Как компьютеры используются в формуле 1
Обновлено: 07.07.2024
Аэродинамика исключительно важна для болида «Формулы-1». Инженеры могут определить аэродинамические характеристики машины, изучая, как поток воздуха проходит над ней, под ней и по ее сторонам. Характеристики будут лучше, а скорость машины – выше, если возмущение воздуха при ее движении будет сведено к минимуму. Специалистов по аэродинамике интересуют в основном три показателя: прижимная сила, сопротивление и баланс. Прижимная сила – это давление, прижимающее машину к трассе на высоких скоростях. Сопротивление создается потоком воздуха, который замедляет машину из-за ее аэродинамического несовершенства или трения воздуха о различные поверхности. Баланс важен при изменении дифферента машины, например, при резком торможении, которое приводит к изменению способа обтекания корпуса потоками воздуха. Один из важнейших современных методов определения аэродинамических характеристик для сегодняшних гонок – вычислительная динамика жидкостей и газов (Computational Fluid Dynamics, CFD).
Применение вычислительной газодинамики при проектировании гоночных автомобилей
CFD – компьютерная технология, изучающая динамику любых текущих сред. В «Формуле-1» CFD строит компьютерную модель гоночного автомобиля и применяет законы физики к виртуальному прототипу с целью предсказать, какую прижимную силу или сопротивление будут создавать различные части машины, как машина будет реагировать на изменения ветра, условий среды или качества дорожного покрытия. Специалисты по аэродинамике могут использовать CFD, чтобы наглядно увидеть и лучше понять, как будут работать различные варианты конструкции. Этот метод позволяет им также экспериментировать с большим числом параметров за меньшее время в поисках оптимальных результатов. Применяя CFD, инженеры при помощи компьютерных программ представляют части машины в виде определенных сеток или решеток. Для каждой ячейки такой сетки суперкомпьютер решает математические уравнения, определяя скорости и давление проходящих мимо нее потоков воздуха. Специалисты могут использовать полученные данные для расчета прижимной силы, сопротивления и баланса машины в зависимости от различных условий окружающей среды и дорожного покрытия, а также параметров конструкции. Когда вычисления выполнены, инженеры могут анализировать их результаты численно или графически.
Другие этапы проектирования гоночного болида
Обычно команды «Формулы-1» используют CFD как первый этап процесса разработки и тестирования, поскольку она позволяет экспериментировать с большим набором параметров конструкции, причем быстрее, чем построение физических моделей. Второй этап – это создание физической модели в определенном масштабе и ее продувка в аэродинамической трубе, где проектировщики проводят дальнейшие исследования и получают оценки аэродинамических характеристик машины. После завершения этих этапов выполняется тестирование машины непосредственно на трассе. В современных гонках, где успех зависит от сотых и тысячных долей секунд, команды «Формулы-1» все активнее обращаются к современным технологиям, ускоряющим конструкторские работы.
Информация о Compaq
Корпорация Compaq Computer, входящая в список Fortune Global 100, является одним из ведущих мировых поставщиков технологий и решений. Compaq проектирует, разрабатывает, производит и занимается продвижением аппаратного и программного обеспечения, решений и услуг, включая лидирующие в отрасли корпоративные вычислительные решения, отказоустойчивые решения для критичных для бизнеса вычислений, коммуникационные продукты, настольные и портативные компьютеры для коммерческого применения, а также компьютеры для дома.
Привет, Гиктаймс! Представляю вашему вниманию перевод статьи "A brief history of computing in Formula 1".
Сегодня команды Формулы 1 используют тысячи ультрасовременных компьютеров для проведения измерений, контроля, анализа и симуляции каждого аспекта машин, используемых в Гран При. Разработчик программного обеспечения команды McLaren, Chris Alexander, детально исследовал историю компьютерных технологий в спорте.
От специальной бортовой электроники до бесчисленных виртуальных серверов в дата-центрах по всему миру, компьютеры распространились во всех аспектах инженерии Формулы 1. Но каким же образом технологии дошли до этого? Подобно природе спорта, путешествие компьютеров в Формуле 1 это история скорости и мощности.
1950-ые. Как вы можете себе представить, на ранние годы Формулы 1 не сильно повлияло развитие компьютерных технологий. В действительности, чемпионат мира стартовал в 1950-ом году, а первый компьютер был изобретен лишь на год раньше. Electronic Delay Storage Automatic Calculator (EDSAC), как его назвали, был построен в Университете Кембриджа и программировался перфолентой с пятью отверстиями. Из-за использования примитивных технологий, он занимал столько же места, сколько два болида McLaren MP4-31s, и ему требовалось много часов, чтобы выполнить простейшую программу!
1960-ые. Машины Формулы 1 продолжили состоять только из механических устройств, проектируемых на традиционных чертежных досках инженерами широкого профиля, которые были вооружены механическими карандашами и необычными наборами французских линеек.
Когда Брюс Макларен и Денни Халм гонялись на машинах McLaren в конце 1960-х, пилот являлся ключевым инструментом в анализе производительности машины. Простая ошибка гонщика, или просчет в его понимании, что ему «говорит» машина, могли легко стать результатом схода с гонки.
Для примера, в 1967 году на Гран При Монако, Брюс совершил пит стоп, ошибочно посчитав, что ему необходима дозаправка; на его ошибку ему указал Джек Брэбем. Вернувшись в бой, в конечном счете он финишировал четвертым.
В современных машинах Формулы 1 тысячи параметров измеряются ежесекундно, инженеры на треке и на базе могут анализировать проблемы машины, без необходимости заезда на пит-стоп.
1970-ые. Так было до 1970-х, когда прогресс в развитии электронных компонентов и микропроцессоров способствовал введению того, что мы сегодня называем микрокомпьютером. Это случилось в 1975 году, когда McLaren впервые ввели телеметрию – сбор данных о машине, и было это не в Формуле 1, это была заслуга команды в Индикаре. Осуществлялся сбор 14 разных видов данных о машине, которые могли быть выгружены в гараже. Для лучшего понимания, это примерно такое же количество различных видов информации, которые может снять современный смартфон об окружающей его среде.
1980-ые. В 1980-х, вместе с бумом домашних компьютеров, началось значительное улучшение бортовых электронных технологий. В связи с тем, что электронные и аналоговые системы стали легче, меньше и мощнее, ключевые аспекты любого оборудования, установленного на болидах Формулы 1, стали использоваться командами, и особенно производителями двигателей, для выполнения более сложных систем.
Первая электроника использовалась для выполнения управляющих заданий, в дополнение к телеметрии, с целью улучшения надежности и работы автомобиля. Эти системы управления являются предшественниками систем, которые вы можете найти в вашей современной машине. Они помогали улучшать эффективность и надежность двигателей, выполняя диагностику и отслеживая заезды.
В Формуле 1, первые типы этих электронных систем были только бортовыми, их недостатком было отсутствие способности передачи данных в гараж. Вместо этого, техникам необходимо было выгружать данные с бортовой памяти, только когда машина находилась в гараже. Первоначально, памяти хватало только на один круг, поэтому пилоту давался дополнительный сигнал для включения телеметрии для выбранного круга, и данные с болида снимались при возвращении в гараж. Высокие, установленные в стойках компьютеры, начали занимать место в гаражах, рядом с обычными механическими инструментами.
Это были шаги, которые обозначили начало информационной эпохи в Формуле 1.
В начале 1980-х также появились электронные системы управления двигателем. Когда McLaren ввел двигатель TAG Turbo для болида MP4/1E в 1983, он был оснащен расширенной системой Bosch, которая сочетала одновременно и контроль подачи топлива и его воспламенение. Это позволило электронике контролировать мощность, управляемость и топливную эффективность в гораздо большей степени, чем это было возможно ранее.
Использование топлива было важной проблемой, которую необходимо было решать. В 1985 машины были лимитированы 220 литрами топлива без дозаправок; в 1986 эта цифра была уменьшена до 195 литров, что значило, что аккуратное и эффективное использование топлива стало крайне важным.
Болид 1985 года MP4/2B был первым автомобилем команды McLaren, который был оснащен установленным в кокпите электронным считывателем оставшегося топлива. С помощью этой технологии, Ален Прост первым пересек финишную черту на Гран При Сан Марино, после схода Айртона Сенны на Lotus и Стефана Юханссона на Ferrari, которые были впереди, но у них закончилось топливо (позже Прост был дисквалифицирован, когда оказалось, что его болид имел массу ниже нормы).
Однако, система оставалась ненадежной. Известно, как Прост пренебрег всеми предупреждениями и выиграл свой второй титул чемпиона мира в Аделаиде в 1986, несмотря на то, что индикатор топлива находился на красной отметке. К счастью для француза индикатор ошибался!
Известно, что во всех элементах Формулы 1, скорость является наиважнейшим фактором, а ожидание выгрузки актуальных данных с машины занимало слишком много времени. Во второй половине 1980-х первые потоки данных становились доступными в гараже до того, как машина возвращалась на питлейн.
Это был «бум» телеметрии – машина могла использовать радио сигналы для передачи ключевых данных о прохождении каждого круга в гараж. Эти небольшие образцы информации становились доступными для инженеров за несколько минут до того, как машина заезжала в гараж, после чего становилась ясна полная картина записанных данных.
1990-ые. Несмотря на прогресс, который спорт получил за первые 40 лет, именно 1990-ые стали «взрывом» вычислительных способностей – как на самой машине, так и во всей команде.
В 1993 рост компьютеризации способствовал использованию технологии «активного управления» машинами. Это была эра использования еще большего количества управляющих электронных систем, чем в современных машинах: активная подвеска повышала устойчивость машин; усилитель руля помогал пилоту; усилители тормозов улучшали тягу на углах, а система регулировки тягового усилия облегчала выполнение наиболее плавного выхода из поворотов.
Стало необходимым осуществлять сбор с машины намного большего количества данных, и анализировать с большей частотой, чем раньше. Эта работа была поручена ряду более мощных и скоростных компьютеров. С ростом бортовых технологий, стала прогрессировать технология загрузки и выгрузки данных в гараж. В свою очередь, компьютерные системы на заводах стали больше и быстрее.
В то время, как началось регламентирование использования вспомогательных технологий на автомобилях, спорт способствовал росту использования компьютеров в других областях. Было обозначено начало перестройки спорта.
В наши дни Формула 1 полагается на использование интернета для передачи всего – от телеметрии до телевидения – по всему миру, со скоростью, в десятки раз превышающей скорость обычного домашнего соединения.
В 1960-ых, когда электронные системы только начинали использоваться в Формуле 1, интернет еще не был изобретен; в 1969 ARPANET, первая крупномасштабная сеть, соединила четыре компьютера в университетах Америки. По сегодняшним стандартам, эта сеть была настолько медленной, что ей понадобилось бы более пяти часов, чтобы передать трехминутный музыкальный файл с одной машины на другую.
В 2018 вы можете передать тот же объем данных с трассы Гран При Австралии в McLaren Technology Campus всего за сотые секунды!
В связи с ограничением по количеству персонала, допущенного к присутствию на событиях, и количеству оборудования, которое может перевозиться по всему миру, сейчас команды инженеров на каждой базе имеют доступ к тем же данным, что и их коллеги на треке.
Данные о телеметрии передаются в реальном времени, когда машина находится на трассе, что дает инженерам возможность вместе работать над анализом собранной информации, а также делиться данными между фабрикой и треком. Скорость в этом процессе очень важна, чтобы собрать как можно больше полезных данных за короткие, но интенсивные тренировки, которые проводятся перед Гран При.
Компьютеры, используемые в современной Формуле 1 являются бесспорно одними из лучших.
Ультрапортативные лэптопы предоставляют инженерам доступ к данным, инструментам моделирования и анализа, которые необходимы для оптимизации производительности машины к следующему мероприятию. Высокопроизводительные рабочие станции дают возможность командам на базе быстро обрабатывать сложные модулируемые ситуации, используя данные различных источников. Специальное программное обеспечение, такое как SAP HANA, позволяет инженерам обрабатывать тысячи кругов данных, осуществляя выборку информации, которая может помочь улучшить производительность машины гоночного уикенда.
Также, специально разработанные аппаратные кластеры – группы от десяти до сотни компьютеров, которые вместе работают над сложными математическими задачами – CFD системы, используемые для улучшения аэродинамической составляющей машины, а также для использования симулятора, который позволяет заниматься развитием машины, когда водитель находится не на треке.
В дополнение к физическим компьютерам все команды используют облачные вычисления: в отличии от традиционных машин, облачные компьютеры являются полностью виртуальными, работают они в массивных дата-центрах, расположенных по всему миру, а доступ к ним получается через интернет.
Когда команде инженеров необходимо решение сложной проблемы, или анализ большого количества данных, облако может предоставить тысячи этих виртуальных компьютеров, для быстрого решения задачи. Эта технология предоставляет огромную скорость и пропускную способность с вычислительными мощностями, не сравнимыми с компьютерами, находящимися на фабрике или на треке. Кроме того, через интернет могут быть организованы специальные соединения, что позволяет предоставить скоростную передачу данных между командой и облачными серверами, а также первоклассную защиту для чувствительной информации.
Инженеры Формулы 1 используют сложное специальное программное обеспечение, которое невозможно найти на домашних и офисных компьютерах.
В McLaren мы разработали свою собственную платформу для анализа данных и модуляции, которая дает каждому инженеру команды доступ к системным данным. Эта платформа объединяет доступ к огромному разнообразию данных, от машин на треке Гран При, до кругов, пройденных нашими тест-пилотами на симуляторе; от аэродинамических данных, сгенерированных в воздушном туннеле и до специализированных тестов оборудования для отдельных компонентов машины, например, сцепления, или тормозов.
В связи с тем, что все эти данные могут быть доступны одинаковым образом, новые исследовательские и аналитические инструменты могут быть легко разработаны для чрезвычайных нужд, которые могут появиться в быстро изменяющейся среде Формулы 1. Эта платформа также предоставляет крепкий фундамент для множества специализированных, высокопроизводительных приложений, предназначенных для специфических инженерных дисциплин. Практически каждая инженерная группа в команде – от подвески, тормозов и шасси, до гоночных инженеров – имеют свой собственный набор программных инструментов, который помогает им анализировать наиболее важные для них данные.
Использование компьютеров в Формуле 1 изменило лицо спорта и внесло неизмеримый вклад в инженерный процесс разработки быстрых машин. Команды продолжают расширять границы технологий модулирования, разработки и анализа, и участвовать в гонках с правильно настроенными и оптимизированными машинами.
Формула 1, как и используемые в ней компьютерные технологии и программное обеспечение, развиваются с огромной скоростью, чтобы соответствовать постоянно изменяющимся задачам проектирования и инженерной разработки.
Некоторое время назад на Хабре уже была статья про электронику в Формуле 1, я бы хотел показать более детальный анализ этого аспекта королевских гонок.
В 1950 прошёл первый чемпионат мира Формулы-1, его выиграл итальянец Джузеппе Фарина на Альфа Ромео. У него была быстрая, но тяжёлая и неповоротливая машина. Шли годы и вес машины уменьшался, они стали лучше поворачивать, тормозить, да и выглядеть тоже. Хотя, это уже дело вкусов. Наряду с машинами формулы 1 развивалась и сфера информационных технологий, начали появляться компьютеры, способные выполнять всё больше и больше операций в секунду и это способствовало их внедрению в различные сферы жизни человека. Не обошли компьютеры и формулу 1, их стали использовать повсюду: для записи времени на круге (сначала это делали специальные люди, которые с секундомером писали время в журнал для каждого пилота, каждый круг), для проектирования болида (кстати, интересный факт, до сих пор в паддоке формулы 1 остался, лишь, один инженер, которые проектирует не на компьютере, а на кульмане — гениальный Эдриан Ньюи), для проверки аэродинамических характеристик автомобиля, обработка телеметрии, для управления двигателем, зажиганием, коробкой передач и управления болидом в целом. Первую статью я бы хотел посвятить электроники, которая находится в болиде.
Итак, я начну с 2006 года, когда ФИА (Federation Internationale de l'Automobile — Международная федерация автоспорта) выбрала одного из участников чемпионата мира по кольцевым гонкам в классе формула 1 в качестве производителя и поставщика электронного блока управления болидом. Им стала команда Vodafone McLaren Mercedes, а конкретнее, подразделение McLaren electronics. И уже в 2008 году на всех болидах Формулы 1 появился ECU.
ECU (Electronic Control Unit) — это главный компьютер в машине формулы 1. Он состоит из трёх основных частей — датчики, небольшой блок вывода информации и сам главный компьютер, об его характеристиках будет написано ниже. В процессе движения болида формулы 1 меняется огромное число различных характеристик, влияющих друга на друга и самое главное на скорость движения. Не сложно догадаться, что датчики служат для сбора информации, они измеряют такие характеристики, как давления в шинах, температура резины, режим расхода топлива, температура топливной смеси, смазочных материалов, гидродинамические характеристики и многое другое. Вся эта информация, порядка нескольких сотен параметров, собирается датчиками ECU и поступает в TAG-310B или TAB-320, так называются две версии этого унифицированного блока. Остановимся на последней.
.jpg)
Все устройства с ECU TAG-310В связаны по принципу звезды.
Рабочее напряжение 7.5- 16V постоянного тока.
Оперционная система TAGOS 32-bit — это операционная система реального времени, которая реагирует на изменение любых параметров и мгновенно их обрабатывает.
Быстродействие процессора — 1700 MIPS
Память — 1 Gb Flash, 16Mb SRAM.
Рабочая температура от -10°C до +85°C.
Вибрации от 100 до 1000 Гц, в любом направлении, в течении 24 часов.
Вот что представляет из себя ECU от McLaren Electronics. Эта штука, которая весит всего 1,5 кг управляет болидом от и до. И позволяет не только записывать информацию, но и передавать её на командный мостик один раз за круг, во время проезда мимо пит-лейн. К сожалению, не смог найти точной информации о технологии передачи, но судя по всему это осуществляется через беспроводную технологию передачи данных со скоростью порядка 10-15 Мбит. Программное обеспечение для ECU разрабатывает компания Microsoft.
Рассказ получился краткий, но информации по этой сфере не так и много, т.к. Формула 1 это сражение не только на трассе, но и гонка технологий. И свои секреты не хочет раскрывать, увы, никто.
Если у вас есть какие-то вопросы, готов ответить на них в комментариях. В дальнейшем, если сообществу интересная эта тема, хочу рассказать о CFD — системы вычислительной гидродинамики и компании Ника Уирта — Wirth research.
Каждый раз, садясь за руль своего авто, представляете себя пилотом Формулы 1? На самом деле, в каждой машине есть что-то от Ferrari.
30 августа 2013
Полуавтоматическая коробка передач.
Система рекуперации кинетической энергии.
Керамические тормоза.
По своей эффективности они аналогичны обычным стальным. Однако они заметно легче и меньше зависят от температуры. То есть они заметно безопаснее. Кстати, сейчас в F1 все активнее применяют карбон. Пока что эта технология только отрабатывается, но высока вероятность, что скоро мы услышим сначала о специальных версиях обычных машин с карбоновыми тормозами, а затем уже они станут обыденностью.
Антипробуксовочная система.
Впервые представленная командой Ferrari в 1990 году, система была запрещена в 1994-м, как слишком сильно влияющая на команды пилота и сглаживающая его ошибки. Но именно это и требуется в серийных авто (все эти АБС и им подобные аббревиатуры), и сегодня даже бюджетные машины снабжаются ею. А в Евросоюзе с 2004 года эти системы стали даже обязательными.
Спойлер и антикрыло.
Понятно, что аэродинамика играет ключевую роль в скорости и экономичности всех авто без исключения. Но аэродинамика гоночных автомобилей настолько экстремальна, что воспроизводить ее в серийных машинах невозможно по соображениям безопасности. Но пара старых находок все же появляется на дорогах, обычно в виде тюнинга. Например, антикрыло, увеличивающее прижимную силу на высоких скоростях. Сейчас Ferrari предлагает новую концепцию аэродинамического кузова. Пока что она обкатывается на LaFerrari (F70).
Композитный монокок.
Управление на руле.
Почти все взрослые люди еще помнят, как на руле автомобиля была единственная (большая) кнопка — подача звукового сигнала. В F1 такая роскошь невозможна, поскольку в сверхтесном коконе пилота разместить элементы управления можно только на руле, и сегодня их несколько десятков. Вдохновленные этим примером, производители серийных авто тоже стали добавлять на руль кнопки. Все началось с управления автомагнитолой, но появление бортовых компьютеров дало новый толчок процессу, и сегодня на руле находится целая батарея кнопок, обычно ответственных за общение с бортовым компьютером. Более ответственную задачу решает система Manettino от Ferrari. Она вдохновлена рулями F1 и позволяет управлять режимами двигателя и подвески.
От коробки передач до производства зубной пасты.
В старые добрые времена, о которых сейчас принято ностальгировать, «Формула-1» была настоящим флагманом технического прогресса автопрома. И теперь эти самые зверские болиды прошлого можно найти на обычных дорогах, пусть не целиком — но хотя бы по частям. Если начать разбирать среднестатистический автомобиль — даже там можно найти немало деталей, пришедших из «Ф-1». Не говоря уже о премиальных моделях или других, вовсе неожиданных сферах. Удивительно, как водители прошлого обходились без всего этого?
Автоматическая коробка передач
Первый шаг к автоматической коробке был сделан еще в далеком 1968 году, когда «Уильямс» начал разработку последовательной коробки (когда для переключения передачи нужно дернуть рычаг вверх или вниз для более высокой или более низкой соответственно). Первые прототипы выходили крайне ненадежными, и разработка затянулась на целые двадцать лет.
Работу над проектом ускорила «Феррари», которая в 1989 году представила машину F1/89 за авторством гениального конструктора Джона Барнарда. «Уильямсу» ничего не оставалось, кроме как представить свою версию коробки уже в 1991 году. И – проиграть чемпионат «Макларену» из-за ужасной ненадежности решения на первых Гран-при. Так что неудивительно, что впервые в серию пошла именно версия «Феррари» – спустя восемь лет в автомобиле F355 F1. А в 2008 году на основе формульных технологий «Фольксваген» представил электро-гидравлическую систему двойного сцепления — важнейшую часть роботизированной коробки передач.
Дисковые тормоза
Машина, понятное дело, не может существовать без тормозов. Вот только с ростом скорости и мощности авто ленточные и барабанные тормоза не справлялись со стабильной нагрузкой и сбоили. Что приводило к авариям, смертям, да и вообще ограничивало дальнейшее развитие автопрома.
Неудивительно, что пионерами в этой области снова выступила «Формула-1». Гоночной серии с максимальными скоростями требовалось принципиально новое решение, и его изобрели. Этим решением и стали дисковые тормоза (современными вариациями которых мы пользуемся и по сей день).
Впервые эта система была установлена в далеком 1951 году на машину «БРМ» Type 15. Команда приняла участие далеко не во всех заездах сезона — но усилиями Реджа Парнелла взяла четвертое и пятое места. Однако истинную пользу от изобретения смогли получить в «Ягуаре». В 1953 году они поставили улучшенную систему на C-Type, участвовавший в «Ле-Мане», и одержали победу. После этого появление дисковых тормозов в серийном производстве было лишь вопросом времени. И в 1955 году «Ситроен» сделал это на автомобиле DS.
Зеркала заднего вида
И этот, казалось бы, нехитрый аксессуар породили именно гонки. Точнее говоря, Гран-при «500 миль Индианаполиса». И пусть тогда «Формулы-1» еще не существовало и в проекте — но затем при ее основании «500 миль» вошли в календарь с первого же сезона. Пусть это послужит основанием для допущения того, что «Формула» могла бы приложить руку к этому изобретению, если бы уже была запущена в 1911 году. Именно тогда официально впервые применили зеркала заднего вида — на машине Marmon Model 32 Wasp.
Вскорости это изящное решение по предотвращению аварий стало частью рекомендаций, а после — и требований по безопасности в уже оформившихся гоночных сериях и «Ле-Мане». В серийное производство перекочевало после того, как в 1921 году Элмер Бергер запатентовал изобретение и установил первую партию на автомобили своей компании.
Антикрылья и прочие аэродинамические элементы
Все эти красивые обвесы, которые ставят на серийные автомобили, чтобы создать агрессивный спортивный дизайн, тоже пришли из «Формулы-1». Ведь там вопросом аэродинамики занимались чуть ли не с самого начала гонок. Но идея упросить эти элементы и установить их на автомобили для красоты не могли прийти в голову кому-то, кроме американцев.
В 60-е начался рассвет серии NASCAR, в которой принимали участие стоковые автомобили. И тогда же конструкторы начали искать не слишком затратные способы улучшить свою технику и превзойти конкурентов. Их взор обратился на «Формулу-1», где за счет правильной аэродинамики получали серьезный прирост в скорости. Инженеры скопировали некоторые элементы типа спойлеров, юбок и некоторых антикрыльев на машины NASCAR — но необходимо было и в серийном производстве выпускать автомобили именно такими, чтобы допустить изменения к гонкам. Популярность серии росла год от года, и продажи машин со схожим дизайном росли соответственно. В какой-то момент эти элементы стали общепринятым стандартом.
Новые материалы и монокок
Современные болиды «Ф-1» сделаны из углеродного волокна. Этот материал чрезвычайно легкий и прочный даже по сравнению с авиационным алюминием, а потому способен сделать машины крепче и безопаснее. Но он очень дорог — а потому его ставят только в суперкары типа «Макларен» F1. Который, выйдя в 1996 году, стал первым автомобилем с карбоновым кузовом. Однако в широкое серийное производство эта технология еще не попала. Но это только пока.
Легендарный формульный конструктор, южноафриканец Гордон Марри, автор легендарного «Макларен» MP4/4 и других болидов, на которых Айртон Сенна и Ален Прост выясняли отношения (кстати, «Макларен» F1 сконструировал тоже Марри) уже давно сражается за запуск этой технологии в массовое производство. Он на основе формульных технологий разработал новый способ изготовления автомобилей из композитных материалов, снижающий загрязненность процесса на 60 процентов. При этом размер завода и инвестиций для запуска составляет всего 20 процентов от традиционного. В чем секрет? В создании автомобиля из прессованных композиционных материалов, которые объединены с трубчатой стальной рамой, по формульному принципу монокока — правда, без карбона. Но машина в любом случае выходит легче и дешевле стандарта. На данный момент команда Марри собрала 50 млн долларов инвестиций.
Активная подвеска
Первый прототип данной технологии впервые появился на болиде «Лотус» в 1985 году. Том самом, которым управлял Айртон Сенна во второй сезон в «Формуле-1». Подвеска здорово улучшала поведение машины при разгоне, торможении и прохождении быстрых виражей. Она настолько впечатлила всех, что команды бросились воссоздавать ее одна за другой, но не только на гоночном треке.
В 1990 году был представлен первый автомобиль с полностью активной подвеской – Infiniti Q45 FAS. Система оказалась не самой дешевой, и стала использоваться в основном для машин бизнес-класса. Но тенденции к проникновению самых высоких технологий в эконом-сегмент ради прекращения стагнации мирового авторынка позволяет надеяться на более широкое использование технологии.
Повышение эффективности двигателей
А теперь поговорим немного о современных технологиях. Нынешний регламент силовых установок в «Формуле-1» продвигает гибридную составляющую двигателей. И за эти несколько лет доминирования «Мерседеса» тепловая эффективность этих агрегатов повысилась с 29 до 45 процентов. Глава соответствующего отделения штутгартцев Энди Кауэлл рассказал о том, что внутри компании уже появилась идея двухцилиндровых установок с турбонаддувом и MGU-H и MGU-K на борту, которые будут работать по принципам двигателей из «Формулы-1».
Первый прототип планируется собрать для следующего поколения «Мерседеса» С-класса. Причем по оценкам Кауэлла совмещение формульных технологий, ограниченных регламентом, и стандартных серийных может вылиться в двигатель с 54-процентной тепловой эффективностью — это самый настоящий прорыв в автомобилестроении. Нужно ли удивляться, что технология развивается в недрах компании, представившей лучший формульный двигатель — и завершившей 2016 год с рекордными продажами более 2 млн автомобилей.
ERS-подобные технологии
Система рекуперации кинетической энергии (KERS) поначалу вызывала много споров из-за ее немалой цены и невысокой надежности. Однако ее появление действительно продвинуло технологии вперед. Команда «Уильямс» уже в 2011 году стала поставлять свои системы накопления энергии в колесах для «Порше» и «Ауди». В 2014-м произошел выход на еще более масштабный рынок: система по рекуперации энергии при торможении начала тестироваться в парке лондонских автобусов и адаптироваться для трамваев.
Но если вести разговор именно об автомобилях, то и в них тоже начинают встречаться системы, до боли напоминающие ERS принципом работы. А «БМВ» для своей i8 закупают те самые электромоторы, которые превращают тепловую энергию в электрическую, и вообще используют похожую на формульную гибридную концепцию двигателей. Причем развитие модели от концепта до первого серийного образца, а затем и производства подтолкнуло как раз появление надежных высоких технологий в «Формуле-1». Они оказались довольно простыми в адаптации к дорожным автомобилям.
Системы, использующиеся при пит-стопах
Не только непосредственно автомобильные детали кочуют из «Формулы-1». Пионером в торговле технологиями стала команда «Макларен».Достигнув результата в 2 секунды на проведения пит-стопа, эта компания продвигает идею скоростного ремонта на разных автоматизированных конвейерах. Эту философию Джефф Макгрет, директор Mclaren Applied Technologies, формулирует так: «Если мы можем сменить четыре покрышки на формульной машине за пару секунд, почему на фабриках замена какого-то элемента должна длиться несколько часов?»
Впервые новые системы были внедрены на завод по изготовлению зубной пасты в 2011 году. Они стандартизировали все элементы и путем расчетов и планирования снизили время простоя при ремонте с 39 минут до 15. Что гарантирует компании 20 млн дополнительных тюбиков пасты в течение года.
Телеметрия — в медицину
Но на этом «Макларен» не ограничил продвижение формульных технологий. В 2012 году детская клиника в Бирмингеме получила программное обеспечение от английской команды, разработанное для отслеживания состояния пилотов и болида.
По мнению экспертов, сама по себе программная составляющая подверглась совсем незначительной доработке и может быть безболезненно встроена в практически любую IT-систему. При этом система имеет колоссальный медицинский потенциал: скорость обработки огромного количества данных с более 130 датчиков впечатляет и справляется с задачами намного лучше любой существующей медицинской аналитической системы.
Доктор Хизер Данкан, работник клиники: «Вместо температуры шин и прочих данных мы сможем более эффективно контролировать другие параметры, такие, как частоту сердечных сокращений, дыхание и насыщение кислородом. Но в остальном это та же система, что и в гонках». Вполне может быть, что новое программное обеспечение поможет совершить революцию и в терапии.
Читайте также: