Техника. Преимущества «умной» тормозной системы McLaren
В мире Формулы-1 технологические инновации зачастую определяют успех команды на трассе. Сейчас внимание всего паддока приковано к McLaren, чья способность эффективно управлять температурой задних шин стала ключевым фактором их превосходства. Особый интерес вызывает уникальная система охлаждения тормозов, которая, как выяснилось, полностью соответствует регламенту, но при этом обеспечивает команде серьезное преимущество перед конкурентами.
Главный вопрос соперников McLaren
Главный вопрос, который мучает соперников McLaren в Формуле-1 – почему их болид MCL39 так хорошо управляет температурой задних шин.
Хотя однозначного ответа нет, очевидно, что причина кроется не в одном конкретном элементе, а в комбинации факторов: аэродинамической платформе, кинематике подвески и тактике рекуперации энергии.
Как объяснил главный инженер Red Bull Пол Монаган о задаче своей команды сократить отставание от McLaren в управлении шинами:
Внимание к тормозам
Одним из наиболее интересных элементов, связанных с преимуществом McLaren, которые обсуждались в последние недели, стала их тормозная система и её вклад в контроль температуры задних шин.
Интерес к этой теме особенно усилился, когда Red Bull получила (от сторонней организации) тепловые снимки задних тормозных барабанов, предположительно сделанные во время пит-стопов на Гран-при Японии. Предположения о том, что тормозные барабаны McLaren работают значительно холоднее, чем у других команд, породили бурные разговоры о возможных хитростях.
Быстро распространились различные теории – включая версии о том, что McLaren использует особое углеволокно для барабанов, позволяющее пропускать холодный воздух к ободам колес, применяет материалы с фазовым переходом для изменения внутреннего потока воздуха или даже подает пар внутрь барабанов, что было бы строго запрещено, поскольку «жидкостное охлаждение тормозов запрещено» по правилам.
В паддоке даже ходили ошибочные слухи о том, что FIA обнаружила нечто подозрительное на болиде McLaren и конфисковала детали в начале сезона, что объясняло, почему команда не доминировала так, как многие ожидали, в Бахрейне и Саудовской Аравии. Этот слух был решительно опровергнут FIA.
Действительно, разговоры о том, что McLaren делает что-то за пределами регламента – как ранее, так и сейчас – были полностью разбиты в Майами.
Во-первых, жара на Hard Rock Stadium помогла команде одержать самую убедительную победу в сезоне – Оскар Пиастри финишировал более чем на 35 секунд впереди первого не-McLaren, показав, что их форма не изменилась с начала кампании.
А затем, как впервые сообщил The Race, многочисленные проверки, проведенные FIA на тормозах McLaren – включая более детальную инспекцию в воскресенье вечером в Майами – подтвердили, что всё, что они делают, полностью соответствует правилам.
Сообщение от FIA предельно ясно: конструкция McLaren просто умная.
Внимание к деталям
После одобрения FIA и масштаба победы в Майами, показавшей, что потенциал начала сезона остался нетронутым, руководитель команды McLaren Андреа Стелла открыто рассказал после той гонки о том, как команда целенаправленно работала над улучшением управления шинами специально для MCL39.
Одной из областей того, что он назвал «очень целенаправленной инженерной работой», было изменение концепции задних тормозов.
И хотя никто за пределами McLaren не может быть уверен, что именно сделала команда, тщательный анализ происходящего внутри их тормозного барабана может дать хорошие подсказки о внимании к деталям, которое может быть ключом к пониманию их преимущества.
Ключевой элемент, который команды пытаются улучшить в этой области – максимальное использование воздушного потока, который разрешено направлять в тормозные воздуховоды.
Как сказал исполнительный технический директор Alpine Давид Санчес об этой области болида (дизайн его команды можно увидеть ниже):
«Мы делаем понемногу всего в этом очень маленьком пространстве. С одной стороны, вам действительно нужно охлаждать тормоза. Но учитывая, что тормоза нагреваются до 600-800°C, вы действительно пытаетесь предотвратить передачу этого тепла к ободу и шинам, или вы пытаетесь контролировать этот тепловой поток».
«Это и есть вся инженерная задача – просто контролировать этот путь тепла».
«По сути, вы хотите использовать минимальное количество воздуха для охлаждения тормозов и максимально возможное для охлаждения всего остального».
Подсказки от дизайна McLaren
Команды используют различные решения, чтобы лучше изолировать тепло, излучаемое от тормозных дисков, и вывести его через заднюю часть болида, чтобы не нагревать обода колес – что в результате приводит к нагреву шин.
Но внимательный взгляд на задние решения по всей стартовой решетке указывает на то, что McLaren, возможно, наиболее сложна с точки зрения того, как она это делает – как показывает сравнительное изображение с другими командами ниже.
В то время как другие команды стремились помочь с охлаждением тормозных дисков или суппортов, в большей или меньшей степени оставляя элементы открытыми, McLaren, похоже, довольно агрессивно закрыла их – скорее всего, используя углеволокно с керамическим покрытием для облегчения этого процесса.
Затем она создала сложные пути потока от тормозных воздуховодов, которые помогают создать охлаждающий эффект, которого она добивается.
Некоторые из них находятся внутри каналов, которые можно увидеть, и, хотя мы не можем быть полностью уверены в том, как они настроены, мы можем дать обоснованное предположение о том, что происходит.
Желтый канал, по-видимому, подает воздух к внутренней стороне тормозного диска, где также может быть какой-то датчик.
Светло-синий канал, кажется, подает воздух к низко расположенному суппорту.
Темно-синий канал выглядит как подающий воздух к внешней стороне тормозного диска.
Но затем вокруг всего этого – что позже будет заключено внутри барабана, есть еще один слой холодного воздуха, поступающего через отдельный канал. Это можно увидеть на зеленом участке, который показывает, как это охватывает всё.
Этот воздух поступает из вентиляционного отверстия, которое, похоже, было расширено для этого сезона – на основе сравнительного изображения с дизайном McLaren 2024 года, которое можно увидеть ниже.
Этот циркулирующий слой холодного воздуха минимизирует любую передачу тепла между дисками и корпусами суппортов и самим ободом колеса.
В дополнение ко всей детальной инженерной работе с точки зрения направления воздушного потока, который поступает, также есть прочная концепция того, как воздух выходит.
Крупный план выпускных отверстий (ниже) подчеркивает, насколько McLaren скрупулезна в своем дизайне здесь с индивидуальными каналами, дизайн которых отличается от конкурентов.
Охлаждение – это не только попытка нагнетать больше воздуха в систему. Это также создание лучшего выхода с низким давлением для протягивания этого охлаждающего потока через систему.
Внутренний датчик
Еще одним интересным аспектом, который, по-видимому, уникален для McLaren, является использование датчика, который можно увидеть в верхней части изображения (обозначенного фиолетовой стрелкой) и к которому прикреплена силиконовая воздушная трубка.
Скорее всего, используемый на тренировках, это датчик, к которому команда имеет доступ с внешнего барабана через отверстие, которое затем нужно заклеить лентой во время квалификации и гонок.
Это потому что, хотя она может делать то, что хочет на тренировках и использовать этот датчик, для соответствия правилам на остальную часть уикенда правила предписывают:
Хотя нет точных данных, что делает этот датчик, вероятно, это какой-то датчик давления или потока, который мог бы измерять внешний воздушный поток, действующий в качестве изолятора, чтобы гарантировать, что температуры находятся под контролем.
Это гарантирует, что давление правильное, и что горячий воздух выталкивается из задней части тормозов и не остается внутри дольше, чем необходимо.
Использование давления внутри барабанов – это то, с чем McLaren, как известно, пришлось разобраться после проблем, с которыми команда столкнулась в начале сезона 2022 года, когда у нее возникли проблемы с тормозами на Гран-при Бахрейна того года.
Говоря в то время о том, что произошло, тогдашний технический директор Джеймс Ки сказал:
«По сути, это был дисбаланс давления в системе, который мы не обнаружили ни теоретически, ни в наших повторных тестах».
«В итоге вы получали давление внутри воздуховода, которое иногда потенциально превышало поток в воздуховод».
«По сути, оно либо полностью прекращалось, либо даже давало обратный поток, так что вы пытаетесь охладить диск действительно горячим воздухом».
Решая эти проблемы, понимание McLaren о динамике, действующей внутри барабана, значительно продвинулось – и это, возможно, заложило основу для того, чтобы они были так далеко впереди конкурентов прямо сейчас.
Тормозная система McLaren кажется случаем хорошей основательной инженерии, решающей основную проблему, с которой сталкиваются все команды.
На основе изображений, которые мы видели, кажется, что McLaren просто делает лучшую работу по охлаждению, чем другие.
Даже до того, как она устанавливает тормозной барабан (пылесборник) на все это, очевидно, что вы не можете видеть никаких чрезмерно нагретых компонентов.
Все покрыто воздуховодами различных размеров – включая диск и суппорт. Это показывает, что команда сосредоточилась на возможности контролировать все высокотемпературные компоненты внутри этих воздуховодов, а не просто позволять всему генерировать свою температуру, а затем смотреть, что происходит.
Подача дополнительного холодного воздуха между этими закрытыми элементами и пылесборником поможет улучшить изоляцию между очень горячими компонентами и поверхностью обода, но это не единственный ответ на вопрос, что делает McLaren, поскольку все это просто часть общего пакета.
Для меня большая вещь – не вводить столько тепла в систему с самого начала. Это может означать использование немного более высокого процента электрического торможения от задней оси при торможении, чем у других команд.
Высокий процент подвески с антиклевком и антиподъемом, который она использует, плюс геометрия боковой подвески дадут задним шинам более постоянное пятно контакта.
И, лучше контролируя высоту центра тяжести, McLaren не разгружает заднюю шину так сильно при торможении. Это также помогает снизить температуру задней шины, обеспечивая лучшее сцепление.
Добавьте все детали, которые McLaren делает с охлаждением тормозов, к факту, что из-за своих механических решений она не вводит столько тепла в свои шины, и все приобретает эффект снежного кома.
Более стабильная задняя часть означает, что шина работает намного холоднее. И если вы не вводите столько тормозной температуры в неё, все просто складывается.