Tehnica F1 - Așa funcționează frânele unui Formula 1
26 august 2019 - 17: 30h 24 min. citind
Este un element cheie în performanța unei mașini și este influențat de mai mulți parametri.
În acest articol trecem în revistă exhaustiv singularitățile unui sistem complex care face din Formula 1 ceva unic.
Frânele au o prioritate ridicată pentru echipele de Formula 1. Dacă nu au performanțe optime sau sunt folosite greșit de un șofer, acesta poate fi costisitor, atât pentru timpul turului, cât și pentru poziția pistei. Pe de altă parte, asigurarea maximizării potențialului de frânare a mașinii și adaptarea setărilor de frână la caracteristicile specifice de virare pot îmbunătăți semnificativ performanța acesteia.
De ce frânarea este atât de importantă în F1?
Frânarea este primul element în faza de virare. Dacă mașina nu decelerează în punctul corect și cu presiunea corectă pe pedală, va compromite fazele rămase: atingeți vârful, urmați linia corectă, aduceți viteza optimă la curbă și controlați puterea la ieșire. Aceasta poate avea un impact mare în timpul turului.
Frână prin sârmă, cel mai recent puzzle F1
Cum funcționează sistemul de frânare?
Face acest lucru într-un mod similar cu o mașină convențională. Deci, cum funcționează mai exact sistemul? Când călărețul calcă pedala de frână, acesta comprimă doi cilindri mașini de frână, unul pentru roțile din față și unul pentru roțile din spate, care generează presiune de fluid. În partea din față, sistemul este foarte simplu: presiunea fluidului este livrată direct la etrierele de frână din față. În interiorul fiecărui etrier, șase pistoane țin tampoane pe disc și această frecare este cea care încetinește mașina. În spate, lucrurile sunt mult mai complexe.
Cum funcționează sistemul în spate?
În spate, roțile pot fi decelerate de trei surse separate: frecare de la frâne, rezistență de la motorul rotativ numit „frână de motor” și, în cele din urmă, frânare electrică rezultată din recuperarea energiei de către motorul electric. Hibrid MGU -K. Deși pilotul poate regla fiecare dintre aceste efecte independent pe volan, atunci când apasă pedala de frână cele trei sisteme funcționează împreună prin sistemul Brake By Wire (BBW) pentru a oferi călărețului frânarea pe care a solicitat-o.
„Cu cât semnalul este mai mare, cu atât ECU va trimite mai agresiv cerințele celor trei sisteme din spate (etriere de frână, frână de motor și MGU-K)”
Când pilotul apasă pedala, presiunea fluidului generată în circuitul de frânare din spate este captată de un senzor electronic de presiune. Semnalul de la acest senzor reprezintă cererea generală de frânare spate și este transmis unității de control electronic (ECU), unde devine o serie de comenzi pentru a frâna partea din spate a mașinii. Cu cât conductorul apasă mai tare, cu atât semnalul este mai mare. Cu cât semnalul este mai mare, cu atât ECU va trimite mai agresiv solicitările către cele trei sisteme din spate (etrierele de frână, frâna de motor și MGU-K) pentru a asigura frânarea solicitată. ECU își distribuie eforturile către cele trei sisteme în funcție de modul în care echipa a configurat mașina, modificată de modul în care șoferul a reglat setările comutatorului de pe volan.
De ce sistemul din spate este mult mai complex?
De ce am vrea să folosim un cilindru principal hidraulic pentru a genera presiune care este preluată de un senzor de presiune pur și simplu pentru a genera un semnal electronic de cerere către un ECU? De ce să nu simplificăm mult măsurând poziția pedalei de frână pentru a obține un semnal electronic de solicitare? De ce ne-am dori să avem un sistem de frânare spate care să arbitreze între trei sisteme separate atunci când am putea folosi pur și simplu frânele convenționale ca o mașină normală? Răspunsurile la aceste întrebări sunt împărțite în două domenii: siguranță și performanță.
Odată ce v-ați angajat să utilizați un sistem Brake By Wire pentru a controla frânarea din spate, trebuie să vă asigurați că există un de rezervă sigur în cazul în care sistemul eșuează. De aceea, acțiunea pedalei pilot este utilizată pentru a produce presiune hidraulică într-o conductă de frână. Dacă sistemul BBW nu reușește vreodată (și există un set de senzori și o rutină de calcul dedicată continuu verificării integrității sale), atunci este imediat ocolit și presiunea generată de piciorul călărețului trece direct la etrierele de frână spate ca în mod normal mașină. Întrebarea mai interesantă este de ce un sistem Brake By Wire ne oferă performanța pentru a justifica o astfel de complexitate.
Ce beneficii de performanță oferă sistemul Brake By Wire?
Când petreceți timp cu un șofer ascultându-l vorbind despre mașină, unul dintre cei mai frecvenți termeni la care se va referi este „stabilitatea frânării”. Șoferii își doresc frâne care să aibă o performanță bunămusca„(decelerare inițială bruscă atunci când călcă pe pedală), doresc o decelerare puternică fărădecolorare", vor unul bun"senzaţie'(fel de răspuns previzibil, împingeți mai tare = opriți mai mult, împingeți mai puțin = opriți mai puțin).
Dar, mai presus de toate, vor o stabilitate bună la frânare. Spre deosebire de mușcătură, decolorare și simțire, ceva ce toți șoferii vor putea înțelege, este mult mai dificil să înțelegem ce înseamnă un șofer când vorbește despre „stabilitate la frânare'. Acest lucru se datorează faptului că nu folosim frânele în același mod ca și piloții de curse.
Suspendarea unui Formula 1
Când folosim frânele pe o mașină de drum, de obicei îndreptăm drept înainte și rareori le împingem suficient de tare pentru a aduce anvelopele aproape de activarea sistemului de frânare antiblocare. Piloții de curse funcționează într-un loc foarte diferit. De fiecare dată când lovesc frâna, vor să încetinească cât de repede permite mașina. Aceasta înseamnă că împing frânele până la punctul în care se blochează anvelopele, la fiecare colț, la fiecare tură. De asemenea, acestea nu lovesc doar frâna atunci când mașina este în linie dreaptă. Îi cuplează de la capătul dreptului, continuă să facă acest lucru în timp ce se întorc și, în cele din urmă, eliberează frânele chiar la vârful virajului, cu o clipă înainte de a începe să aplice puterea pentru ieșirea din viraj. În tot acest timp, frânele sunt aproape la fel de importante ca și volanul în controlul direcției spre care mașina arată.
În timpul acestei manevre, dacă lucrurile merg bine, atunci mașina este susținută cu toate cele patru roți chiar la limita derapajului, dar fără a se abate de la linia liniei, șoferul vrea să urmeze în jurul curbei. Dacă lucrurile merg puțin mai puțin bine, atunci roțile din față pot începe să alunece puțin mai mult decât roțile din spate, oferind călărețului subtraversează care nu permite rotirea. Dacă lucrurile sunt mai puțin bine, atunci ar putea fi roțile din spate care alunecă mai mult decât roțile din față, iar dacă alunecă prea mult, mașina va începe să se rotească.