Современный болид «Формулы-1» — сложное высокотехнологичное изделие, состоящее из примерно 15—16 тыс. отдельных компонентов. Для разработки каждого его элемента используется система автоматизированного проектирования (CAD), а для их изготовления — автоматизированное производство (CAM). В отличие от большинства гоночных серий вроде «Формулы-2», где используются, по сути, одинаковые машины, или «Формулы-Е» со стандартным шасси, каждая команда «Формулы-1» создает свой уникальный болид. Но без унифицированных компонентов все же не обходится, причем их доля за последние годы выросла — с 2022 года, например, команды используют стандартизированные ступицы и аэродинамические колпаки, закрывающие с внешней стороны диски колес.

Разработка болида ведется командами к каждому новому сезону. И в отличие от обычной серийной модели автомобиля, которая конструктивно остается неизменной, формульный болид постоянно совершенствуется — на протяжении всего сезона, от гонки к гонке.

Когда начинается создание болида?

На разработку автомобиля «Формулы-1» уходит гораздо больше времени, чем вы думаете. Лучшие команды фактически начинают работу над новыми машинами более чем за год до старта нового гоночного сезона. Например, к созданию болида 2022 года команда Ferrari приступила в последние месяцы 2020-го.

Процесс начинается с того, что группы инженеров и технологов определяют основные технические параметры вроде размера колесной базы и характеристик силового агрегата, а также изучают отзывы гонщиков о болиде, за рулем которого те выступают в текущем сезоне. На раннем этапе в работе участвует и отдельная команда, оценивающая внедрение тех или иных новшеств (например, по части аэродинамики или гибридной силовой установки) и общие подходы к разработке машины.

По мере приближения старта нового сезона внимание команды постепенно смещается с доработки и модернизации актуального проекта на разработку новой машины — все больше и больше конструкторского персонала переключается на работу над будущим болидом.

Проектирование

По самым скромным подсчетам, для постройки современного формульного болида необходима команда от 500 до 1000 человек. Разработка начинается в конструкторском бюро, где инженеры-технологи с помощью систем автоматизированного проектирования (CAD) создают сложные 3D-чертежи новых деталей (за день число таких «набросков» может исчисляться сотнями).

Различные подгруппы дизайнеров и проектировщиков занимаются разными техническими аспектами будущей машины — такими как трансмиссия, электроника, механические компоненты и аэродинамика, а также изготовление композитных деталей и конструкций. Созданные с помощью CAD модели и чертежи компонентов преобразуются в инструкции для системы автоматизированного производства (CAM) — программно-вычислительных комплексов для раскроечных и токарно-фрезерных станков с ЧПУ.

Аэродинамика — одна из самых важных областей, и команды обычно имеют 3—4 отдельные группы, каждая из которых занимается различными вопросами, связанными с течением и распределением воздушного потока вокруг машины, его взаимодействием с отдельными частями болида. Они предлагают идеи и концепции для дальнейшего тестирования средствами CFD (вычислительная гидродинамика), что позволяет подробно визуализировать течение воздушного потока и понять, приносит тот или иной компонент ожидаемую отдачу. Полученные с помощью CFD данные затем используются во время испытаний в аэродинамической трубе.

Сейчас существуют ограничения на количество времени, которое может быть потрачено на CFD и в аэродинамической трубе, — в зависимости от позиции команды в Кубке конструкторов по итогам предыдущего сезона. То есть в следующем году у команд-аутсайдеров времени для аэродинамических тестов будет больше, а у лидеров, соответственно, меньше.

Карбоновое производство

Около 80% всех компонентов и частей болида изготавливается из композитных материалов. Основным материалом является углеродное волокно. Маты из углеродной ткани, пропитанные связующей смолой, поставляются в огромных рулонах на производственные участки по изготовлению композитов.

Это помещения, где давление воздуха, влажность и температура строго контролируются, а работники постоянно носят чистую спецодежду, поскольку любые примеси, попавшие в деталь, могут привести к браку. В команде McLaren, например, над изготовлением композитных деталей работает 130 человек, а более мелкие команды передают этот производственный процесс сторонним компаниям.

Маты из углеродной ткани разрезаются, и рабочие вручную укладывают слои в элементы нужной формы. Затем идет обработка в автоклаве под высоким давлением — высокая температура расплавляет смолу между углеродными нитями, после чего она затвердевает, формируя готовую деталь.

Сборка и тестирование

Прежде чем детали и компоненты окажутся в болиде, все они помещаются под микроскоп, причем в буквальном смысле. Каждая деталь проходит так называемый неразрушающий контроль (NDT) с использованием рентгеновских или ультразвуковых методов тестирования качеств материала, контроля резьбы, проверки наличия дефектов. Для контроля геометрических размеров с точностью до микрона используются координатно-измерительные машины и лазерное сканирование.

Перед окончательной сборкой болида все узлы и агрегаты проверяются на динамических стендах — такие испытания соответствуют реальным условиям на трассе. После этого начинается фактическая сборка болида, которая занимает около недели. Силовая установка, топливная система, гидравлика, трансмиссия, система охлаждения и прочие узлы крепятся к монококу, который является основой болида. Перед сертификацией монокок проходит краш-тесты FIA, включающие фронтальный, задний и боковой удары и тест на опрокидывание.

Затем навешиваются кузовные элементы, и болид совершает свой первый выезд на трассу — разработчикам необходимо убедиться в том, что все собрано правильно и работает должным образом, проверить функционирование всех систем машины. Обычно первая обкатка проводится командами зимой перед стартом нового сезона в рамках съемочного дня, когда разрешается проехать не более 100 км. Спустя несколько дней начинаются полноценные предсезонные тесты.

Сколько же стоит болид «Формулы-1»?

В 2022 году расходы команд ограничены на уровне 140 млн долларов за сезон, а в 2023-м они снизятся до 135 млн. Эта сумма покрывает все расходы на эксплуатацию болида (разработка, модернизация, ремонт) и не включает расходы на маркетинг, зарплаты гонщиков и топ-менеджмента команды. Причем с учетом инфляции и возросших транспортных расходов некоторые команды в этом году могут потратить более 145 млн долларов.

Точная стоимость самого болида не поддается оценке. Большинство экспертов сходится в том, что с учетом всех используемых компонентов и деталей он стоит от 13 до 15 млн долларов. Гибридный силовой агрегат — самая дорогая часть, которая обходится примерно в 7,5 млн. Только на изготовление одного мотора V6 с турбонаддувом (без учета гибридного довеска) необходимо без малого 5 млн.

Далее по дороговизне идут углепластиковый монокок и шасси, стоимость которых может превышать 1,2 млн долларов. Такая сумма обусловлена в том числе затратами на исследования и разработку шасси, которое инженеры стремятся сделать как можно более легким и при этом максимально прочным.

Около 1 млн долларов необходимо на коробку передач, которая должна быть сверхпрочной, выдерживать высокие нагрузки и обеспечивать быструю смену скоростей. Еще на 3—4 млн потянут топливный бак, система Halo, гидравлика, электроника и тормозная система, которая должна выдерживать нагрев до 1000 градусов. Стоимость комплекта переднего (включая носовой обтекатель) и заднего крыла (а их нужно много!) может достигать 250 тыс. долларов. Наконец, одно только рулевое колесо с множеством кнопок, переключателей и сложными электронными компонентами стоит более 50 тыс. долларов.

Шины же относительно недороги — около 2000 долларов за комплект. Хотя если учесть, что во время каждого Гран-при команда использует 20 комплектов (13 «сухих», 4 промежуточных и 3 дождевых), то получается 40 тыс. долларов за каждый гоночный уик-энд. Аварии в «Формуле-1» не редкость, поэтому командам вдобавок необходимо учитывать и затраты на ремонт болидов.

---

Auto.Onlíner в Telegram: обстановка на дорогах и только самые важные новости

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ng@onliner.by