Технический регламент «Формулы-1»

Основные характеристики болидов

Характеристики болида определяются техническим регламентом, за соблюдением которого следят стюарды Международной федерации автоспорта.

Шасси

Болид Формулы-1 представляет собой углепластиковый монокок с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами, из которых задние два являются ведущими. Ранее допускалось использование 6 колёс. Пилот располагается в тесном кокпите в передней части болида и управляет им с помощью руля, педалей тормоза и газа.

Ширина автомобиля в целом не может превышать 200 см.

Максимальная высота шасси - 525мм.

Минимальный вес болида с Halo и без топлива - 733кг^[1].

Весовая нагрузка на передние и задние колёса не может быть меньше 333 и 393 килограммов соответственно.

Формула-1 не является самой быстрой автогоночной серией с точки зрения максимальной скорости: она составляет 363 км/ч. Основное же достоинство Формулы-1 — исключительно эффективные ускорение, аэродинамика и тормозная система, в совокупности позволяющие болидам проходить повороты на высокой скорости и именно за счёт этого достигать рекордного времени прохождения кольцевых трасс.

Тормозные усилители и антиблокировочная тормозная система запрещены.

Начиная с 2014 года используется система Brake-by-Wire, автоматически распределяющая тормозное усилие на задних колёсах между тормозными дисками и системами рекуперации.

Мотор

В Формуле-1 используются четырёхтактные V-образные 6-цилиндровые двигатели с турбонаддувом с углом развала цилиндров 90°. Объём двигателя не должен превышать 1,6 литра.

В период с 2006 по 2014 годы использовались атмосферные двигатели V8, объёмом 2,4 литра.

Однако поскольку переход на 8-цилиндровые двигатели произошёл довольно неожиданно и сопряжён с большими затратами, в 2006-м году малобюджетным командам было позволено использовать 10-цилиндровые моторы объёмом до 3,0 литров с ограничением оборотов и диаметра воздухозаборника.

Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Также запрещено подавать в двигатель что-либо, кроме воздушно-бензиновой смеси. Впуск и выпуск изменяемой геометрии также запрещены. Каждый цилиндр может иметь только одну форсунку для впрыска топлива и только одну свечу зажигания. Также обороты двигателя ограничены до 18 000 в минуту.

Блок цилиндров и картер двигателя должны быть выполнены из сплавов алюминия. Коленвал и распредвалы должны быть сделаны из стали или чугуна. Толкатели клапанов должны быть выполнены из сплавов алюминия, а сами клапаны — из сплавов на основе железа, никеля, кобальта или титана. Использование карбона и других композитных материалов при производстве блока цилиндров, головки блока и клапанов запрещено.

Для запуска двигателя на пит-лейн и на стартовой решётке используется внешний стартёр (отдельное переносное устройство, не устанавливаемое на машину).

С сезона 2014 года (с переходом на турбированные силовые установки) максимальное число оборотов снижено с 18000 до 15000 об/мин ^[2]. Кроме того, установлены ограничения на потребление топлива - не более 100 килограммов за гонку и не более 100 килограммов в час. Для увеличения громкости звука новых моторов в конфигурации выхлопной системы с 2016 года появляются отдельные трубы для потока отработанных газов, направляемых через перепускной клапан турбины; когда клапан закрыт, звук примерно на 14% громче, когда открыт – примерно на 20-25% ^[3].

Безопасность

В Формуле-1 огромное внимание уделяется безопасности пилотов. Ни один болид не сможет выйти на старт гонки, если он не пройдёт всех необходимых проверок, в частности крэш-тестов. Особенно остро вопрос безопасности встал после трагической гибели Айртона Сенны в 1994 году, приведя к такому прогрессу в данном аспекте, что в современной Формуле-1 гонщик, как правило, не получает серьёзных повреждений даже при лобовом столкновении на довольно высокой скорости.

Для предохранения пилота при ударах сзади и переворотах позади кокпита расположены дуги безопасности. Также регламентировано, что в любой ситуации пилот должен иметь возможность покинуть болид не более чем за 7 секунд, для чего ему нужно лишь расстегнуть ремни безопасности и снять руль.

C 2016 года используются миниатюрные скоростные видеокамеры, фиксирующие движения головы пилота в случае аварии. Записи с камер будут анализироваться FIA, что поможет при разработке новых систем защиты ^[3].

В 2018 году была введена система дополнительной защиты головы Halo, которая должна выдерживать кратковременную нагрузку в 125 килоньютонов. Система изготовлена из титанового сплава Ti6Al4V, вес системы - 7 кг. Система подверглась критике со стороны команд и пилотов, так как она портит внешний вид машины и ограничивает обзор.

Электроника

Как и любой продукт высоких технологий, автомобиль Формулы-1 наполнен электроникой, помогающей достичь наилучших результатов в гонке. Вся электронная начинка болида инспектируется FIA перед сезоном и не может меняться в течение него.

Хотя некоторые узлы болида имеют электронные составляющие, запрещены системы, явно помогающие управлять болидом (например системы контроля старта или телеметрия с обратной связью). В последнее время наблюдается тенденция к снижению количества электроники в болидах, что повышает роль гонщика в управлении машиной. В сезоне 2008 была запрещена антипробуксовочная система, что вызвало трудности у пилотов в прохождении поворотов и болидом стало управлять труднее.

С болида Формулы-1 непрерывно передаётся телеметрия — информация о состоянии и поведении машины. За телеметрией следит персонал команды. Обратная связь запрещена, то есть управлять болидом из боксов нельзя, однако инженеры команды посредством радиопереговоров могут подсказать пилоту в какое положение следует установить переключатели на руле.

Шины

Шины имеют в Формуле-1 огромное значение. Подобрать правильный состав, наиболее подходящий для трассы, погоды и болида, является довольно сложной задачей. Команды тратят для этого большу́ю часть времени на тестах и свободных заездах. В отличие от дорожных автомобилей, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность (один комплект рассчитан не более, чем на 200 км), ключевыми свойствами являются прочность, малый вес и сцепление с трассой.

Основные составляющие шин — резина, нейлон и полиэстер. Для изменения жёсткости резины регулируются пропорции добавляемых в неё компонентов: углерода, серы и нефти. Чем мягче резина, тем выше её сцепление с асфальтом, но тем быстрее она изнашивается.

Используются 3 вида шин: слики для сухой трассы, микст («промежуточная резина») для слегка влажной и дождевая для мокрой. Дождь является скорее исключением для Формулы-1, поэтому чаще всего используются шины для сухой трассы. Псевдослики представляют собой шины с 4 канавками, параллельными колесу. Они были введены вместо сликов в Формуле-1 в 1998 году в целях снижения скоростей путём уменьшения сцепления с трассой.

В 2005 году правила ужесточили требования к износостойкости; это было достигнуто путём ограничения одного комплекта шин на один гоночный уик-енд. В 2006 году это правило было отменено. В 2007 году в связи с тем, что компания Bridgestone стала единственным поставщиком шин, установлены новые правила: теперь команда получает два типа резины на гран-при, четыре комплекта на одного гонщика в пятницу и десять на остаток гран-при. Каждый пилот должен использовать оба типа резины во время гонки (если хотя бы 1 круг гонщик проезжает на дождевом или промежуточном комплекте резины все ограничения снимаются). Мягкий тип резины отмечен зелёной полосой.

С 2009 года сделали переход с псевдосликов на слики.

С 2011 года шины поставляет компания Pirelli. В 2011 году Pirelli использовала следующую маркировку составов^[4]:
Темно-серый - жесткие
Серебристый - средние
Жёлтый - мягкие
Красный - супермягкие
Синий - промежуточные
Оранжевый - дождевые
В 2012 году производитель заменил цвета, обозначающие промежуточную резину, на зелёный, дождевую - на синий. С 2013 года - жесткие шины обозначаются оранжевым цветом^[5].
В 2016 году введён новый тип сликов - ультрамягкий, маркируемый фиолетовым цветом ^[6].
В 2017 году произошло увеличение ширины шин с 245мм до 305мм передних, а также с 325мм до 405мм задних. Расцветка и состав резины на сезон 2017 года следующие :
Фиолетовый - ultrasoft (ультрамягкие)
Красный - supersoft (супермягкие)
Жёлтый - soft (мягкие)
Серый - medium (средние)
Оранжевый - hard (твердые)
Зелёный - intermediate (промежуточные)
Синий - wet (дождевые).

В 2018 году добавлено 2 новых состава - HyperSoft, маркируемый розовым цветом, и SuperHard, маркируемый оранжевым цветом, который вряд ли будет использоваться в этом сезоне. Все составы скорректировали на одну степень - составы с теми же названиями, что и в 2017-м, стали мягче. Также маркировка твердых шин была изменена с оранжевой на голубую. Расцветка на сезон 2018 года:

Розовый - HyperSoft (гипермягкие)

Фиолетовый - UltraSoft (ультрамягкие)

Красный - SupersSoft (супермягкие)

Жёлтый - Soft (мягкие)

Белый - Medium (средние)

Голубой - Hard (твердые)

Оранжевый - SuperHard (супертвердые)

Зелёный - Intermediate (промежуточные)

Синий - Wet (дождевые)

С 2019 года применяется только три маркировки резины для сухой трассы, вне зависимости от типа выбранных на гонку компаундов (из 7 возможных): наиболее мягкий- Soft(Красный); средний - Medium (Жёлтый) и наиболее жесткий - Hard(Белый)

В 2020 году Pirelli представила 5 составов шин, от C1 до C5, где C1 - самый жёсткий тип, C5 - самый мягкий. На каждый Гран-При, по договорённости с FIA, Pirelli определяет три последовательных типа шин, которые соответственно маркируются как Hard, Medium, и Soft. Самые жёсткие составы C1-C3 в сезоне 2020 использовались на Гран-при Великобритании, Испании, Тосканы, Португалии и Турции, самые мягкие C3-C5 - на Гран-при России и Гран-при Абу-Даби.

ERS

Расшифровывается, как «система рекуперации энергии» (Energy Recovery Systems). Состоит из подсистем рекуперации кинетической и тепловой энергии. Энергия, запасаемая на торможениях, может быть вторично использована мотор-генератором MGU-K. Вторая система аккумулирует энергию выхлопных газов, которые используются в турбине при помощи тепловых генераторов MGU-H. На протяжении 33 секунд на круге система ERS позволит высвободить дополнительную суммарную мощность в 163 л.с.

DRS

Регулируемое заднее антикрыло — деталь автомобиля Формулы-1 с 2011 года, позволяющая путём изменения угла атаки плоскости заднего антикрыла уменьшать действующую на болид силу лобового сопротивления и тем самым увеличивать скорость на прямых.

На использование DRS налагается ряд ограничений. Так, активировать DRS в гонке разрешается только на заранее определённой FIA части трассы (DRS Zone) и только в случае, если время между ведущим и догоняющим болидами в момент прохождения контрольной точки (DRS Detect Point), расположенной на некотором расстоянии до зоны DRS, не более 1 секунды.

На различных трассах могут быть одна зона DRS, как например в Монако - это стартовая прямая или две зоны DRS с одной точкой детекции (например Hungaroring, Венгрия) и двумя точками детекции ( например Marina Bay Street Circuit, Сингапур).

Разрешение на использование DRS отдает дирекция гонки и может запретить её использование в случае ухудшения условий заезда (дождь, сильный боковой ветер).

DRS становится активным при следующих условиях :
- с момента старта гонки болиды проехали два полных круга
- при появлении машины безопасности после рестарта гонки болиды должны проехать два полных круга.
Крыло открывается при нажатии соответствующей кнопки на руле и закрывается при нажатии на педаль тормоза, или же автоматически после проезда точки окончания зоны DRS.