Формула 1

«Мадринг»: энергетическая цена прижима

«Мадринг» (Madring), принимающий «Формулу-1» 11-13 сентября, потребует прижима на участках, где машина ещё продолжает разгоняться. Длинные скоростные дуги связывают два расхода: шины создают боковую силу, а силовая установка преодолевает аэродинамическое сопротивление и увеличивает кинетическую энергию машины. Сильные торможения дают возможность вернуть часть этой энергии, но распределены по кругу неравномерно. Поэтому главный вопрос - сколько электрической помощи удастся сохранить к окончаниям разгонов, не отдав слишком много времени на подготовку заряда. Ниже - прогноз по опубликованной конфигурации и доступным на 10 сентября сведениям.

Опубликованная 8 сентября оценка «Пирелли» уже позволяет уточнить механическую сторону задачи. По расчётам поставщика, трасса входит в пятёрку наиболее требовательных в календаре по энергетической нагрузке на шины, а интенсивность боковых нагрузок сопоставима с Барселоной и «Силверстоуном». В Т12, «Ла Монументаль» (La Monumental), ожидается наибольшая вертикальная нагрузка сезона. Покрытие очень гладкое, с относительно невысоким сцеплением; его обработали водой под высоким давлением для удаления загрязнений и маслянистых остатков. Выбраны составы С2, С3 и С4. Эти выводы опираются на моделирование, уточнённое после измерения шероховатости готового асфальта.

Эдд Стро (Edd Straw) и Джон Ноубл (Jon Noble), обследовавшие трассу в июне для издания «Зе Рейс» (The Race), рассматривали риск «суперклиппинга» в Т12. Их оценка оказалась умеренно оптимистичной: предшествующие замедления, включая шикану Т10-Т11, позволяют подготовить заряд к длинному виражу. Карлос Сайнс предположил прохождение виража с полностью нажатой педалью газа и возможность выбирать более высокую или низкую линию ради чистого воздуха перед атакой в Т13. Однако полный газ ещё не означает ни постоянной электрической отдачи, ни запаса сцепления на любой машине и любом комплекте шин.

«Клиппинг» - сокращение электрической помощи. При «суперклиппинге» мотор-генератор переходит в режим запаса энергии (harvesting), отбирая часть мощности ДВС при полностью нажатой педали газа (так действует тормозящий электромагнитный момент).

Гэри Андерсон (Gary Anderson), разбирая энергетику машин 2026 года, обращал внимание на несоответствие времени запроса большой мощности и времени, доступного для восстановления энергии. Для «Мадринга» отсюда следует простой порядок расчёта: считать секунды тяги и генерации между торможениями. Несколько быстрых дуг могут образовать один продолжительный участок высокого запроса мощности, а несколько медленных поворотов не обеспечат столько же полноценных зарядок, если между ними машина почти не успевает разогнаться.

Участок	Энергетический механизм	Что проверять в заездах
Т22 → Т1	После медленного выхода тягу сначала ограничивает сцепление задних шин, затем - доступная мощность. Заряд к началу разгона зависит от прохождения заключительного комплекса.	Изменение разгона в конце стартовой прямой при сопоставимых выходной скорости и аэродинамическом режиме. Возможные причины - малый начальный запас или интенсивная ранняя отдача.
Т2 → Т3 → Т4 → Т5	Протяжённый скоростной участок без выраженного торможения. Изгибы продлевают высокий запрос тяги; электрический расход определяется картой отдачи.	Окончание разгона перед Т5 - приоритетный участок наблюдения: сколько «помощи» остаётся после разгона от Т2 и прохождения быстрых изгибов.
Т5 → Т6–Т7 → Т8–Т11	Торможение перед Т5 возвращает часть энергии, подъём увеличивает потребность в мощности. Последующие замедления дают возможность подготовить заряд к Т12.	Согласование отдачи на подъёме с доступным сцеплением и генерации перед шиканой с требуемым запасом на вираж.
Т11 → Т12 → Т13	Длинный разгон по наклонной дуге без предполагаемого выраженного торможения внутри неё.	Сохранение электрической помощи на выходе из Т12 и до торможения в Т13. Предшествующая шикана создаёт условия для подготовки заряда, но не гарантирует его достаточности.
Т13 → Т14–Т16 → Т17	После существенного торможения начинается новая быстрая связка, где боковое ускорение сочетается с запросом тяги.	Окончание связки перед Т17: достаточно ли энергии осталось после торможения в Т13 и последующего разгона.
Т17 → Т18–Т19 → Т20	Очередной цикл торможения и разгона перед заключительным медленным комплексом.	Возможное сокращение отдачи перед Т20 и его связь с подготовкой энергии к концу круга.

Эта таблица задаёт места наблюдения, но пока не ранжирует их по вероятности «клиппинга». Геометрия показывает продолжительность расходных участков лишь после выбора скоростей, а фактический баланс требует мощности и времени генерации, начального заряда и разрешённой карты.

Перед Т5 организатор предусматривает замедление примерно с 340 до 80 км/ч, перед Т13 - с более чем 300 до 140, перед Т17 - с 280 до 100. Т5 поэтому представляет особый интерес как пункт восстановления энергии. Но для условной машины массой 800 кг даже потеря 3,37 МДж кинетической энергии при торможении с 340 до 80 км/ч не означает поступления этих 3,37 МДж в батарею. Одновременно работают сопротивление воздуха и фрикционные тормоза; рекуперация через заднюю ось ограничена мощностью, временем и устойчивостью машины. Условные три секунды генерации по 350 кВт дают 1,05 МДж до учёта потерь. Более раннее замедление способно увеличить время зарядки только при работающем генераторе: само по себе движение накатом ничего не приносит в батарею. Выигрыш от позднего торможения приходится сопоставлять с потерями на следующем разгоне.

Вираж меняет соотношение сил. Уклон 24% соответствует поперечному углу 13,5°. Если для оценки масштаба представить 550-метровую «Ла Монументаль» полуокружностью постоянного радиуса, при 250 км/ч центростремительное ускорение составит 2,8 единицы (g), при 300 км/ч - 4,0.

В установившемся движении без вертикальной кривизны, если принять аэродинамический прижим направленным по нормали к полотну, боковая сила шин вдоль наклонной поверхности равна:

F_бок = m × [(v²/R) × cos θ − g × sin θ].

Суммарная нормальная нагрузка на колёса составляет:

N = m × [g × cos θ + (v²/R) × sin θ] + F_приж.

Здесь m - масса, v - скорость, R - радиус горизонтальной проекции траектории, θ - угол поперечного уклона, g -ускорение свободного падения, F_приж - аэродинамическая сила прижима. При центростремительном ускорении 4 g и уклоне 24% требуемая боковая сила шин уменьшается с 4 до 3,66 mg, а нормальная нагрузка без аэродинамики возрастает с 1 до 1,91 mg. Часть поворачивающей силы создаёт наклонённая нормальная реакция дороги: шинам легче удерживать траекторию, но они и подвеска сильнее сжимаются. Рост сцепления отстаёт от роста нагрузки из-за нагрузочной чувствительности шин; увеличение прижима приходится согласовывать с дорожным просветом и распределением нагрузки между колёсами.

Ярно Дзаффелли (Jarno Zaffelli), проектировщик трассы, ещё в интервью «Мотор Спорту» (Motor Sport) о ранней версии проекта выделял продолжительное нагружение машины и возможность касания днищем на всём протяжении дуги. Испытания машин класса «Формула-3» показали, что данный вопрос будет весьма существенным, так как даже куда более простые по аэродинамике автомобильчики усердно полировали асфальт днищем. Практическая задача настройки для «Формулы-1» - удержать аэродинамическую платформу под длительной нагрузкой и сохранить способность колёс отрабатывать переходы уклона и неровности. Недостаточная вертикальная жёсткость съест просвет; чрезмерная увеличит колебания нагрузки на шинах при возмущениях покрытия.

Энергетическая цена (ох уж, эти клише сезона-2026!) виража возникает, когда дополнительное сцепление позволяет дольше разгоняться. При условной средней скорости 250-280 км/ч прохождение 550 м займёт 7,1-7,9 с. Постоянные 250 кВт электрической помощи за это время дадут 1,8-2,0 МДж, а 350 кВт - 2,5-2,8 МДж. Реальная отдача переменна, поэтому эти числа показывают масштаб возможного расхода. Подготовка к заряду на этот важный участок начинается ещё перед шиканой: сколько восстановить при замедлении, сколько потратить после Т11 и сколько сохранить до торможения в Т13.

На «Ла Монументаль» возможны два разных режима. Если машина проходит её полным газом с запасом по сцеплению, дополнительный прижим мало помогает непосредственно на дуге: скорость определяют разгон и сопротивление. Если масса топлива, состояние шин или возмущённый воздух вынуждают приотпускать газ, тот же прижим позволяет сохранить скорость. Поэтому квалификационный выбор атаки антикрыла может отличаться от выгодного для борьбы в гонке (будет более заметна разница в субботнем и воскресном темпе). Более высокая линия увеличивает радиус и способна вывести машину в чистый воздух, но удлиняет путь; движение в следе уменьшает сопротивление ценой аэродинамического сцепления. Пока неизвестен реальный запас шин на новом асфальте, объявлять вираж безусловно «легко на полном газу» рановато.

Наш многострадальный «Аэродинамический индекс» для «Мадринга» пока можно обозначить качественно: средневысокая потребность в прижиме при высокой чувствительности к сопротивлению на отдельных участках. Численное значение должно получиться из вклада поворотов и разгонов, с учётом того, насколько каждый участок действительно ограничивает скорость машины. Быстрая дуга с запасом сцепления и дуга, требующая отпускания газа, не могут получать одинаковый вес только потому, что похожи на плане. Прижим особенно интересен в Т3, связке Т14-Т16 и Т19; обратные уклоны Т3, Т14 и Т16 усиливают требования к сцеплению.

Платить за дополнительное сопротивление придётся на разгоне к Т5, на стартовой прямой и внутри быстрых дуг. При неизменной конфигурации и плотности воздуха мощность на его преодоление растёт как куб скорости:

P_сопр = ½ × ρ × C_D × A × v³,

где ρ - плотность воздуха, C_D - коэффициент сопротивления, A – площадь сечения. Повышение скорости с 250 до 300 км/ч увеличивает эту потребность примерно на 73%. Если ДВС уже работает на доступном пределе, дополнительное сопротивление придётся покрывать электрической помощью либо принимать меньший разгон.

Подъём к Т7 добавляет локальную нагрузку на силовую установку. При наборе 10 м высоты условная 800-килограммовая машина приобретает 0,078 МДж потенциальной энергии, но при 200 км/ч на уклоне 8% мощность на подъём составляет около 35 кВт. Запас энергии невелик относительно длинного электрического разгона, а мгновенная потребность заметна. На спуске гравитация помогает только непосредственно движению; в батарею эта энергия попадёт лишь при генерации. На выпуклом перегибе уменьшение нормальной нагрузки дополнительно ограничивает тягу задних колёс и меняет положение аэродинамической платформы, связывая настройку подвески с управлением моментом.

На тренировках искать нужно изменения характера разгона. Ослабление разгона перед Т5 после сильного начала даст основание проверить ранний расход энергии, но потребует учёта выходной скорости, слипстрима и положения антикрыльев. Уверенный Т12 со слабым разгоном к Т17 также не докажет перенос дефицита дальше по кругу: между ними есть торможение и новый выход из Т13. Отпускание газа и коррекции рулём внутри виража Т12 прежде всего потребуют проверки сцепления и платформы, а одинаковые точки изменения разгона у разных машин - сопоставления с разрешённой картой мощности.

Ключевые точки: предшествующая Т12 шикана даст возможность подготовить электрическую помощь для «Ла Монументаль», а окончания разгонов к Т5, Т13 и Т17 покажут цену выбранного распределения энергии. Прижим здесь нужен, чтобы удержать скорость в дугах; а сопротивление определит, сколько мощности останется на дальнейший разгон.