Тормоза расширяют границы возможного

Ближайший уик-энд в Бахрейне обещает стать для Формулы 1 одним из самых сложных с точки зрения работы тормозов. Командам придется уделить этому вопросу куда больше внимания, чтобы добиться от тормозных систем желаемой эффективности.
На трассе в Сахире есть несколько зон серьёзного торможения. Учитывая, что традиционная для этих мест жара приводит к росту механического сцепления, такая комбинация факторов может привести к реальным проблемам с температурой тормозов и их износом.

В этом году ситуация осложнится тем, что из-за новых ограничений радиообмена команды не смогут предупреждать гонщиков о перегреве механизмов и необходимости их охлаждения – за исключением случаев, когда это грозит скорым сходом.

В Австралии в Mercedes рассматривали возможность остановки Нико Росберга, когда в один из воздухозаборников тормозов на Mercedes попал посторонний объект и привел к серьезному перегреву. Однако немец сумел справиться с ситуацией и завершил гонку победой.

Если уж такое случилось в прохладном Мельбурне, то нагретый солнцем Бахрейн может окончательно показать, что теперь тормозная система – наравне со всеми остальными узлами – работает на совершенном пределе и вносит собственный вклад в общую эффективность.

Команды в настоящее время требуют от поставщиков тормозные диски, имеющие свыше 1200 вентиляционных отверстий – то, что когда-то считалось запредельным, сейчас стало нормой.

Поиск компромисса
Тормозной диск
Иллюстрация: Джорджо Пиола

Было время, когда команды получали от поставщика стандартный тормозной диск и суппорт, устанавливали их на автомобиль и отправлялись на трассу.

В Ф1 постоянно ведется поиск улучшений, которые бы позволили понизить вес – общий вес деталей тормозной системы снизился с 20 кг до нынешних 6 кг. И всё это без потери производительности.

Но ограничения FIA, оговаривающие предельный размер, материал и форму элементов тормозной системы – даже то, как суппорты крепятся к автомобилю – привели к тому, что в последние годы акцент сместился на конструкцию самого тормозного диска.

Команды быстро поняли – чем меньше воздуха необходимо отводить для охлаждения диска, тем больше его остаётся для использования в целях аэродинамики.

Для эффективной работы карбоновые тормозные диски должны прогреваться до определенной температуры. Но если они перегреются, то это окажет негативное влияние на эффективность.

В начале зоны торможения температура дисков должна находиться в диапазоне от 350 до 600 градусов Цельсия.

Если она выше, то в процессе торможения диски начнут окисляться и терять плотность, их температура продолжит расти, и износ может стать непредсказуемым.

Идеальным вариантом является баланс, при котором диск хорошо работает, при этом он не слишком тяжёлый и легко охлаждается.

Отвечающий за направление Ф1 менеджер компании Brembo Андреа Алжери так объяснил ситуацию: «За последние годы мы достигли своего рода предела в прочности диска, весе и коэффициенте жесткости суппорта. Теперь основное внимание уделяется охлаждению».

Больше и больше отверстий

С учётом того, что внешний диаметр дисков ограничен правилами, команды быстро поняли – единственный путь увеличения охлаждаемой поверхности заключается в наращивании количества вентиляционных отверстий.

Двадцать лет назад в диске было 30 больших радиальных отверстий – и даже десять лет назад это количество оставалось почти неизменным.

«Пять лет назад у нас было 70-100 отверстий, – рассказал Алжери. – Сейчас мы достигли отметки в 1200.

Они сделаны очень маленькими – чтобы увеличить размер поверхности, контактирующей с воздухом. Это означает, что диск можно охлаждать лучше и держать его температуру под контролем – плюс уменьшить вес».

Увеличение на порядок количества просверливаемых отверстий произошло по двум причинам. Во-первых, команды осознали преимущества этого и стали активно продвигать идею. А во-вторых, поставщики тормозов – такие, как Brembo – освоили технологии производства  таких дисков из карбона.

Сравнение тормозных дисков (тогда/сейчас)
Фото: XPB Images

«Мы получали множество запросов от команд, которые были очень настойчивы, – продолжил Алжери. – Со своей стороны мы искали технологическую возможность уменьшить диаметр отверстий, а это не так просто.

Карбон – довольно мягкий материал, но проделать в нём одним инструментом достаточно длинное отверстие диаметром 2,5 мм не так просто. Поэтому нам пришлось серьезно потратиться на технологии.

Сначала мы научились делать отверстия диаметром 4,5 мм, затем 4 мм, потом 3 мм и сейчас достигли предела в 2,5 мм. Каждый такой шаг требует нескольких лет».

Поиск предела

Колесо Red Bull Racing RB12
Фото: XPB Images

Инженеры команд Ф1, конечно же, никогда не удовлетворятся – несмотря на все успехи, достигнутые производителями тормозов, они по-прежнему хотят большего.

Но необходим баланс – наличие множества тысяч маленьких отверстий для охлаждения не может не оказать влияния на структуру и прочность диска.

«Мы должны немного ограничивать фантазию инженеров, работающих в Ф1, – добавил Алжери. – Предлагаемые варианты вентиляционных отверстий порой выглядят весьма неплохо, но они не учитывают сопротивление диска и его износ.

Команды желают получить много отверстий, но при этом хотят, чтобы износ составлял всего 0,5 мм. Такой диск будет хорош только для получения высоких результатов в первой тренировке, а затем вы будете вынуждены его заменить. Так что тут нужен компромисс с желаемым сроком службы диска».

На данный момент 1200 отверстий – это предел. Но с изменением технологий – в особенности с переходом к новому регламенту Ф1 – машины могут стать совсем другими. И эффективность тормозной системы потребуется увеличить – примерно на треть. Так что не надо думать, будто мы находимся в конце пути.

Пределы, о которых сейчас только мечтают, вполне могут стать реальностью