Из чего состоит машина Формулы 1?
Современные болиды Формулы 1 — невероятно сложные системы с огромным количеством деталей. В самых разнообразных терминах можно легко запутаться и не понять, о чем говорят комментаторы или что написано в статье. Например, что такое шасси — где оно начинается и заканчивается; почему двигатели называют силовыми установками; как называть разные части аэродинамического пакета, чем отличается спойлер от антикрыла? Давайте попробуем разобраться.
Сначала мы разделим машину на две главные составные части — шасси и силовую установку.
Силовая установка (Power Unit или PU) — это то, что двигает болид вперед. Почему же силовая установка, а не двигатель? Дело в том, что двигатель — только часть силовой установки. Раньше, до 2014 года, можно было бы сказать что эти слова — синонимы, с некоторыми оговорками. Сейчас же это не совсем так.
Сердце силовой установки представляет собой именно двигатель внутреннего сгорания (Internal Combustion Engine или ICE), и в современной Формуле 1 образца 2020 года эти двигатели — 1.6 литровые турбированные V6. Двигатель ограничен 15000 оборотов в минуту, а расход топлива 100 килограммами в час. Вокруг же движка — гибридные системы, позволяющие выжимать максимум из такого небольшого объема.
Впрочем, вы все равно будете сталкиваться с тем, что всю силовую установку именуют “двигатель”. И я зачастую это делаю — так тупо проще. Но на всякий случай различие стоит знать.
MGU-H и MGU-K — системы рекуперации энергии, первая позволяет использовать выделяемое двигателем тепло, а вторая получает дополнительную энергию от механической кинетической энергии торможения болида. Обе эти системы заряжают батарею, которую, в свою очередь, пилот может использовать для получения дополнительных лошадиных сил. Накапливать эту “гибридную” энергию в батарее можно, теоретически, сколько угодно, но использовать разрешено только строго ограниченное количество на круг.
В накоплении и использовании этой электрической тяги есть один большой нюанс — чем больше болид заряжает батарейку, тем медленнее едет. Поэтому на квалификационных кругах, например, пилоты стараются на первом круге после выезда из боксов “собрать” как можно больше, чтоб потом, на быстром круге, использовать всё накопленное и показать лучшее время.
Кстати о лошадиных силах. Никто не знает точно, насколько мощны силовые установки в современной Формуле 1 — это одна из секретных цифр, известная только командам и производителям. По самым свежим слухам, трое из четырех мотористов преодолели барьер в 1000 лошадиных сил. Кто не преодолел — тот Хонда.
Шасси — все остальное. Натурально, все что не является силовой установкой, можно объединить в одно единое слово “шасси”: монокок, аэродинамический пакет, шины, тормоза, коробку передач, трансмиссию, подвеску и рулевую установку.
Поговорим о самых важных и часто упоминаемых частях:
Монокок (monocoque) — понятие, пришедшее из авиации, и означающее ту “капсулу безопасности”, в которой сидит пилот. Монококи производятся из углепластика и должны соответствовать невероятно строгим требованиям к безопасности, что делает их практически неразрушимыми. Вы можете видеть это в авариях — болид может практически дезинтегрироваться вокруг пилота, но сам он остается невредим.
Шины — стандартная часть для каждого болида, поставляются Пирелли и имеют столько особенностей, что им будет посвящен целый отдельный материал.
Коробка передач — в Формуле 1 используются восьмиступенчатые полуавтоматические коробки, с одной дополнительной ступенью для заднего хода. Что интересно, задний ход в Формуле 1 используется настолько редко, что иногда пилоты просто глохли при попытках его включить. Коробки передач не стандартизированы, но многие команды закупают их вместе с моторами и не производят самостоятельно.
А вот на аэродинамике мы остановимся подробнее, так как это, пожалуй, самая сложная и интересная часть современных машин Формулы 1.
Все знают что у болидов Формулы 1 есть передний и задний спойлер. Или антикрылья? Как их правильно называть? В английском оба этих элемента машины называют незамысловато — front wing и rear wing. То есть правильно будет их называть “переднее антикрыло” и “заднее антикрыло”. Но в русском, по моему опыту, “спойлер” и “антикрыло” стали практически синонимами, несмотря на имеющуюся разницу в их определениях. Ну или можно называть их так же, как и в английском — “крыльями”, хотя они и имеют прямо противоположную функцию.
Функция же у них простая — прижимать машину к земле. В целом вся аэродинамика болида Формулы 1 несет такую функцию, но крылья играют важнейшую роль. Особенно заднее, оно вырабатывает львиную долю прижимной силы.
Когда-то давно, когда в Формуле 1 было намного больше денег и табачных спонсоров, Шумахер выигрывал вообще всё, а команды придумывали дополнительные безумные крылья. Но о них мы поговорим когда-нибудь потом.
Заднее антикрыло имеет еще одну особенность, все болиды в Формуле 1 оборудованы системой DRS (Drag Reduction System), которая позволяет пилоту на определенных участках трассы уменьшить сопротивление заднего антикрыла и таким образом разогнать машину быстрее и достичь более высокой максимальной скорости. Выглядит это так — один из элементов заднего антикрыла поднимается и образует щель, похожую на такую же в почтовом ящике.
DRS можно активировать только находясь не далее чем в одной секунде за другой машиной и эта система, в первую очередь, предназначена для облегчения обгонов, которые невероятно сложны в современной Формуле 1.
Почему же обгоны настолько сложны? Каждая машина, проходя сквозь воздух, оставляет за собой “воздушный мешок”, область, в которой потоки воздуха не находятся в обычном упорядоченном состоянии, а в состоянии некоторого хаоса. К тому же, этот воздушный мешок содержит несколько более разреженный воздух. В английском этот эффект называют “dirty air”.
Поэтому машина, идущая прямо позади другой, “генерирует” намного меньше прижимной силы. Это не критично на прямых, наоборот, помогает быстрее разогнаться и обойти конкурента (так называемый слипстрим, “slipstream”), но убивает какую-либо возможность оставаться близко в поворотах. В итоге даже если кто-то смог приблизиться на прямой, он потеряет весь прогресс в следующих поворотах.
Есть еще аэродинамические элементы перед боковыми воздуховодами, по-английски они называются “bargeboards”, не имеют русского перевода (который был бы мне известен) и играют большую роль после запрета большинства аэродинамических элементов на передних антикрыльях. До 2018 передние крылья были невероятно сложны:
Но теперь все сложное многообразие элементов переехало в эту область за передними колесами:
Наконец последний по расположению, но не по значению аэродинамический элемент — диффузор. Он находится прямо под задним антикрылом и за счет своей расширяющейся формы и специальных каналов в днище автомобиля, он уменьшает давление воздуха в этой области, выполняет функцию “присасывания” болида к земле.
Поэтому никогда не стоит списывать со счетов то, насколько гениальные решения команды способны выдавать с самыми простыми, казалось бы, вещами. Формула 1 состоит из невероятных инноваций, многие из которых изменили мир автоспорта. Или были запрещены после первой же гонки.
Сделано в России: нужна ли отечественная машина в Формуле-1?
Два года подряд в кулуарах Гран При Формулы-1 в Сочи обсуждалась идея создания российской гоночной команды и разработки машины отечественного производства. В 2018-м эта тема даже была на повестке дня на встрече правительства с российскими автопроизводителями. «Результатом нашего совещания должно стать создание российского болида Формулы-1. Мы говорили о планах до 2024 года, но не думаю, что в такие сроки это возможно. Полагаю, это можно сделать в течение десятилетия», — заявил год назад вице-премьер РФ Дмитрий Козак.
В этом году тему продолжил приехавший на Гран При России министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров: «Думаю, появление российской команды не за горами. Тогда будем болеть все вместе. Когда? Пока это только мысли».
Значат ли эти заявления на государственном уровне, что речь идет о национальном проекте с финансовой поддержкой правительства? «Этот вопрос не имеет прямого отношения к государству. Есть любители автомобильного спорта, вполне состоятельные бизнесмены, которые готовы в это вложиться. Мы будем их поддерживать морально, но финансово не можем», — пояснил Дмитрий Козак. Однако насколько все же реально создание машины Формулы-1 и полностью российской команды?
Идея не нова
За последние полтора десятилетия в Формуле-1 под российским флагом выступили две команды — Midland и Marussia. Они базировались в Англии и из российского имели только долю инвестиций и лицензию на участие, выписанную нашей национальной автомобильной федерацией.
Однако еще во времена СССР были предприняты две попытки создать полностью отечественную команду. Одна из таких попыток в 1987-м являлась частью амбициозного проекта, в который входило строительство трассы в Тушино, подготовка советского гонщика и создание команды Формулы-1. Но то ли из-за политических разногласий, то ли из-за дороговизны проект потерпел фиаско еще на начальной стадии.
Хотя еще в 60-х советские конструкторы были близки к созданию отечественной машины для гонок Гран При. Завод Москвич, в те времена носивший название «Московский завод малолитражных автомобилей», в 1963-м занялся проектированием двигателя по регламенту Формулы-1. Как раз в те годы в СССР существовала своя национальная Формула-1, где в 1963-м победителем стал Юрий Чвиров на Москвиче-Г4. Поэтому опыт работы с подобной гоночной техникой у завода был.
К 1965-му восьмицилиндровый двигатель ГД-1 объемом 1495 см 3 и мощностью 200 л.с. и пятиступенчатая коробка передач были построены. Они предназначались именно для машины чемпионата мира, но уже в следующем году технический регламент там изменился: максимальный рабочий объем был увеличен до трех литров. Так что мотору Москвич ГД-1 не удалось составить конкуренцию силовым агрегатам Ferrari, Ford, Honda, Maserati, BRM и Repco в Формуле-1. На гоночную трассу он никогда не выезжал, став музейным экспонатом, — в отличие от коробки передач, которая стояла на Москвиче-Г5 в Формуле-1 СССР в чемпионские для этой машины сезоны в 1969-м, 1972-м и 1973-м.
Хотя в любом случае Москвичу не хватало поставщиков шин, масел и в целом гоночной команды, чтобы довести проект до логического завершения, да и финансирование на разработку шасси было урезано. «Стартовать в Формуле-1 с собственным автомобилем даже при наличии солидных финансовых средств и тогда, и сегодня возможно лишь при опоре либо на отечественную инфраструктуру, либо на международную кооперацию», — писал в 1993-м в своей статье инженер-конструктор Лев Шугуров, участвовавший в разработке первого и пока единственного российского двигателя для Формулы-1.
Слова Льва Михайловича актуальны и сейчас, ведь по большому счету ничего за 55 лет, прошедших с момента эксперимента Москвича, не изменилось. Разве что технологии в ведущем гоночном первенстве мира стали еще дороже, сложнее и труднодоступнее. «Болид — очень сложное технологическое решение. Скорее всего, мы должны говорить о появлении команды в первую очередь, а потом уже, на втором этапе или третьем, — о появлении в том числе своих технологических, производственных возможностей, которые будут обеспечивать разработку и производство», — эти слова Дениса Мантурова подтверждают, что Россия не готова к самостоятельной разработке машины.
С другой стороны, а нужно ли вообще создавать команду и строить болид Ф1 в России?
История с географией
В Формуле-1 было время, когда команды базировались за тысячи миль от мест проведения большинства этапов чемпионата: в Австралии, Новой Зеландии, США, Канаде, Бразилии, Мексике, Японии, Индонезии, Южной Африке. Но такая практика уже далеко в прошлом. Примерно с 80-х география баз уменьшилась до территории Западной Европы. Причина проста — по мере расширения календаря чемпионата, усложнения логистики и роста штата команд этот регион стал наиболее удобным. Отсюда проще добираться на Гран При: загрузил оборудование и машины в десяток фур — и вперед в Монако, Испанию, Францию, Бельгию, Италию и на другие европейские этапы. На зимние тесты, тоже проходящие в Европе, проще доставлять запчасти, которые в начале года в дефиците. Именно поэтому в 2000-х заводская Toyota базировалась в немецком Кельне, а первая с 1980-го американская команда, Haas, размещается в английском Банбери.
В последние 10—20 лет география штаб-квартир вообще сузилась до минимума — семь из десяти команд базируются в Великобритании в радиусе 300 км друг от друга. Исключение составляют лишь Ferrari и Toro Rosso со штаб-квартирами в Италии и Alfa Romeo—Sauber в Швейцарии. Туманный Альбион стал настоящим кластером, в котором сконцентрированы основные умы и ресурсы Формулы-1. И даже у Ferrari сейчас есть проблемы с привлечением специалистов из-за пределов Италии. Дважды, в 1995-м и 2012-м, Скудерия пыталась переманить к себе гуру аэродинамики Эдриана Ньюи. Но англичанин отказался, сославшись на то, что не хочет переезжать в Италию. По этой же причине от итальянцев в 2016-м ушел один из лучших инженеров современности Джеймс Эллисон.
Поэтому, конечно, строительство базы для команды Ф1 где-нибудь в Подмосковье — это из разряда фантастики. Даже если производственные возможности появятся, то где взять подготовленный персонал? Ведь в России нет ни одной национальный команды, которая выступала бы в Формуле-2, Формуле-3 или любой другой международной серии и была бы площадкой для подготовки инженеров и механиков. А желающие бросить все и уехать из Англии в Россию вряд ли найдутся.
Плюс спонсоры, поставщики комплектующих, шинники, мотористы — все они тоже будет за границей. В конце концов, для ремонта машин между гонками все равно потребуется база где-то в Западной Европе: все-таки 600 километров между, скажем, Сильверстоуном и Спа — это не две тысячи от Спа до Москвы. Да и на выездные этапы из России дольше добираться. Взять, к примеру, дорогу на предстоящий этап в Мексике: из Москвы перелет займет как минимум 16 часов, из Лондона — менее 12 часов. Поэтому нет ни одного аргумента за базирование российской команды в России. Это будет дорого и неудобно.
Два варианта
Если, допустим, крупнейший отечественный автопроизводитель АвтоВАЗ или программа развития российского автоспорта SMP Racing решат заявиться в Формулу-1 с собственной командой, то у них будет два варианта действий. Первый — приобрести один из действующих коллективов. Второй — строить проект с нуля в Англии. Последний вариант куда вероятнее по той простой причине, что среди нынешних участников чемпионата мира нет ни одного потенциального кандидата для переговоров. McLaren и Williams гордятся своей независимостью, Alfa Romeo—Sauber и Haas аффилированы с Ferrari, Toro Rosso — младший коллектив Red Bull, а в Racing Point всерьез и надолго пришел канадский текстильный магнат Лоуренс Стролл. Существуют крохотные сомнения в перспективах Renault, которая пока не оправдывает вложенные компанией инвестиции. Но реальных предпосылок к уходу французов из чемпионата мира нет.
Так что по пути владельцев коллективов Midland и Marussia, выкупивших готовые активы, пойти не получится. Опять же, собрать команду из двухсот человек и построить всю необходимую инфраструктуру в той же Англии будет в разы проще, чем в России.
Вскоре в Формуле-1 грядут большие перемены: с 2021 года ограничат расходы, появятся новый спортивный и технический регламент, которые в идеале должен уравнять баланс сил. Время для дебюта будет подходящее, да и FIA через один—два года планирует провести тендер среди новых команд.
Национальная идея
Сторонникам создания команды и машины Формулы-1 в России надо понять одну простую вещь: нет в Больших Призах прямой конкуренции между странами. Во-первых, тут не выдают медали сборным, как это было в канувшей в Лету серии A1GP. Во-вторых, «формульный» престиж страны оценивают по наличию Гран При и пилота, а не по способности построить самый высокотехнологичный в мире гоночный болид.
Борьба конструкторов в современной Формуле-1 — это скорее соревнование брендов. И нет принципиальной разницы в том, что, например, машину и двигатель под немецкой маркой Mercedes строят в Англии, а не в Германии, откуда поступает финансирование. «Трехлучевая звезда» побеждает шестой год подряд, добавляя плюсы к своей репутации, и это главное. Исключением является разве что Ferrari, которая в силу своих итальянских корней остается единственной национальной командой в чемпионате.
Мало того, Формула-1 — это ведь даже не на 100% соревнование брендов из автопрома. Red Bull производит энергетические напитки и отношения к автомобильной индустрии не имеет. Тем не менее вот уже 13 лет австрийская компания Дитриха Матешица выставляет в чемпионате мира две команды, одна из которых базируется в Англии, а вторая — в Италии. То же самое можно сказать и о Виджее Малье с командой Force India, которая имела штаб-квартиру в британском Сильверстоуне и индийской была только по лицензии.
Поэтому нашим стоит идти в чемпионат мира не с навязчивой идеей доказать, что Россия может построить высокотехнологичный болид Формулы-1, а с национальным брендом, который можно продвигать. Продвигать, конечно, за счет результатов команды на трассе, для которых нужны соответствующие инвестиции. Именно результатов в свое время не хватило коллективам Midland и Marussia для того, чтобы снискать популярность и поддержку в России…