Машины нового поколения получились довольно тяжёлыми, и на их избыточный вес жалуются практически все гонщики, инженеры команд и эксперты. Гэри Андерсон, бывший конструктор гоночной техники, а ныне эксперт издания The Race, рассуждает о том, за счёт чего можно этот вес снизить.
Перед самым началом сезона минимальный вес машин был увеличен ещё на 3 кг и достиг 798 кг – такими тяжёлыми они в Формуле 1 ещё никогда не были, и если даже со стороны кажется, что они стали более ленивыми и неповоротливыми, то что говорить об ощущениях, которые испытывают гонщики.
Но ещё более радикальными перемены кажутся, если вспомнить, как увеличивался этот параметр за минувшие пару десятилетий: в 2000 году незаправленная машина с гонщиком весила всего 625 кг. При этом надо понимать, что чем тяжелее машина, тем более жёсткими должны быть требования к безопасности. В данном случае речь прежде всего о прочности, а её можно повысить в основном за счёт того, что вы делаете те или иные элементы более массивными. Т.е. эти процессы взаимосвязаны и по сути ведут в никуда.
Поскольку примерно известно, насколько тяжелее стали 18-дюймовые шины и колёса по сравнению с 13-дюмовыми, насколько вырос вес силовой установки со всеми её элементами по сравнению со старыми атмосферными двигателями, а также насколько прибавили в весе прочие системы машины, то легко вычислить, что вес машины нового поколения должен быть примерно 718 кг, а не 798 кг.
И тут кроется самое интересное. Хотя зависимость веса от колёсной базы нелинейна, тем не менее можно подсчитать вот что: в 2000 году эта база была в пределах 300 см при весе машины в 625 кг. Можно определить некую условную удельную величину, назовём её «весовой эффективностью», и в данном случае у нас получится 2,08 кг/см.
Если учесть увеличение веса, предписанное техническим регламентом 2022 года, то мы получим те самые 718 кг, о которых шла речь выше, и при прежней колёсной базе в 300 см коэффициент весовой эффективности вырос бы до 2,39 кг/см.
Поскольку колёсная база машин в 2022 году достигает 360 см при весе машины с гонщиком в 798 кг, выходит, что сейчас этот коэффициент на уровне 2,22 кг/см.
Следовательно, в плане весовой эффективности команды сработали лучше, чем могли бы в 2000 году, поскольку сейчас этот условный коэффициент на 0,17 кг/см ниже.
Но если мы возьмём коэффициент, равный 2,22 кг/см, и построим машину с колёсной базой в 325 см, то она будет весить те самые 718 кг.
Длина колёсной базы в 360 см – максимальный предел, допустимый действующим техническим регламентом. Машину можно сделать и короче, но большинство команд в погоне за скоростью предпочли шасси с базой, приближающейся к верхнему пределу, но в итоге получается, что машины весят слишком много.
Поскольку известно, что каждые 10 кг веса добавляют 0,3 секунды к времени на круге, выходит, что преимущество, которое даёт максимально длинная колёсная база, съедается почти полностью.
Но доминантой для команд является аэродинамическая эффективность, и когда исследования в аэродинамической трубе показывают, что время на круге улучшится, если сделать днище длиннее (соответственно вырастет длина туннелей Вентури) или увеличить расстояние от передних колёс до начала этих туннелей, то все сделают ставку на повышение эффективности шасси. Полагая, что с проблемой возросшего веса они как-нибудь потом разберутся.
Когда команды создают новую машину, они работают с трёхмерными моделями, на которых видно расположение каждого из компонентов на шасси, а также внутри него, и иногда в ходе создания машины что-то может добавляться буквально в последний момент, поэтому окончательно вес определяется уже в самом конце этого процесса, когда что-то менять уже поздно.
По ходу процесса создания машины команда может лишь ориентировочно прикидывать, на какие результаты на круге будет способна новая техника, для этого используются технологии компьютерного моделирования и симуляторы. Как мы видим в этом году, когда в Формулу 1 вернулся граунд-эффект, ситуация с этими расчётами усложнилась из-за того, что все столкнулись с таким эффектом, как раскачка машины на высоких скоростях на прямых.
Все приведённые коэффициенты весьма приблизительны, но они позволяют понять, что некие концептуальные решения, которые инженеры принимают на ранних стадиях создания шасси, могут ещё долго аукаться, и с их последствиями приходится считаться как минимум на первых гонках сезона, а то и в течение всего чемпионата.
Причём по мере того, как команды будут решать какие-то мелкие проблемы с надёжностью, машины будут только становиться тяжелее, поэтому важно разработать специальный план по снижению их веса, чтобы не допустить ухудшения результатов на круге. Если же просто стараться облегчить какие-то компоненты машины, риск получить новые проблемы с надёжностью может увеличиваться.
Самый простой способ снизить вес и избежать этих проблем – просто отказаться от каких-то не вполне обязательных компонентов, хотя применить такой способ сложнее всего. Однако я убеждён, что если провести детальный анализ конструкции любой из машин, несколько таких компонентов вполне можно обнаружить. Не то чтобы они совсем лишние, но логика их появления такая: теоретически когда-нибудь они могут оказаться полезными.
Но однозначно, что переживать по поводу избыточного веса машин командам надо было примерно год назад или даже раньше, а не пытаться сейчас лоббировать корректировку регламента, чтобы узаконить этот самый излишний вес.
