Нагрузкой в 10-20 тонн.
В «Формуле-1» сейчас самая напряженная зима с 2013-го – и дело не только в объявленном Международной автомобильной федерации расследовании финала сезона, но и в подготовке машин по революционному регламенту. Гонщики уже вышли из отпусков и засели в симуляторы – для изучения изменений, подготовке базовых настроек для тестов (стартуют 23 февраля тремя сессиями в Барселоне) и выборе основных деталей для испытаний на треке во время съемочных дней.
Однако как бы инженеры ни корпели над моделями в программах вычислительной гидродинамики и аэротрубах, на трассу машину не выпустят без прохождения омологации шасси в ФИА. Процедура впервые стала обязательной в 1985-м, требования к крэш-тестам ужесточали каждый год, а после смертельных аварий Айртона Сенны и Роланда Ратценбергера в 94-м правила пришли к запросу на «ячейку безопасности» – примерно ее же в виде монокока в шасси используют и сегодня.
Гибель Сенны изменила «Ф-1»: новые шлемы, системы защиты пилотов и переделанные легендарные автодромы
Только теперь ФИА допускает машины на треки лишь после преодоления сразу десяти крэш-тестов! А правила их прохождения занимают в техническом регламенте целых 13,5 страниц с детальным описанием «что, как, куда и с какой силой».
Тем не менее, несколько команд уже прошли крэш-тесты: к примеру, «Феррари» и «Хаас» похвастались омологациями в соцсетях, а «Мерседес» и «Альпин» даже опубликовали записи со звуками моторов.
«Мерседес» первым запустил болид новой эры «Формулы-1». Послушайте, как он ревет
Но как же именно проходят крэш-тесты? Что именно проверяют? Почему их так много? Пристегните ремни – отправляемся в мир разбитого во славу безопасности карбона.
Крэш-тест монокока гонщика на лобовой удар
Первый тест выглядит примерно вот так: структуру ввозят в твердую преграду и потом изучают последствия столкновения.
(на видео машина «Формулы-4», но для «Ф-1» тесты проходят абсолютно так же – только требования чуть жестче. Хотя предписания к этому шасси уже повысили к поглощению энергии, эквивалентному 40 тоннам нагрузки при ударе в лоб до 20 тонн при ударе сбоку).
Есть и второй тест: фактически разбитую в первом тесте ячейку разгоняют и вбивают в то же место еще раз. Просто для проверки способности вторичного поглощения импульса – ведь в гонках нередко бывает, когда в попавшую в аварию машину ударят еще одна. Оттуда и идея повторного испытания – естественно, требования уже пониже, но они все еще достаточно жесткие: чтобы история с гибелью Антуана Юбера больше не повторилась (тогда гонщик «Ф-2» погиб из-за расколотого другой машиной шасси как раз во втором столкновении).
Чудовищная авария в «Формуле-2»: от двух машин почти ничего не осталось, один из пилотов погиб
Крэш-тест гало и структуры безопасности над головой пилота
В первую очередь речь о вот этой детали:
Она должна выдержать удар 102-килограммового груза в течение 10 секунд и поглотить вертикальную энергию, эквивалентную 11 тоннам, с деформацией не более 25 мм по вектору нагрузки (и не более 100 мм вертикально). Общий уровень нагрузки примерно равен 20 тоннам.
Именно тесты этой зоны вызывают больше всего нервов у команд: просто ее всегда стараются сделать как можно легче и компактнее. Просто структура безопасности над головой – самая высокая часть болида, и дополнительный вес в данной зоне негативно влияет на центр масс и, следовательно, на баланс машины – потому и пара лишних килограммов может обойтись в ценное время на круге. Потому самые смелые и экстремальные решения по материалам, креплениям и компоновке всегда – именно там.
Также в последние годы добавились и крэш-тесты гало – как дополнительное испытание.
Система выдерживает 116кН вертикальной нагрузки – эквивалент давлению груза массой около 12 000 кг (примерно столько весит двухэтажный лондонский автобус) при собственной массе всего в 7 кг – устройство состоит из титана. Команды не производят его самостоятельно – закупают у контрактного производителя, выбранного тендером ФИА по фиксированной стоимости в €24 тысячи – однако испытания все равно проводятся на каждом болиде: чтобы проверить крепость интеграции в шасси.
Жизнь Хэмилтона в аварии с Ферстаппеном спас скандальный ореол над головой. Шеф «Мерседеса» рвался срезать его бензопилой
Нагрузочные тесты ячейки безопасности в шасси
Кроме лобового удара, ФИА отдельно проверяет монокок на противостояние боковым и вертикальным ударам – прежде всего для тестов крепости элементов, защищающих гонщика по бокам, со стороны бензобака и днища. Один из примеров – на видео: шасси разворачивают задней частью и запускают в ту же жесткую преграду.
Боковые структуры безопасности
По сторонам болида гонщика защищает не только монокок, но еще и несколько специальных балок-поглотителей энергии при столкновении.
Они и должны ломаться прежде всех при аварии – примерно вот так.
И на крэш-тестах проверяют качество их интеграции в шасси – что разрушаются сперва именно структуры, а не сразу сам монокок.
Носовая структура безопасности
Похожая балка стоит и спереди болида – она и формирует «нос» машины, который мы сейчас знаем. Поскольку каждая команда интегрирует ее в аэрообвес и разрабатывает самостоятельно, то тесты устройство сперва проходит отдельно, а потом – в связке с монококом.
Выглядит ровно так же, как и тесты шасси без балки:
Тесты задней структуры безопасности
Примерно такая же балка есть и сзади – чтобы поглощать удар в хвост и отвести нагрузку от монокока насколько возможно. Она стандартная для всех команд, и проверяют ее тоже прежде всего на качество интеграции в новое шасси.
Тесты структуры безопасности рулевой колонки
Ровно такая же ситуация, как и с задними и боковыми балками: устройство должно поглотить максимум энергии и разрушиться до столкновения со шлемом гонщика.
Тесты устройств защиты головы и шеи: «воротника» и HANS
Да, пилота охраняет не только «гало» и монокок – в других видах спорта (например, в боксе или регби) сотрясение возникало лишь из-за одного факта резкой остановки: мозг продолжал резко двигаться в черепе. Проблему долгосрочных повреждений даже разбирали в голливудском фильме «Защитник» с Уиллом Смитом.
«Формула-1» в качестве ответа ввела HANS – систему закрепления шлема и шеи к болиду. Для нее есть даже собственные нагрузочные тесты.
А вот процесс крэш-тестов шасси с ремнями и остальными мелочами – со сравнением «как было без HANS».
«Воротник» же – вот такая мягкая штука из пенистого материала (эпоксидная резина или арамидные волокна), которой гонщика «закрывают» в шасси:
Прежде всего он нужен при боковых ударах – HANS в них не не настолько эффективен, а борта болида недалеко. Команды сами выбирают материал и дизайн – потому все варианты «воротников» перед стартом сезона тщательно проверяются и омологируются: без них допуск к Гран-при болид не получит.
Итого – десяток обязательных крэш-тестов, причем провал каждого обойдется в несколько сот тысяч евро на строительство дополнительного «расходного» монокока. Так что зимой команды не отдыхают – часто вкалывают и волнуются еще похлеще середины сезона.