Рождение болида Ф1 - Часть1: Концепция и график производства

 

От первых дизайнерских проектов до зимних испытаний в Барселоне для производства шасси болида Формулы 1 командам требуется около двенадцати месяцев. В интервью F1i.com nехнический директор отдела производства шасси Renault, Ник Честер приоткрыл дверь в святая святых и рассказал, как же рождается современный болид Формулы 1.

 

1. РАБОТА НАД КОНЦЕПЦИЕЙ

С точки зрения анатома, шасси Формулы 1 состоит из не менее чем 20 тысяч элементов. Собранные вместе в правильном порядке, они воплощают задумку и философию новой машины – её концепцию, сформулированную задолго до этого.

«Если считать от первый набросков концепции до выпуска готовой машины, цикл производства занимает больше года, месяцев 14, –  отметил Ник Честер, технический директор отдела шасси Renault F1. – Всё зависит от того, насколько сильно вы меняете философию его предшественника».

Но перед тем как начать собирать мозаику, в команде Ф1 должны определиться с базовыми производственными ориентирами, на которые они будут опираться при разработке машины. За точку отсчета инженеры обычно берут текущую концепцию шасси.

«Когда технический регламент не меняется, вы спокойно можете брать за основу прошлогоднее шасси, – продолжил Честер. – Возможно, вы знаете, что у предыдущей машины есть определенные проблемы, слабые места, которые являются препятствием для реализации ее потенциала. Например, пакет охлаждения не идеален. В этом случае при проектировании нового автомобиля вы уделяете этому аспекту повышенное внимание.

Вы также нацелены на то, чтобы дать аэродинамикам больше свободы для разработки ключевых структур распределения воздушных потоков. Например, они могли увидеть что-то, что требует значительного смещения геометрии базы шасси, чтобы позволить сделать машину более быстрой. В этом случае мы вносим нужные коррективы в базу и продолжаем двигаться дальше уже с этой точки.

Вы всегда стараетесь выделить слабые места шасси, чтобы они не мешали специалистам по аэродинамике в работе. Другое дело, если, как в 2017-м, регламент кардинально меняется - тогда вы пытаетесь сделать все одновременно».

 

Рамки легальности

Когда работу необходимо начинать с чистого листа, инженеры первым делом отрисовывают кузовные элементы и каркас будущего шасси, которые в дальнейшем будут вмещать ключевые компоненты – топливный бак, двигатель, коробку передач и т.д.

«Основа любого проектирования – это, конечно, регламент, – продолжил Ник. – Нужно досконально изучить его и выявить все допустимые нормы в отношении геометрии будущего шасси.

Также важно помнить, что в регламенте не оговариваются габариты каждого отдельного элемента шасси – иначе все машины Ф1 были бы одинаковыми. Вместо этого правила описывают области, в которых инженеры вольны размещать компоненты. К примеру, Статья 3.7.1 регламентирует габариты переднего антикрыла четырьмя условными линиями. Так что при производстве машины мы чаще оперируем понятием "допустимые пределы" или "зоны урегулирования".

Регламентепоказывает вам, где должны располагаться ступни гонщика относительно передней оси, насколько от гонщика должен быть удален топливный бак. Он рассказывает вам, где может работать кузов. Всё это определяет геометрию шасси, посадку пилота в кокпите и требования к нормам омологации».

 

 

Синхронизирование параллельных процессов

Было бы странно думать, что отдел аэродинамики разрабатывает шасси в изоляции от других департаментов на базе команды и диктует своим коллегам, в какие рамки им следует умещать свои компоненты. Нет, работа над новой машиной это всегда сотрудничество:

«При разработке шасси в любой момент времени запущено одновременно множество процессов. Специалисты по аэродинамике работают над внешним образом машины в стремлении оптимизировать отношение создаваемой прижимной силы к уровню лобового сопротивления.

У них есть изначальный план по созданию аэродинамических структур, и они рассчитывают, что необходимо сделать в плане геометрии, чтобы достичь поставленных целей.

При этом мы работаем параллельно с мотористами в Вири и тесно обсуждаем способы снижения веса шасси в задней части без потери аэродинамической эффективности. Так что работа постоянно ведется в очень плотном взаимодействии между Энстоуном и Вири».

 

 

Взять, к примеру, топливный бак, который должен вмещать 105 кг горючего на гонку. Мотористы и проектировщики шасси должны совместно придумать наилучшую конструкцию этого бака, имея в виду, что задняя часть бака расположена вблизи от раскаленных элементов двигателя.

Это означает, что необходимо найти правильный компромисс между длиной и шириной топливного бака: больший резервуар, естественно, повлияет на дизайн радиаторов, а также определит сопротивление воздушного потока. Аналогичным образом, повышение рабочих температур (ERS) для систем рекуперации энергии позволило бы использовать меньшие радиаторы, что, в свою очередь, помогает снизить аэродинамическое сопротивление.

После того как общая концепция шасси определена, необходимо приступать к принятию решений по разработкам конкретных элементов и узлов, причем все эти решения должны четко соотноситься с техническим регламентом, определяющим все допустимые габариты элементов, но в расчет должны браться и требования аэродинамики. На самом деле компоновка ключевых механических узлов оказывает серьезное влияние на итоговую аэродинамическую эффективность шасси.

На практике производство внутренних компонентов шасси должно предшествовать проектированию внешнего каркаса и обшивки. При этом на изготовление начинки машины уходит гораздо больше времени, чем на элементы кузова, особенно если на зимних тестах предполагается использовать сразу несколько разных трансмиссий.

«Одним из первых вопросов, с которым нужно определиться при проектировании нового шасси, является вопрос геометрии коробки передач, – продолжил Честер, – поскольку на ее производство уходит до шести месяцев. К тому же, коробка тесно взаимодействует с силовой установкой, и от ее геометрии зависит колесная база шасси и компоновка подвески. Коробка передач должна выдерживать нагрузки от подвески и определять правильные места крепления рычагов.

Мы все понимаем, что к определенной дате мы обязаны представить полный проект шасси, чтобы можно было приступать к процессу производства. Мы знаем, что дедлайн по конструкции и компоновке коробки передач всегда стоит раньше остальных компонентов. И в отделе проектирования стараются так синхронизировать все крайние сроки по элементам, чтобы выйти на заранее запланированную итоговую дату».

В этой гонке со временем главную роль играет процесс производственного планирования, речь о котором пойдет дальше.

 

2. ГРАФИК ПРОИЗВОДСТВА

 

После завершения работы по созданию концепции шасси наступает фаза запуска и управления несколькими параллельными потоками задач, каждая из которых относится к конкретной области производства и зависит от других потоков.

Если говорить просто, можно представить это как постоянный обмен информацией между отделами в процессе производства. К примеру, парни из отдела аэродинамики могут запросто подняться в инженерам, работающим с трансмиссией и сказать: «Слушайте, если изменить геометрию этого элемента в области диффузора, можно получить серьезную прибавку в прижимной силе. Вы сможете скомпоновать трансмиссию с учетом этого, но без вреда для эффективности и надежности конструкции?»

«Синхронизация производственного процесса – это очень важная и непростая работа, – подчеркивает Ник Честер. – На этом этапе можно столкнуться как с серьезными проблемами, так и отыскать новые незапланированные возможности для развития шасси.

На самом деле, допустимо вносить определенные корректировки по срокам, если это необходимо. К примеру, если отдел аэродинамики просит приостановить некоторые процессы для получения дополнительного преимущества, мы всегда идем им навстречу.

Нужно постоянно адаптировать программу синхронизации процессов, но в итоге необходимо прийти к условленной ранее дате окончания работ. Это очень непросто.

Приходится одновременно следить за многими производственными процессами и делать выводы о том, на какой стадии вы находитесь в данный момент. Кроме того, необходимо совершенно четко и постоянно контролировать время, чтобы соответствовать графику и не выбиваться из него. Это весьма непросто.

Кроме того, есть множество направлений, которые вы должны контролировать, и все зависит от того, на какой стадии производства вы находитесь. Есть определенные моменты времени, когда вы еще можете внести изменения в конструкцию, а есть определенные моменты, когда это делать уже слишком поздно.

К примеру, в прошлом году в Сильверстоуне мы представили новое днище, которое позволило несколько иначе настраивать подвеску. Мы задолго до этого знали о такой возможности и подготовились к этому обновлению заранее. Важно как можно раньше ответить на подобные вопросы и адаптировать процессы, иначе некоторые новинки будут слишком сильно отклоняться от первоначально избранной концепции, и их будет просто невозможно внедрить по ходу сезона».

 

Когда всё начинается?

Когда новое шасси впервые выкатывают из боксов в конце февраля на предсезонных тестах, инженеры уже вовсю думают о следующей машине.

«Обычно процесс закладки фундамента нового автомобиля начинается на предсезонных тестах за год до дебюта, – продолжил Ник. – К примеру, о машине 2018 года мы впервые заговорили в начале 2017-го, а о некоторых компонентах задумались еще раньше – в основном это касается силовой установки.

Например, компоновка двигателя серьезно влияет на геометрию шасси в задней его части. И если мы хотим, чтобы у наших мотористов было достаточно времени (а их производственные процессы всегда самые продолжительные), необходимо задумываться о концепции шасси 2018 года еще в октябре 2016-го.

Переключение ресурсов обычно происходит где-то в июне. 2017 год постепенно идет на убыль, а 2018-й не за горами. И в июне мы отряжаем большое количество людей на новые задачи».

 

2016	СЕЗОН n - 2
октябрь	Первые мысли и идеи по некоторым аспектам шасси 2018 года и интеграции энергоблока
ноябрь
декабрь

2017	СЕЗОН n - 1
январь
февраль	Формирование основных идей и концепции новой машины
март
апрель
май
июнь	Перекрестная точка в распределении средств - больше ресурсов направляется на проект 2018 года
июль
август	Начало производства коробки передач
сентябрь	Начало производства монокока
октябрь	Производства подвески и антикрыльев (начало обдумывания концепции машины 2019 года)
ноябрь
декабрь	Производство кузова

2018	СЕЗОН n
январь	Краш-тесты
февраль	Обкатка и первые предсезонные тесты (формирование основных идей и концепции машины 2019 года)

 

 

Цикличный процесс

Разработка нового шасси Ф1 являет собой цикличный, интеративный процесс, на протяжении которого инженеры занимаются тонкой доводкой утвержденных элементов и стараются дополнять концепцию новыми плодотворными идеями.

Команды используют средства CFD (вычислительной гидродинамики), чтобы высчитывать аэродинамическую эффективность элементов еще до их производства и последующей продувки в аэродинамической трубе. И этот процесс повторяется снова и снова, пока инженеры оптимизируют геометрию деталей.

Механические части шасси также проходят целую серию испытаний для достижения оптимальной надежности и жесткости конструкции. Последние изменения в геометрию нового шасси обычно вносятся в конце лета.

После подписания конструкторским отделом спецификации ключевых компонентов начинается процесс производства. Но об этом мы поговорим во второй, заключительной части статьи.

 

Продолжение следует...

 

Renault RS 2027 Vision, автосалон во Франкфурте, сентябрь 2017г.

По материалам