Формула 1

«Мадринг»: кому подходит трасса, которой нужны две разные машины

Первая гонка на новой трассе обычно считается путешествием в неизвестность. Но «Мадринг» неизвестен только целиком. По частям мы почти всё это уже видели.

5,416 км, 22 поворота. Первый сектор быстрый: от третьего до пятого поворота получается 837-метровый разгон с расчётной скоростью около 340 км/ч, заканчивающийся торможением примерно до 80. Затем подъём к высшей точке трассы у седьмого поворота, спуск через быстрый «Бункер», более медленная середина круга, 550-метровая трехмерная дуга «Монументаль» и, наконец, несколько почти прямоугольных поворотов, которые шинники из «Пирелли» сравнивают с Баку.

То есть машине одновременно понадобятся эффективность на прямой, стабильность при тяжёлом торможении, тяга после медленных поворотов, хорошая аэродинамическая платформа в быстрых дугах и терпение к очень продолжительной нагрузке на шины. Узких специалистов «Мадринг» должен выловить и выставить на всеобщее обозрение!

Самый тяжёлый поворот сезона (для шины).

Сначала поправим одну цифру, которую очень легко неправильно прочитать. Наклон виража «Монументали» составляет 24 процента, а не 24 градуса. Это примерно 13,5°. «Зандворт» круче - до 18°, - но мадридский поворот значительно длиннее и начинается с куда большей скорости. Карлос Сайнс полагает, что вход туда будет примерно на 180-200 км/ч с дальнейшим разгоном.

Вираж сам по себе делает две противоположные вещи.

Если грубо записать силы, действующие на машину в повороте с углом наклона полотна θ, нормальная нагрузка получает дополнительную составляющую от центростремительного ускорения:

F_z ≈ mg cosθ + (mv²/R) sinθ + F_aero

а требуемая от шины боковая сила уменьшается примерно до

F_y ≈ (mv²/R) cosθ − mg sinθ.

Иными словами, наклон полотна помогает машине поворачивать - часть необходимой центростремительной силы создаёт уже сама геометрия дороги. Но шина-то за эту помощь платит.

Нормальная нагрузка растёт. Каркас сильнее деформируется. Возрастает гистерезисное тепловыделение внутри массива шины. И всё это продолжается не долю секунды, а сотни метров. Не пару секунд, как на «Зандворте», а 7-8.

Вот по этому в «Пирелли» и ожидают в «Монументали» самую высокую вертикальную нагрузку на шину во всём сезоне. В целом же «Мадринг» входит в пятёрку наиболее энергетически тяжёлых для резины трасс, а боковые нагрузки сравниваются с Барселоной и «Силверстоуном».

Причём увеличение вертикальной нагрузки вовсе не означает пропорционального увеличения доступного сцепления. Шина обладает нагрузочной чувствительностью: если F_z увеличилась вдвое, максимальная F_y вырастет заметно меньше, чем вдвое. Эффективный коэффициент сцепления уменьшается.

Поэтому «вираж держит машину» - только половина истории. Во втором томе этого романа пытливые юные любители физики могут узнать, что он еще очень старательно мнёт шину.

И тут положили гладкий асфальт

Поверхность «Мадринга» новая и очень гладкая. В «Пирелли» измерили её макро- и микрошероховатость и ожидают сравнительно низкий уровень сцепления; асфальт даже обрабатывали струями воды высокого давления, удаляя пыль и маслянистые остатки нового покрытия. На выходные при этом прогнозируется до 32 °C без дождя.

Получается неприятный тепловой конфликт. Гладкая поверхность хуже механически «цепляется» за протектор - особенно в начале уик-энда. Гонщику приходится создавать несколько больший угол увода, чтобы получить требуемую силу. А это дополнительно греет поверхность шины.

«Монументаль» же одновременно нагружает и греет каркас. Если сложить все вместе и пораскинуть мозгами, то легко можно получить резину, которой сначала не хватает сцепления, а через несколько продолжительных нагруженных поворотов уже не хватает способности избавляться от тепла.

И в ФИА оставили командам довольно узкое пространство для лечения проблемы давлением и развалом. Для сликов задан минимум 26,5 psi (1,8 атм.) спереди и 25,5 (1,74 атм.) сзади, ожидаемое стабилизированное давление не ниже 27,5/26,5 psi. Максимальный отрицательный развал −2,75° спереди и всего −1,50° сзади. Доступны смеси C2/C3/C4, причём C2 и C3 назначены обязательными гоночными составами.

Очень мягкую боковину ради увеличения пятна контакта сделать нельзя. Очень агрессивно положить шину на внутреннее плечо - тоже. Придётся все лечить машиной.

«Мадринг» - трасса аэродинамической платформы

Причём не просто «трасса большого прижима». Под днищем современной машины главное не максимальное значение нагрузки в одной точке, а насколько мало оно меняется при изменении высоты, тангажа, крена, угла рыскания и положения руля.

«Мадринг» как специально перебирает все эти переменные: подъём, спуск, тяжёлое торможение, медленный поворот, быстрая дуга, полукилометровая нагрузка в вираже, снова 90-градусный поворот.

Машина, которая даёт великолепный пик прижимной силы в одном положении кузова, здесь может оказаться хуже машины с меньшим пиком, но более широкой аэродинамической картой. Именно поэтому последние обновления команд нужно рассматривать под мелкоскопом нашего багажа знаний.

«Мерседес»: пока самый логичный фаворит

Вагон №17 сейчас обладает главным качеством, которое требуется «Мадрингу»: у него пока не обнаружилось очевидно плохого типа трассы. В Барселоне Расселл взял поул, команда стартовала первой и третьей; «Зандворт» закончился вторым и третьим местами после победы Расселла в спринте; в Монце команда сделала дубль. Получается очень показательная последовательность: традиционная аэродинамическая трасса - быстрые дуги и вираж - торможения и прямые. «Мадринг» смешивает именно эти три задачи.

Кроме того, «Мерседес» остаётся ориентиром по энергетике. В Монце это преимущество было чрезмерно важным; в Мадриде его относительный вес должен уменьшиться, потому что торможений и возможностей рекуперации значительно больше. Но оно никуда не исчезнет.

Перед пятым поворотом машина проходит длинный разгон и затем очень сильно замедляется. Медленные повороты перед «Монументалью» тоже позволяют восстановить энергию, поэтому толкачи-прошмоутеры ожидают, что к длинной дуге машины смогут подойти с серьёзным запасом электрической мощности, чтобы там ее основательно потратить.

Вагон получает и скорость на прямой, и возможность хорошо перезаряжать машину после неё. Пожалуй, это самая «полная» машина для «Мадринга».

«Макларен»: самые быстрые там, где страшнее всего

Если смотреть только на «Монументаль» и быстрый первый сектор, МКЛ40 может оказаться даже интереснее «Мерседеса».

После летних обновлений стала совершенно очевидна особенность «Макларена»: чем длиннее и быстрее поворот, тем лучше выглядит машина. Именно это выделяет технический разбор «Моторспорта» после «Зандворта». Новый пакет добавил заднюю нагрузку и эффективность, а изменения переднего колесного диска и колпака помогли попадать передними шинами в температурное окно.

После появления нового днища команда выиграла на «Хунгароринге». Затем выиграли Зандворт. Причём в Зандворте Норрис взял поул, а трасса как раз сочетает вираж, перепады высот и продолжительные средне-быстрые повороты. Это самый прямой существующий родственник центральной части «Мадринга».

Но для МКЛ40 есть две оговорки.

Первая - медленные повороты. В Монце сама команда признавала, что именно там машина остаётся заметно слабее. А последний сектор «Мадринга» набит 90-градусными изгибами.

Вторая - задние шины. В Зандворте «Макларен» специально не стал применять сзади решение, удерживавшее тепло передних колёс: задняя резина и так была ограничена температурой и деградацией. На «Мадринге» заднюю шину ждут жара, длинная нагруженная дуга и последующие разгоны из медленных поворотов.

Картина получается прелюбопытная: МКЛ40 может быть лучшим в «Монументали» - и методично проигрывать честно нажитое после неё (особенно к концу круга).

«Феррари»: В гостях лучше, чем дома.

У СФ-26 есть очень серьёзное основание претендовать на победу.

Большой барселонский пакет изменил переднее антикрыло, нос, днище, диффузор и понтоны. После него Хэмилтон выиграл гонку, а Андреа Стелла вообще заявил, что по данным «Макларена» именно «Феррари» стало лучшим шасси пелотона, особенно в среднескоростных поворотах.

Зандворт добавил следующую ступень: переработанные передние элементы днища и диффузор специально предназначены для увеличения нагрузки и стабильности структур течения. Именно стабильность здесь едва ли не важнее абсолютного числа прижима C_l.

При этом пакет ещё не завершён. Новая боковая часть кромки днища ожидается только между Баку и Остином. В Мадрид итальянцы приезжают с промежуточной версией.

Монца подчеркнула оставшееся отставание «Феррари» по силовой установке. «Мадринг» должен его частично спрятать: больше торможений - больше возможностей собрать электрическую энергию, больше поворотов - выше доля времени, определяемого шасси.

Поэтому из трёх последних трасс Мадрид теоретически подходит нынешней СФ-26 лучше всего. Возможно, почти так же хорошо, как Барселона. Нащупываем конкурента для «Вагона».

«РБ»: выигрышные места есть. Выигрышной трассы – нет.

У РБ22 есть то, что пригодится в пятом повороте и последнем секторе: машина хорошо тормозит (что не так уж и смешно, на самом-то деле), а Верстаппен в Монце именно поздним торможением компенсировал энергетическое преимущество «Мерседеса» (пусть, и, немного, за счет ресурса шин).

Но центральная часть «Мадринга» выглядит менее дружелюбно для Макса и его коня. В Зандворте «РБ» были только седьмыми в основной квалификации и шестыми - в спринтовой. Более неприятна обнаружившаяся в Монце жалоба Верстаппена на ухудшение состояния задней оси непосредственно по ходу сессии.

Если задняя часть РБ22 действительно чувствительна к длительной тепловой или механической нагрузке, «Монументаль» вряд ли позволить там, посвистывая, настигать конкурентов. Точнее, там машину нагрузят тепловым займом по самое не балуй, из-за чего последующие связки придется проходить осторожнее.

Поэтому «РБ» пока видится четвёртой силой среди лидеров, хотя отдельные торможения и медленный последний сектор вполне могут принадлежать Верстаппену, если к тому моменту ему удастся совладать с кормой своего РБ22.

Неразбериха в средних слоях.

«Бычки» снова в роли темной лошадки. После большого канадского обновления «Минарди» снова стали эталоном середины пелотона: до летнего перерыва хотя бы одна машина проходила в Q3 практически постоянно, а обновления последовательно попадали в расчётные цели.

Но «Альпин» теперь опаснее, чем показывает первая половина года. Голландский «пакет» (днище, кромки, диффузор, понтоны и задняя часть) подтянул A526 к верхней части средней группы. Затем в Монце Гасли (не слишком неожиданно, впрочем, учитывая особенность их активной аэродинамики заднего антикрыла) взял поул. Для Мадрида особенно полезны «Мерседес» за спиной и хорошая эффективность машины на прямой. Вопрос один: хватит ли появившейся задней нагрузки для длительной работы в «Монументали».

«Хаас» при таких же раскладах тоже списывать нельзя. Монцевский «пакет» Берман восхвалял что было сил. Он (пакет, а не Берман) добавил именно то, чего VF-26 не хватало, - нагрузку в поворотах за небольшую доплату частью скорости на прямой. В Монце такой обмен был невыгоден; в Мадриде же пропорция поворотов значительно выше. Обновлённый «Хаас» вполне может оказаться лучше именно здесь, чем на трассе, для которой пакет впервые привезли.

«Астон» тоже должна выглядеть менее беспомощно, чем в Монце. Венгерская Б-версия действительно дала большой шаг шасси, Зандворт добавил аэродинамические поправки, а лошадиная слабость «Хонды» в Испании будет наказана меньше. Но остаётся проблема управляемости (отзывчивости и предсказуемости) силовой установки - а на последних 90-градусных поворотах качество выдачи момента непосредственно превращается в тягу. И чтоб не подталкивала в стену, разумеется. А то было дело уже.

Кому «Мадринг» не товарищ

«Вильямс».

Новая машина появится только в Баку. Значит, Мадрид ещё придётся проходить на нынешней ФВ48 - машине, про которую сама команда уже признала, что выбранная аэродинамическая платформа оказалась неправильной. В Барселоне в «Вильямсе» прямо говорили, что трасса машине не подходит; в Зандворте обе машины снова находились возле подвалов протокола.

Большой продольный угол наклона, проблемы с балансом и чувствительность платформы - не лучший набор для трассы с перепадами высоты, супер затяжным виражом и сменой быстрых и медленных режимов.

И новая раскраска тут только подчеркивает уровень барахтания на самом дне по сравнению с тем, что было раньше.

«Кадиллак» тоже получает плохое сочетание. У МАК-26 остаётся хроническая проблема охлаждения тормозов в трафике, уже приводившая к сходам, а Мадрид обещает до 32 °C и несколько серьёзных торможений. Австрия уже показала, что высокая температура плюс трафик способны буквально поджечь обе машины.

Итого перед первой практикой

«Мадринг» способен очень быстро перевернуть этот прогноз одной характеристикой нового асфальта.

Если главным ограничителем станет температура задних шин, то «Мерседес» получает ещё более сильную позицию, а «Макларен» рискует. Если главным станет аэродинамическая нагрузка в продолжительных поворотах, «Макларен» и «Феррари» приблизятся или выйдут вперёд.

Если же новый асфальт окажется настолько скользким, что решающими станут механическое сцепление и прогрев, все наши аэродинамические рассуждения откладываются до воскресения, когда траектория «обрезинится». Но это уже не слишком хорошо для Зрелищности: никто не захочет вылазить на грязную часть трассы.

Маленькая проблема нашего аэроиндекса

Вы говорили, что поспорить нельзя ни с чем, о чем мы пишем? Вот вам блестящий пример.

«Монументаль» показывает, почему нельзя оценивать аэродинамическую важность поворота просто по его радиусу, скорости и поперечному ускорению. В «Пирелли» говорят: максимальная вертикальная нагрузка на шину за сезон. Интуиция моментально подхватывает: значит, чрезвычайно важен прижим. Не обязательно.

Если поворот действительно проходится с полностью открытым газом и машина имеет достаточный запас сцепления, дополнительный Cl может почти не увеличить скорость прохождения. Зато дополнительный Cd продолжит отнимать скорость и электрическую энергию.

То есть для времени круга аэродинамическая чувствительность этого поворота может быть сравнительно небольшой при огромной шинной чувствительности.

Для нашего индекса правильная величина поэтому должна быть ближе не к: «сколько единиц (g) испытывает машина?»

а к: «насколько изменится время этого участка при небольшом изменении доступного прижима?»

Условно - ∂t/∂Cl, с одновременным учётом цены по Cd.

И «Мадринг» выдал нам идеальный контрольный пример, когда мы уже самодовольно успокоились и продолжали «индексировать» другие трассы неправильным способом.

Поворот способен быть самым тяжёлым в чемпионате. И одновременно почти не требовать, чтобы машина проходила его ещё быстрее. Но это уже тема для отдельного разбора и перебора нашего индекса, который испытывает уже третью версию (и наши нервы).