КАК УСТРОЕН РУЛЬ ГОНОЧНЫХ БОЛИДОВ «ФОРМУЛЫ-1»?
Гоночные болиды «Формулы-1» являются без сомнения одними из самых высокотехнологичных достижений. Они настолько сложны, что требуют от водителя максимальной концентрации внимания. Будучи на трассе и поравнявшись колесом к колесу с каким-нибудь мировым чемпионом, вроде Себастьяна Феттеля, вы не можете просто взять, убрать хотя бы одну руку с руля. В лучшем случае вы потеряете позицию, в худшем — жизнь, разбившись о ближайший забор безопасности для зрителей. Каждая задача, которую нужно выполнить гонщику, каждая информация, которую ему следует знать, находится в буквальном смысле на кончиках его пальцев. Ведь одной из самых высокотехнологичных вещей в гоночном болиде является именно руль, который по своей сути в буквальном смысле является центром ее нервной системы.
Все это потому, что болиды «Формулы-1» имеют множество различных параметров, которые можно и нужно настраивать прямо во время гонки. И делается это самим гонщиком. Пока телеметрия беспрерывно обеспечивает нужной техникой информацией о состоянии болида инженеров и механиков в командный мостик, гонщик имеет полный и единоличный контроль над управлением целым набором различных настроек вплоть до уровня воздушно-топливной смеси и кривой крутящего момента.
Все эти показатели гонщик может менять несколько раз за гонку, или даже за один круг. При этом все настройки осуществляются при полном контроле руками водителя руля и не отрывании глаз от трассы. Вот почему каждый современный гоночный руль болида «Формулы-1» оборудуется набором из 35 и даже более различных тумблеров, переключателей и кнопок, не считая небольшой LCD экран, использование которого началось совсем недавно. Помимо этого, за рулем находятся два лепестка переключения передач, которые гонщик использует за одну гонку почти 4000 раз. Там же находится и третий лепесток, отвечающий за сцепление.
Если вернуться к LCD-экрану, то, например, созданный McLaren Electronics PCU-8D предлагает 4,3-дюймовый дисплей с разрешением 480 x 272 пикселей. На него выводится около 100 различных технических параметров о текущем состоянии болида, включая текущие обороты, уровень температуры масла к соотношению текущей скорости прохождения круга и количество оставшихся кругов. Все эти параметры могут быть настроены самим гонщиком или его инженером. В этом году команды собираются перейти на использование более современных и еще более совершенных технологий, однако некоторые, включая Infiniti Red Bull Racing, решили, что лучше всего станет использование старых и проверенных технологий и более простого дисплея PCU-6D. По крайней мере, еще на один сезон.
Конфигурация гоночного руля
На фото выше показан гоночный руль команды Sauber C33, устанавливающийся на болиды Эстебана Гутьерреса и Адриана Сутиля, участвующих в текущем сезоне «Формулы-1». Как правило гоночные команды никогда не рассказывают о том, какие технологии они используют. Однако «Заубер» решил поделиться диаграммой, которая объясняет о том, какие функции выполняет та или иная кнопка, а также тот или иной переключатель на их руле.
Желтая кнопка N: позволяет включать нейтральную с 1-й или 2-й передачи;
Вращающийся переключатель BRKBAL (баланс тормозных сил): настраивает баланс задней и передней тормозной системы;
Кнопка Black Box: сообщает команде механиков о том, что гонщик едет к питу;
Синяя и оранжевая кнопки S1/S2: их можно запрограммировать на выполнения различных функций;
Переключатель Entry: позволяет гонщику производить изменения показателей работы дифференциала;
Оранжевая и зеленая кнопки BRK-/BRK+: изменяет баланс тормозных сил между запрограммированными настройками и текущими настройками BRKBAL;
Переключатель IGN (воспламенение): отвечает за управление таймингами воспламенения топливной смеси;
Белая кнопка ACK: Отвечает за утверждение внесенных в систему изменений;
Переключатель PREL: отвечает за контроль предварительной нагрузки на дифференциал при смещении крутящего момента;
Красная кнопка Oil: перекачивает масло из вспомогательного бака в основной;
Черная кнопка BP (момент сцепления): активирует процедуру поиска момента сцепления;
Кнопка DRS (система снижения сопротивления): регулирует положение заднего антикрыла в DRS зонах;
Красная кнопка PL (пит-лейн): активирует ограничитель скорости на пит-лейне (обычно она ограничена 100 км/ч);
Черная кнопка R: отвечает за активацию голосовой связи между водителем и командным мостиком;
Переключатель SOC: контролирует уровень состояния заряда ERS-системы, когда система потребляет или генерирует энергию;
Переключатель Pedal: изменяет поведение педали газа при ее нажатии;
Переключатель Fuel: управление уровнем потребления топлива;
Черная кнопка OT: активирует различные предустановки настроек всех систем в зависимости о того, когда водитель пытается защищать свою позицию на трассе, или пытается обогнать соперника;
Переключатель Tire: сообщает центральному блоку управления о том, какой тип шин болид использует в настоящий момент;
Переключатели BBal-/BBal+: используются для точной калибровки балансного соотношения тормозной системы;
MFRS (многофункциональный переключатель): позволяет гонщику и инженерам управлять различным набором систем, функции управления которых не были назначены на отдельные кнопки. Они включают режимы работы двигателя (PERF), ограничитель оборотов (ENG), соотношение воздушно-топливной смеси (MIX), работу турбокомпрессора (TURBO), угол выхода дифференциала (VISCO), лимит режим восстановления MGU-K (BRK), лимит ускорения MGU-K (BOOST), выбор нужной системы (DASH), круиз-контроль (CC, отключается при квалификации и гонке), тип переключения (SHIFT), и смещение момента сцепления (CLU);
Белые кнопки -10/+1: позволяют осуществлять быструю навигацию внутри меню MFRS.
Как можете заметить, на руль вынесен огромный набор доступных для управления гонщиком настроек. И этот список еще не включает набор той информации, которая выводится на LCD-экран. Много информации — не всегда хорошо, поэтому каждый гонщик сам решает, какая информация будет выводится на экран и какой руль в конечном итоге использовать. Однако как говорят инженеры, наличие LCD-экрана дает водителю преимущество, так как он всегда знает, что происходит с его болидом. Что-то, что вполне возможно спасло жизнь Нико Росбергу, когда телеметрическая система его автомобиля дала сбой перед гонкой в Китае. Без получаемой от болида Росберга информации, инженерам пришлось попросить пилота для периодической самостоятельной оценки уровня расхода топлива и других данных. Гонщику команды Mercedes AMG Petronas в конце концов надоели постоянные вопросы своего технического состава и он в буквальном смысле попросил их заткнуться, потому что они мешают ему сосредоточится на гонке и выполнять свою работу, что в конечном итоге закончилось для него вторым местом на финише, когда он пересек черту сразу за своим товарищем по команде Льюисом Хэмилтоном.
Инженер популярно рассказал о рулевом колесе современного болида Формулы 1
Главный специалист по электронным системам гоночной команды Mercedes Эван Шорт провел небольшую лекцию о современном руле болида Формулы 1. В своей пятиминутной демонстрации Шорт использовал оригинальный руль пилота Льюиса Хэмилтона.
Средняя стоимость одного современного руля болида Формулы 1 около $40 тыс. На один сезон для каждого пилота изготавливается восемь рулей. На руле расположены более двадцати кнопок и переключателей. Они расположены так, чтобы пилот мог быстро нажать необходимую кнопку на скорости до 300 км/ч и более. Основные кнопки на руле пилот нажимает большими пальцами.
В центре руля расположен цветной дисплей, на котором пилот видит необходимую информацию о текущих параметрах работы различных систем болида, скорости, времени прохождения участков трассы.
Шорт рассказал, что помимо основных кнопок на руле есть еще специальные кнопки (+10, +1 и MARK), которые пилот может нажать, когда какая-то система болида работает не в штатном режиме. При их активации проходит тестирование и сброс текущих настроек датчиков или систем до оптимальных, а также информирование инженеров в боксах о поломке.
Кнопки на руле, которые пилот нажимает во время гонки: кнопка включения DRS (регулируемое заднее антикрыло), активация радио, ограничения скорости на пит-лейн, режим обгона,
Оказывается, что кнопку включения нейтральной передачи пилоты теперь стали использовать гораздо реже, чем раньше. Например, во время пит-стопов в гонке они уже ее не нажимают, так как замена шин длится несколько секунд.
С помощью поворотного переключателя на левой рукоятке руля пилот может регулировать настройки дифференциала. Аналогичный переключатель справа отвечает за скоростные режимы, а также за распределение крутящего момента между задними полуосями болида. Рядом есть переключатели, отвечающие за настройки и баланс тормозов.
Снизу руля находятся переключатели, отвечающие за настройки силовой установки, выбора различных режимов работы силовой установки под конкретный отрезок гонки.
На тыльной стороне руля находятся лепестковые переключатели коробки передач и рычаг сцепления, которым гонщик пользуется на старте. Также там расположен специальный разъем для подключения руля по CAN-шине к бортовой компьютерной системе болида.
Инженеры добавили еще одну степень свободы при использовании руля. Пилоты Mercedes в этом сезоне используют новую систему под названием DAS которая активируется с помощью движения руля вперед и назад, при этом меняется положение колес относительно друг друга.
От упора до упора рулевое колесо вращается только на 3/4 оборота, поэтому руль перестал быть круглым. Центральный элемент руля сделан из углепластика. Его боковые области обрезинены и выполнены с учетом особенностей рук каждого пилота.
Руль весит около 1,3 кг. Пилот каждый раз его снимает и устанавливает при посадке в болид, а также при вылезании из болида. Процедура отключения и снятия руля занимает несколько секунд. Сборка одного руля занимает 100 часов.
Пилоты используют аналогичные рули при многочасовых тренировках на симуляторе, чтобы быстрее привыкнуть к кнопкам и переключателям, а также научиться быстро переключать режимы болида в различных ситуациях для каждой трассы.
Руль формулы 1 из чего состоит
Главный специалист по электронным системам гоночной команды Mercedes Эван Шорт провел небольшую лекцию о современном руле болида Формулы 1. В своей пятиминутной демонстрации Шорт использовал оригинальный руль пилота Льюиса Хэмилтона.
Средняя стоимость одного современного руля болида Формулы 1 около $40 тыс. На один сезон для каждого пилота изготавливается восемь рулей. На руле расположены более двадцати кнопок и переключателей. Они расположены так, чтобы пилот мог быстро нажать необходимую кнопку на скорости до 300 км/ч и более.
Как устроен руль гоночного болида Формулы-1
В современных машинах Формулы-1 руль представляет собой скорее штурвал. Колёса поворачиваются на ограниченный угол, и перехватывать «баранку» не требуется — для поворота на максимум три четверти оборота в каждую сторону уже не нужна полная окружность, поэтому руль усечён сверху и снизу, а по бокам сделаны прорезиненные сектора для лучшего сцепления с гоночными перчатками.
Кроме того, это позволяет уложиться в норматив международной автофедерации ФИА по покиданию кокпита за 7 секунд — за это время нужно отстегнуть ремни безопасности, снять руль, вылезти из машины и установить «баранку» обратно. Поэтому на рулевой колонке установлено крепление, на которое с помощью круглой защёлки устанавливается сам руль — помимо физической связи с валом он обеспечивает ещё и стыковку электрических разъёмов с электрикой болида.
Ну а в детальном устройстве руля современной машины Формулы-1 позволила разобраться команда «Рено», которая предоставила для изучения «баранку» от Renault R.S.18, а инженеры коллектива выступили в качестве гидов по органам управления.
Дисплей и светодиоды с трёх сторон
Фото: Максим Вершинин, «Чемпионат»
Первое, что бросается в глаза, — дисплей и гряда светодиодов над ним и по обеим сторонам от него. На экран выводится масса информации о работе систем болида, указания от ФИА, флаговая сигнализация и даже некий аналог мессенджера, поскольку на пит-уолл есть возможность отправлять на монитор пилота короткие закодированные сообщения на разные темы: от проблем с машиной до перемен в тактике. В «Рено» у пилотов есть возможность переключаться между тремя страницами на дисплее.
Светодиоды по верху руля отображают обороты двигателя и оповещают о моменте переключения передач, три диода справа информируют о состоянии уровня заряда батарей гибридной системы, а три диода слева показывают, когда можно активировать DRS — причём в момент, когда они загораются, в наушниках у пилота срабатывает зуммер, так что момент включения крыла можно определить и на слух.
Ниже дисплея — фирменный ромб Renault. Причём это только сейчас наклейка, а раньше был полноценный шильдик, но от него отказались в 2015 году — тогда дисплей с передней стенки кокпита переехал на руль и надо было выбирать: либо пафосный логотип, либо большая диагональ экрана.
Переключатели на рулевом колесе
Фото: Максим Вершинин, «Чемпионат»
Самый большой переключатель расположен в центре руля. Как можно видеть на фотографии, он представляет собой вращающийся селектор, который можно устанавливать на 14 разных значений. И если в «Рено» каждый из секторов означает что-то одно, то в другой команде и названия, и суть этих значений отличаются. Собственно, в каждом цветном секторе зашифровано какое-то послание от гонщика команде, которое дешифровать могут только пилот и его гоночные инженеры.
Как правило, речь идёт о передаче данных о неполадке или технической проблеме с той или иной системой машины. И как я ни пытал инженеров «Рено», они загадочно улыбаются и говорят — значение этих аббревиатур остаётся тайной пилота и его команды инженеров. Но, судя по всему, с помощью переключателя можно доложить, навскидку, о проблемах с шинами, коробкой передач, аэродинамикой, и это только если говорить о тех обозначениях, которые очевидны.
По обеим сторонам от центрального селектора располагаются четыре менее крупных переключателя: за выбор режимов работы силовой установки в целом отвечает селектор справа вверху (обозначен PU), за гибридную составляющую — слева вверху (SOC), под ними слева переключатель режимов расхода топлива (Fuel), а справа — режимы сразу нескольких систем (например, дифференциала и баланс тормозов) на выходе болида из поворота (Exit).
Барабанчики по бокам руля
Фото: Максим Вершинин, «Чемпионат»
На спицах руля в верхней их части размещаются два вращающихся барабанчика. Слева — Torque, который отвечает за выбор режимов отдачи тяги двигателя. Справа — Scenario, в него заложены различные комбинации вариантов настройки всех систем болида, чтобы пилоту не приходилось настраивать их отдельными кнопками и селекторами. Этим элементом на руле пилот пользуется минимум один раз на каждом круге, так что его важность очевидна.
В средней части места ещё для двух барабанчиков. Тот, что под левой рукой — Brake, — выбирает режимы работы передних и задних тормозов и их баланс. А под правой рукой — Entry — то же самое, что вращающийся селектор Exit на ступице руля, но только для настроек при входе в поворот.
Все кнопки расположены вертикально по обеим сторонам руля — максимально близко к левой и правой его частям. Это продиктовано не только необходимостью эффективно использовать площадь небольшой «баранки», чтобы вместить на неё все необходимы элементы, но и эргономикой — при таком расположении кнопок пилот без проблем может дотянуться до каждой из них одним большим пальцем левой и правой руки. По сути, только большими пальцами рук гонщик в момент заезда может управлять этими кнопками в любом положении руля.
Кнопки на рулевом колесе
Фото: Максим Вершинин, «Чемпионат»
Жёлтая с синей обводкой кнопка PIT вверху левой части активирует ограничитель скорости, который используется при въезда на пит-лейн. Кнопка специально вынесена наверх, чтобы её можно было нажать, даже не глядя на руль.
Зелёная кнопка под ней — RW (rear wing) — отвечает за систему DRS и при нажатии на неё открывает подвижный элемент заднего антикрыла. Закрыть его можно либо вручную повторным нажатием, либо система сработает сама, как только пилот надавит на педаль тормоза.
Голубая кнопка RCH (recharge) управляет аккумуляторами, накапливающими энергию от гибридной составляющей мотора. В зависимости от наличия энергии в батареях, кнопка может их либо принудительно полностью разрядить, либо перевести в режим зарядки. Аккумуляторов хватает примерно на 33 секунды работы на каждом круге, и за эти полминуты они обеспечивают прибавку в мощности в районе 200 л.с.
Фиолетовая кнопка BO (burnout) наиболее активно используется на прогревочном круге или в режиме машины безопасности. Она переводит системы болида в режим, при котором обеспечивается пробуксовка задних колёс для лучшего прогрева покрышек — если говорить проще, отключает трекшн-контроль и позволяет активно греть шины.
Жёлтая кнопка D (drink) отвечает за подачу в шлем гонщика изотонического напитка (для каждого пилота готовятся личными физиотерапевтами по своим рецептам), но особой популярностью у гонщиков клавиша не пользуется. Пить, как признались и Нико Хюлькенберг, и Карлос Сайнс-младший не получается: спустя 15 минут после старта жидкость нагревается до состояния кипятка и пить её просто невозможно. Поэтому чаще всего ёмкость заполняют не полностью, а из расчёта именно на 15 минут заезда — заодно экономят драгоценные граммы веса машины.
Оранжевые кнопки «+1» и «-1/+10» используются для того, чтобы менять значения тех или иных настроек машины во время гонки. Соответственно можно прибавлять/убавлять что-то по одному пункту или сразу добавить десять в большую сторону. Такие градации выбраны не случайно, а по опыту наиболее часто встречающихся требований инженеров. Опять же речь исключительно о «Рено» — в других командах это может быть и +/-5, и +/-2 и так далее.
Справа вверху находится синяя кнопка с жёлтой обводкой OV (overtake) — её используют пилоты для обгона или защиты своей позиции. Нажатие на клавишу переводит системы болида в заранее запрограмированный режим максимальной отдачи всех систем. Естественно, это сказывается и на ресурсе силовой установки, и на расходе топлива, поэтому кнопку используют по особым случаям.
Красная кнопка R (radio) позволяет пилоту общаться с командой. Если необходимо передать какую-то информацию, клавиша зажимается, и пока она нажата, пилота слышат на пит-уолл.
Зелёная кнопка OIL даёт возможность быстро посмотреть давление масла в двигателе и его температуру. На вопрос, зачем гонщику такая информация, которая есть у инженеров в боксах, в «Рено» отвечают, что пилоты периодически контролируют этот параметр, если возникает подозрение на нештатную работу мотора.
Белая кнопка OK, что очевидно, служит для подтверждения полученных из боксов команд. Она же применяется в ситуации, когда выходит из строя радио — если гонщика не слышат на пит-лейн, но он слышит своих инженеров, то нажатием этой клавиши сообщает, что понимает и выполняет то, о чём ему говорят.
Голубая кнопка N (neutral) позволяет включить нейтральную передачу с первой или второй включённой передачи. Что интересно, ни клавиши R (reverse), ни подрулевого рычажка с аналогичным функционалом нет — задняя передача, которая крайне редко используется в Формуле-1, включается отдельным рычагом на стенке кокпита. Именно с этим связано то, что иногда гонщики мешкают перед включением заднего хода — не всегда удаётся быстро нащупать и включить этот рычаг.
Лепестки с задней стороны руля
Фото: Максим Вершинин, «Чемпионат»
С обратной стороны руля расположены восемь подрулевых переключателей — по три лепестка и одной мелкой кнопке слева и справа. Средние из трёх самых крупных отвечают за переключение передач — правый передачу повышает, а левый понижает.
Два нижних лепестка — это сцепление. Расположены они с двух сторон, чтобы гонщик при любом положении руля мог любой рукой выжать сцепление. Ситуации бывают разные, поэтому этот лепесток продублирован. Но, повторюсь, речь идёт о руле болида «Рено», поскольку каждая команда самостоятельно определяет расположение и количество управляющих элементов на «баранке».
Самые верхние лепестки — программируемые. Каждый гонщик «Рено» самостоятельно решает, какую функцию на них вывести. Туда можно привязать активацию DRS, подачу воды, радиосвязь, перезарядку батарей и вообще всё, что угодно, из вышеперечисленного.
А теперь подходим к самому интересному — небольшим и даже незаметным на первый взгляд кнопкам, не рычагам, в самом низу руля. Это примерно то же самое, что привлекло внимание автогоночной общественности на «баранке» болида «Феррари» Себастьяна Феттеля — только у немца был загадочный рычаг, а на «Рено» — кнопки.
Загадочные кнопки внизу
Фото: Максим Вершинин, «Чемпионат»
Конечно, за что отвечает рычаг на итальянском болиде, неизвестно, но на французской машине о назначении кнопок рассказали. Это две программируемые клавиши, на которые можно вынести специальные режимы работы систем. Например, если гонщику необходимы особые баланс тормозов, подача тяги и настройки дифференциала для апекса, условно, одного третьего поворота трассы в Барселоне, то это можно привязать к кнопке. На входе в поворот пилот её нажимает, проходит вираж с нужными ему настройками и на выходе повторно жмёт клавишу и переходит в обычный режим. На «Рено» таких кнопок две, поэтому можно сделать отдельные настройки для двух участков трассы.
Инженеры говорят, что руль — вещь индивидуальная. Она отличается не только у каждой команды, но и у пилотов внутри одного коллектива. Чаще всего общая архитектура «баранки» остаётся одной, но расположение и даже количество управляющих элементов может меняться в зависимости от предпочтений и потребностей гонщика. В «Рено» мне демонстрировали руль машины с предсезонных тестов — усреднённый вариант для Хюлькенберга и Сайнса-младшего одновременно, а к старту сезона у Нико и Карлоса уже были свои «баранки». Команды вольны в том, что располагать на руле, так что стоит ли удивляться их различием у гонщиков «Феррари», например?
В «Рено» отмечают, что для пилотов одной из самых сложных задач является изучение функций элементов на руле. Они действительно зубрят значение каждой кнопки и каждого переключателя, но при этом всё равно работают исключительно с подсказками!
Помните, когда ФИА пыталась запретить радиопереговоры команд с гонщиками? Инженеры «Рено» с ужасом вспоминают это предложение. Всё дело в том, что каждое, АБСОЛЮТНО КАЖДОЕ, изменение настроек на руле пилот делает только после того, как ему об этом скажут с пит-уолл. И дело не в том, что гонщики глупые и не знают, что нажимать и куда крутить. Просто лучше инженеров никто не знает, какие настройки и как нужно менять в каждой конкретной ситуации — гонщик, пытаясь самостоятельно найти решение проблемы, может её лишь усугубить. А может что-нибудь накрутить так, что останется в стене. Вспомните просто безобидную смену баланса тормозов Роменом Грожаном на Гран-при Азербайджана, когда француз под сейфти-каром впечатал свой «Хаас» в отбойник. Поэтому — никакой самодеятельности от слова «совсем».
Стоимость каждого руля в «Рено» оценивают в € 50 тыс., причём это только стоимость материалов для его изготовления — трудозатраты высококлассных инженеров, работающих над этими частями болидов, перевести в деньги в команде затрудняются. Причём вещь эта не только дорогая, но и мощная — инженеры говорят, что один руль в состоянии заменить всю мультимедийную систему дорожного автомобиля или даже игровую консоль вроде Xbox или PlayStation.
Говоря о сложности и стоимости каждого руля, становится ясно, почему в команде шутят, что гонщик после схода со злости может хоть весь болид разнести, главное, чтобы «баранку» не бросал в отбойник. А если вспомнить, что формульный руль раза в два-три меньше руля обычной машины, а умеет при этом куда больше даже самой навороченной мультифункциональной «баранки» в дорожном автомобиле, то этот элемент гоночного болида воспринимаешь уже не иначе как шедевр инженерного гения.