2019. augusztus 26. - 17: 30h 24 perc. olvasás
Az autó teljesítményének kulcsfontosságú eleme, és több paraméter befolyásolja.
Ebben a cikkben kimerítően áttekintjük egy komplex rendszer szingularitásait, amelyek a Forma-1-et valami egyedivé teszik.
A fékek kiemelten kezelik a Forma-1-es csapatokat. Ha nem teljesítenek optimálisan, vagy ha a sofőr rosszul használja őket, az költséges lehet a köridő és a pálya helyzete szempontjából egyaránt. Másrészt jelentősen javíthatja az autó teljesítményét, ha maximalizálja az autó fékezési potenciálját, és a fékbeállításokat a kanyar speciális jellemzőihez igazítja.
Miért olyan fontos a fékezés az F1-ben?
A fékezés az első elem a kanyarodási szakaszban. Ha az autó nem a megfelelő ponton és a pedál megfelelő nyomásával lassul, akkor a fennmaradó fázisokat veszélyezteti: érintse meg a csúcsot, kövesse a helyes vonalat, hozza az optimális sebességet az ívig és irányítsa a teljesítményt a kijáratnál. Ennek lehet egy erős hatás köridőben.
Vezetékes fékezés, a legújabb F1 puzzle
Hogyan működik a fékrendszer?
Ezt a hagyományos autóhoz hasonló módon teszi. Tehát hogyan működik pontosan a rendszer? Amikor a motoros a fékpedálra lép, összenyom két fékhengert, egyet az első kerekekhez, egyet a hátsó kerekekhez, amelyek folyadéknyomást generálnak. Elöl a rendszer nagyon egyszerű: a folyadék nyomását közvetlenül az első féknyeregbe juttatják. Minden féknyereg belsejében hat dugattyú tartja a párnákat a tárcsán, és ez a súrlódás lassítja az autót. Hátul a dolgok sokkal összetettebbek.
Hogyan működik a rendszer hátul?
Hátul a kerekeket három különféle forrásból lehet lassítani: a fékektől való súrlódás, a „motorféknek” nevezett forgó motor ellenállása és végül az elektromos motor energia-visszanyeréséből adódó elektromos fékezés. Hibrid MGU -K. Bár a pilóta ezeket az effektusokat függetlenül állíthatja a kormányon, amikor megnyomja a fékpedált a három rendszer a Brake By Wire rendszeren keresztül működik együtt (BBW) biztosítja a versenyző számára a kért fékezést.
"Minél magasabb a jel, annál agresszívabban küldi el az ECU a három hátsó rendszer (a féknyereg, a motorfék és az MGU-K) igényeit"
Amikor a pilóta megnyomja a pedált, a hátsó fékkörben keletkező folyadéknyomást elektronikus nyomásérzékelő rögzíti. Ennek az érzékelőnek a jele az általános hátsó fékezési igényt reprezentálja, és továbbítja az elektronikus vezérlőegységnek (ECU), ahol az autó hátuljának fékezésére szolgáló parancssorozattá válik. Minél erősebben nyomja a vezető, annál nagyobb a jel. Minél magasabb a jel, annál agresszívabban küldi el az ECU a három hátsó rendszernek (a féknyeregnek, a motorféknek és az MGU-K-nak) a kért fékezés biztosítását. Az ECU elosztja erőfeszítéseit a három rendszerben annak megfelelően, ahogy a csapat konfigurálta az autót, módosítva azzal, ahogy a vezető módosította a kormánykerék kapcsolójának beállításait.
Miért sokkal bonyolultabb a hátsó rendszer?
Miért szeretnénk egy hidraulikus főhengert használni olyan nyomás létrehozására, amelyet egy nyomásérzékelő vesz fel, egyszerűen egy elektronikus igényjel előállításához az ECU-hoz? Miért ne egyszerűsítené sokkal egyszerűbben azzal, hogy megméri a fékpedál helyzetét, hogy elektronikus igényjelet kapjon? Miért akarunk olyan hátsó fékrendszert, amely három különálló rendszer között dönt, amikor egyszerűen használhatnánk a hagyományos fékeket, mint egy normál autó? A válaszok ezekre a kérdésekre két területre oszthatók: a biztonságra és a teljesítményre.
Miután elkötelezte magát a Brake By Wire rendszer használatáról a hátsó fékezés vezérléséhez, meg kell győződnie arról, hogy a biztonsági mentés biztonságos a rendszer meghibásodása esetén. Ezért használják a pilóta pedál működését hidraulikus nyomás előállítására a fékvezetékben. Ha a BBW rendszer valaha is meghibásodik (és van egy szenzorkészlet és egy számítógépes rutin, amelyet folyamatosan az integritásának ellenőrzésére fordítanak), akkor azonnal megkerülik, és a motoros lábának által generált nyomás közvetlenül a hátsó féknyeregre száll át, mint egy normál esetben autó. Az érdekesebb kérdés az, hogy a Brake By Wire rendszer miért kínálja a teljesítményt az ilyen összetettség igazolására.
Milyen előnyökkel jár a Brake By Wire rendszer?
Amikor azzal töltődik az idő, hogy a sofőr hallgatja, ahogyan beszél az autóról, az egyik leggyakoribb kifejezés, amire hivatkozni fog, a „fékezési stabilitás”. A járművezetők olyan fékeket akarnak, amelyeknek jó a fékrendszere ”harapás„(éles kezdeti lassulás, amikor a pedálra lépnek) erős, mindenféle lassulást akarnak”elhalványul', jót akarnak'szenzáció'(kiszámítható válasz fajtája, erősebben nyomja = többet álljon meg, kevesebbet toljon = kevésbé álljon meg).
De mindenekelőtt jó fékezési stabilitást akarnak. A harapástól, elhalványulástól és érzéstől eltérően, amit minden sofőr képes megérteni, sokkal nehezebb megérteni, hogy mit jelent a sofőr, amikor beszélfékezési stabilitás”. Ennek oka, hogy a fékeket nem ugyanúgy használjuk, mint a versenyzőket.
A Formula 1 szuszpenziója
Amikor egy közúti autó fékjeit használjuk, általában egyenes vonalban mutatunk, és ritkán nyomjuk őket elég erősen ahhoz, hogy a gumiabroncsok közel kerüljenek a blokkolásgátló fékrendszer működéséhez. A versenyző pilóták egészen más helyen működnek. Valahányszor beütik a féket, olyan gyorsan akarnak lassítani, amennyit az autó enged. Ez azt jelenti, hogy addig nyomják a fékeket, hogy a gumik bezáródjanak, minden kanyarban, minden körben. Ezenkívül nem csak akkor fékeznek, ha az autó egyenes vonalban van. Bekapcsolják őket az egyenes végétől, folytatják, miközben fordulnak, és csak végül a kanyar csúcsán engedik el a fékeket, egy pillanattal azelőtt, hogy megkezdik az áramellátást a kijárat kijáratánál. Ennyi idő alatt, a fékek szinte ugyanolyan fontosak, mint a kormánykerék az irányításban merre mutat az autó.
E manőver során, ha jól mennek a dolgok, akkor az autót mind a négy kerékkel csak a csúszás határán támasztják meg, de nem térnek el attól a vonal vonalától, amelyet a vezető követni akar az ív körül. Ha a dolgok valamivel kevésbé mennek jól, akkor az első kerekek kicsit jobban elkezdhetnek csúszni, mint a hátsó kerekek, így a motoros alulkormányzás ami nem engedi forogni. Ha a dolgok rosszabbak, akkor a hátsó kerekek csúszhatnak jobban, mint az első kerekek, és ha túlságosan megcsúsznak, az autó elkezd forogni.
"Ahogy a görbe az első fékezéstől a csúcsig halad, a sofőr különböző dolgokat akar."
Emiatt a versenyzőnek nagyon fontos, hogy mennyit fékez az első kerekeken a hátsó kerekekhez képest. Ha az autó instabil és a kanyar bejáratánál akar fordulni, akkor valószínűleg kevesebb hátsó és több első féket kellene kérnie. Ha az autó lusta és kevés pörgéssel jár, akkor az ellenkezőjét fogja tenni.
Továbbá, amikor a görbe a kezdeti fékezéstől a csúcsig halad, a versenyző más dolgokat akar. Amint az autó forogni kezd, gyakran természetes tendenciája lehet túlkormányozhatóság, amelyet a csúcs közeledtével fokozatosan alulkormányzottság vált fel. Ezt a tendenciát bizonyos mértékben ellensúlyozhatja egy intelligens fékrendszer, amelynél kevesebb hátsó fékre lenne szükség a kanyarodáskor (az autó stabilizálása érdekében), majd a csúcs közeledtével fokozatosan több hátsó féket rendeljen (az elülsőhöz képest). Ezt az intelligens folyamatotFék migráció'És ez a fékegyensúly dinamikus változása a pedál nyomásának függvényében.
Ez az intelligencia biztosítja a Brake By Wire rendszert. A forgókapcsoló konfigurációjától vezérelve, amelyet a pilóta a kormányára tett, a BBW rendszert ötvözi a három fő működtető fékbemenetét (a féknyergek, a motor és az MGU-K) a sima és kiszámítható manőver biztosítása érdekében.
Milyen erőt alkalmaznak a versenyzők a pedálon keresztül?
Sok erő. A sofőröknek ehhez szinte az autóra állva kell fékezniük. Közúti autóknál a szervofékrendszerek megsokszorozzák a főhengerre gyakorolt nyomást, de A Forma-1 előírásai előírják, hogy a fékerőt kizárólag a vezető generálja. Ehhez nagyon erős lábakra van szükségük, de segítséget kapnak a fékezési manőver erőszakosságától.
Az autók 5g körül lassulnak (összehasonlítva az 1g-vel, amelyet vészfékezéskor tapasztalhatunk közúti autóinkban). Ebben a lassításban a lába súlya körülbelül 100 kg lesz, és a fékpedálon lévő lába súlya a saját erőfeszítésként működik, amely segít: minél többet nyom, annál jobban lelassul az autó, és annál többet nyom a lába, ami segít jobban nyomni. Az a figyelemre méltó, hogy mindezek közepette, miközben nyomjuk a pedált több mint 100 kg erő, a sofőrnek a koncertzongorista minden finomságával módosítania kell a pedálra tett erőfeszítéseit, hogy a gumiabroncsok megengedett határán át vezesse az autót a kanyarban: ez az erőszak és a finomság finom kontrasztja.
Van-e tökéletes alkalom a fékezés megkezdésére?
Az F1-es autó tökéletes fékezési helye sok változótól függ: az üzemanyag-terheléstől, a gumiabroncs-összetételtől, a lebomlás mértékétől és a vezető irányítási szintjétől. Ezért, a versenyen ez folyamatosan változni fog, Mivel az üzemanyag ég és az abroncsok elhasználódnak, a járművezetőknek reaktívaknak kell lenniük. A besorolás kevésbé változó a hasonló üzemanyag-terhelések és az új gumik miatt, ami azt jelenti, hogy a fékezési pontok gyakorlatilag ugyanazok maradnak.
A sofőrök a hétvége előrehaladtával fokozzák a fékezést, a szabad gyakorlatok segítségével pedig valóban megtalálják a határt. Konzervatív módon indulnak, mielőtt egyre erősebben nyomulnak, amíg meg nem találják a megfelelő fékezési pontot a fékpedál alkalmazásához. Kétségtelen, hogy a hétvége legnehezebb pillanata az fékezzen az első kanyarban első fordulójának.
Először is, a versenyzőknek nincs sok lehetőségük arra, hogy vasárnap a verseny megkezdése előtt a pályán haladjanak. Ez azt jelenti, hogy a rács körökön és a formációs körön kialakuló napi tapadási szintek hozzávetőleges becslésére kell alapozniuk azt a döntő döntést, hogy mikor kell fékezniük az 1. kanyarnál. Másodszor, annak ellenére, hogy a gumiabroncsokat a kialakulási körben fel kell melegíteni, és az a tény, hogy a gumiabroncsokat a lehető leghosszabb ideig az autóban tartják, a fékek és az abroncsok még nem állnak optimális hőmérsékleten a verseny elején, megnehezítve annak megítélését, hogy mekkora fékezési potenciált adnak.
Végül a rajtrács a verseny kezdetén össze van csoportosítva, az összes autó ugyanazért a pályaméterért versenyez. A járművezetőknek ezért számos különféle elemre kell reagálniuk, ügyelve arra, hogy a megfelelő sávra jussanak, megjósolják, mit fognak tenni a riválisok, megbecsülik a tapadási szintet, ügyeljenek arra, hogy ne fékezzenek túl korán és ne veszítsék el a pozícióikat, de minden lehetőséget meg kell ragadniuk helyek megnyerésére is.
Milyen meleg lehet a fék?
A féktárcsák maximális hőmérséklete elérheti az 1000 ° C-ot vagy annál többet. A szénkorongok könnyedén képesek kezelni ezeket az egyedi csúcshőmérsékleteket, azonban a hosszabb ideig tartó magas hőmérséklet bizonyos problémákat okozhat. A hűtés főleg az egyeneseken történik, amikor az autó nagy sebességgel halad, így sok levegő juthat át a fékvezetéken. Például egy olyan pályán, mint Monaco, a fékek hűtése a viszonylag alacsony sebesség ellenére is valóságos problémává válhat, mivel sok a kanyar és ezért sok a fékezés nagyon rövid egyenesek között.
Hogyan hűtheti le a féket?
A fékeknek levegőre van szükségük ahhoz, hogy áthaladjanak a fékcsatornákon, és az állványokból lehűljenek. Több mint 1000 fúrt lyuk van a féktárcsa oldalán, hogy maximalizálja a felületet és ezáltal a hűtési potenciált. Míg ezek a lyukak jelentősen hozzájárulnak az alacsonyabb hőmérsékletekhez, amikor az autó az egyenesen halad lefelé, a lemezek magasabb hőmérsékletet is elérnek, mert a tárcsa hőteste alacsonyabb.
Mi történik, ha a fékek túl melegek lesznek?
A túl forró féktárcsa problémája az, hogy olyan jelenséget tapasztalelhalványul”. Az elhalványodás azt jelenti, hogy nincs elegendő kölcsönös súrlódás a betétek és a tárcsák között, így a fékek sokkal kevésbé hatékonyak az autó leállításában. És nemcsak a fékteljesítményt befolyásolja a magas fékhőmérséklet: a szétszórt fékhőt is ellenőrizni kell, amikor kilép a kerekek és abroncsok körül, amelyek a saját autóablakukban működnek.
Így működik a Forma-1-es kormánykerék
A fékcsatorna alacsonyabb hőmérsékletre viszi a levegőt, de ez befolyásolja az aerodinamikai teljesítményt is. Minél nagyobb a légcsatorna, annál rosszabb a hatás az aerodinamikai teljesítményre, de annál nagyobb a hűtés. Ezért egyensúlyt kell találni a megfelelő hűtési szint biztosításához anélkül, hogy ez hátrányosan befolyásolná a fékek körüli aerodinamikai áramlást. A fékek legalább 200 ° C-on működhetnek, ha túl hidegek, nincs elég harapás vagy kezdeti tapadás az autó megállításához. Ezért, a hőmérséklet-szabályozás döntő tényező döntő fontosságú a fékteljesítmény szempontjából és a megfelelő ablakba helyezés. Ez különösen nehéz a versenyhétvége kulcsfontosságú pontjain, például a verseny kezdetén vagy a Biztonsági autó utáni újraindításnál. Ezért az F1-es pilóták gyakran cikáznak, amikor a Biztonsági Autót követik, vagy megnyomják a gombot. ') a kormánykerékeiken, amely lehetővé teszi számukra a fékegyensúly felülírását.
Miért olyan gyakoriak a kizárások az F1-ben?
A reteszelések viszonylag gyakori jelenségek a Forma-1-ben. Ezek akkor fordulnak elő, amikor túl nagy erőt gyakorolnak a fékekre, ami miatt a tárcsa lassabban áll le vagy forog, mint az autó mozgása. A gumiabroncs végigdörzsöli a pálya felületét, néha fehér füstöt képezve. Bár ez viszonylag gyakran fordul elő az F1-ben, a közúti autók világában nagyon ritkák a balesetek. Ennek két oka van.
A aerodinamika Fontos szerepet játszik a Forma-1-ben, és azt jelenti, hogy minél gyorsabban halad egy F1-es autó, annál nagyobb leszorítóerőt hoz létre. Ha a leszorítóerő növekszik, akkor a tapadási szint is nő, ami azt jelenti, hogy az autók nagyobb fékezési potenciállal rendelkeznek nagy sebességnél, mint alacsony sebességnél. Ez azt is jelenti, hogy a tapadás szintje folyamatosan változik, amikor az autó lelassul. Viszonylag nehéz lenne a kerekeket reteszelni, amikor az autó 300 km/h sebességgel halad, azonban sokkal könnyebb ezt megtenni 100 km/h alatti sebességnél.
"Az F1-es autók nagyobb sebességgel képesek fékezni nagy sebességnél, mint alacsony sebességnél"
A sofőrök ezért erősebben ütik meg a fékpedált, amikor elérik a fékezési zónát, mivel ilyenkor az autó maximális fékezési potenciállal rendelkezik, mielőtt lelassulnak, amikor a kanyarodási szakaszba lépnek, hogy elkerüljék az elzáródást. De van még egy oka annak, hogy az F1-es autók gyakrabban ütköznek, mint a közúti autók: A moderneket blokkolásgátlóval (ABS) szerelik fel. Az F1-es előírások azonban nem engedélyezik az ABS-t. A bevezetése ABS Az autóipar egyik legfontosabb biztonsági újításának tekintik, amely hozzájárult a balesetek számának drasztikus csökkentéséhez, mivel ez azt jelenti, hogy az autó vészfékezés esetén is reagálni fog a kormány mozgására.
Forrás: Mercedes AMG F1