаемых.

На первый взгляд это обычная история «Формулы-1». Стоит составителям правил оставить несколько квадратных сантиметров углепластика без присмотра, как через некоторое время выясняется, что эти подсобные микроакры площади обладают собственной аэродинамической философией и экстренно требуют создания отдельной рабочей группы.

Но на этот раз последствия оказались необычными. Высокая скорость в поворотах усугубляет проблему энергетического баланса.

Формулировку «машина проводит меньше времени в повороте и поэтому меньше рекуперирует» следует воспринимать несколько упрощённо. Электрическая энергия возвращается прежде всего при торможении. Существеннее другое: если автомобиль способен проходить поворот быстрее, уменьшается необходимый перепад скорости между прямой и поворотом, а вместе с ним - работа, которую можно выполнить рекуперативным торможением.

Грубо говоря, чем меньше кинетической энергии требуется снять с автомобиля перед поворотом, тем меньше её можно отправить обратно в аккумулятор.

Получается веселенькая причинно-следственная цепочка:

больше прижимной силы → выше скорость в повороте → меньше торможения → меньше возможностей для рекуперации → сложнее энергетический баланс.

Поэтому аэродинамика внезапно (для тех пяти подопечных Томбазиса, что накрапали регламент «Формулы-1») превратилась ещё и в часть проблемы силовой установки.

Приложить с двух сторон до снятия симптомов

Первый способ решения уже известен.

В 2027 году разрешённое количество сжигаемого топлива увеличат примерно на пять процентов. По расчётам это должно добавить двигателю внутреннего сгорания около 20 кВт мощности.

На 2028 год предусмотрен следующий шаг: допустимую подачу топлива собираются увеличить уже примерно на 13 процентов относительно нынешнего уровня. Это должно дать V6 приблизительно ещё 50 кВт по сравнению с исходной конфигурацией 2026 года.

И просто это вовсе не будет. Потребуется не просто перенастройка двигателя, а его существенная переработка. Увеличенный расход топлива потребует и большего запаса бензина, а значит, может затронуть размеры топливного бака и компоновку монокока.

Но ФИА решила зайти к энергетической проблеме и с противоположной стороны. Если автомобилю не хватает энергии, можно увеличить её производство. А можно сделать так, чтобы автомобилю требовалось немного меньше аэродинамической эффективности.

Именно поэтому в правилах 2027 года появляется целый пакет ограничений.

Подрезать хвост

Заднее антикрыло станет ниже примерно на 20 мм. Исчезнут небольшие дополнительные элементы у наружных краёв подвижной плоскости и в центральной части позади механизма её регулировки.

При этом конструкторам разрешат установить поперечную связь между двумя стойками заднего крыла над выхлопной трубой. Здесь цель уже не аэродинамическая, а конструктивная - дополнительный элемент должен повысить жёсткость крепления («ха-ха!»).

Будет запрещено направлять горячие выхлопные газы непосредственно на небольшие аэродинамические элементы. Эту возможность первой обнаружили в «Феррари» (Ferrari). Позднее аналогичные крылышки позади выхлопных труб появились и у соперников.

Сама идея хорошо знакома по прежним поколениям «Формулы-1». Если поток выхлопных газов можно использовать для управления окружающим воздухом, он фактически становится дополнительным аэродинамическим инструментом. Современные правила оставляют для этого несравненно меньше пространства, чем во времена обдувных диффузоров, но общий принцип никуда не делся. Теперь прикрывается и эта небольшая лазейка.

Одновременно запрещаются углепластиковые элементы, выступающие вверх из верхней поверхности диффузора. То есть ФИА последовательно убирает мелкие устройства, которые сами по себе выглядят почти незначительными, но помогают конструкторам управлять структурой потока в одной из наиболее чувствительных областей машины.

Гребешок редеет

Ещё одно ограничение появляется в передней части днища. Сейчас под входными отверстиями боковых понтонов разрешены пять небольших вертикальных направляющих, гребней. Их задача - упорядочить поток ещё до того, как он попадёт в основные каналы днища. С 2027 года таких элементов останется три.

Для современной машины это важнее, чем может показаться по размерам деталей. Задача подобных направляющих заключается не просто в том, чтобы «повернуть воздух». Они участвуют в формировании вихревых структур, помогают отделять полезный поток под днищем от возмущений, создаваемых передними колёсами, и влияют на устойчивость всей аэродинамической платформы при крене и рыскании.

Меньше разрешённых элементов - меньше способов тонко настроить структуру потока.

Но наиболее серьёзное изменение спрятано ещё ниже.

Вопрос про «чайный поднос»

Переднюю центральную площадку днища, рассекатель, традиционно называемый в «Формуле-1» «чайным подносом» (Tea Tray), укоротят на 300 мм. Именно здесь специалисты ожидают наибольшей потери прижимной силы.

Народное название детали, о чем мы часто и говорим с этими «обезьянками» и «норками» вводит в заблуждение. Речь идёт не о декоративной углепластиковой полочке, а о переднем крае всей системы днища. От того, в каком состоянии воздух приходит сюда, зависит дальнейшая работа каналов Вентури и диффузора.

Но изменение имеет ещё одно последствие. Оно затрагивает геометрию положения машины относительно дороги.

Если передняя кромка днища отодвигается назад, изменяется (уменьшается) вероятность её контакта с асфальтом. Теоретически появляется возможность несколько иначе работать с продольным наклоном машины - в частности, сильнее опускать переднюю часть или увеличивать разницу дорожного просвета спереди и сзади, не заставляя переднюю площадку столь охотно изучать спецификацию асфальта дорожного покрытия.

А знакомство это, как известно, не всегда проходит без последствий: чрезмерный износ контрольной планки днища способен закончиться дисквалификацией.

Поэтому простое на вид укорочение может изменить не только абсолютную прижимную силу, но и весь способ использования аэродинамической платформы.

Ньюи уже насторожился

Эдриан Ньюи (Adrian Newey) обратил внимание именно на это. По его словам, изменение положения передней кромки меняет аэродинамическую характеристику машины, а следовательно, ставит перед всеми командами новую задачу. Это, пожалуй, важнейшее замечание во всей истории.

ФИА старалась внести изменения так, чтобы существующие концепции машин не пришлось выбрасывать в корзину. Формально изменения действительно выглядят локальными, но аэродинамика автомобиля не состоит из суммы независимых деталей. Изменился поток на входе в днище - изменились условия работы тоннелей. Изменились тоннели - изменился диффузор. Изменилась чувствительность днища к дорожному просвету - приходится заново смотреть на подвеску и положения кузова. А как с продольным углом можно будет поиграть?

Руководитель «Вильямса» (Williams) Джеймс Ваулз (James Vowles) поэтому предупреждает, что изменения могут оказаться значительно серьёзнее, чем кажутся. По его оценке, командам удастся перенести со старой машины меньше деталей, чем первоначально предполагалось. Некоторые специалисты не исключают даже необходимости изменений монокока.

Симоне Реста (Simone Resta) из «Мерседеса» (Mercedes), напротив, относится к ситуации спокойнее. Положение переднего антикрыла не изменяется, поэтому радикального пересмотра дорожного просвета он пока не ожидает. Но и Реста признаёт, что вопрос требует подробного изучения.

Энергетическая машина

Когда мы впервые разбирали новые правила, важнейшим изменением казалось почти равное распределение роли между двигателем внутреннего сгорания и электрической частью силовой установки. Теперь становится понятно, насколько далеко распространяются последствия этой идеи.

Энергетический баланс начинает определять не только параметры аккумулятора, мощность мотор-генератора или настройки двигателя. Он вмешивается даже в аэродинамику.

Если машина слишком эффективно проходит повороты, она недостаточно сильно тормозит. Если она недостаточно сильно тормозит, уменьшается запас энергии для следующего разгона. Если электричества не хватает, приходится увеличивать вклад двигателя внутреннего сгорания. А чтобы одновременно немного облегчить жизнь всей системе, организаторы уменьшают аэродинамическую нагрузку.

В итоге регламент, который первоначально должен был существенно сократить прижимную силу, уже через год после введения приходится дополнительно ограничивать потому, что конструкторы слишком быстро отыграли первоначальные потери. И в этом нет ничего необычного для «Формулы-1».

Необычно другое: раньше найденные десять процентов прижимной силы в основном означали более быстрый автомобиль. Теперь они способны изменить ещё и энергетический баланс силовой установки.

И поэтому борьба инженеров за несколько лишних пунктов аэродинамической эффективности постепенно превращается в задачу, которую приходится решать одновременно аэродинамикам, мотористам и составителям регламента.

Последним (пяти мудрецам, с Томбазисом в тазу одном), судя по всему, работы в ближайшие два года тоже хватит.

• < Назад
• Вперёд >