Формула-1: вращение под нагрузкой

В мире Формулы-1 внимание обычно приковано к моторам, аэродинамике и пилотам. Но есть компоненты, которые остаются в тени, хотя без них движение было бы невозможным. Колеса в сборе со ступицами и подшипниками — это единственная точка контакта болида с трассой. Через эту небольшую площадь передаются все силы: разгон, торможение, боковые нагрузки в поворотах. На эти узлы действуют усилия, в несколько раз превышающие вес автомобиля. Инженеры называют их «горячими зонами», где проигрыш в конструкции или материале означает мгновенный выход из борьбы. Каждый грамм массы здесь критичен, каждый микрон точности влияет на результат. В конце концов, это Формула-1, на заезды которой принимают пари все букмекерские конторы — здесь нет места ошибкам.

Конструкция ступицы: центр вращения

Ступица колеса Формулы-1 представляет собой образец инженерного искусства, где прочность и легкость сочетаются с точностью швейцарских часов. Ее вытачивают из цельной заготовки титанового сплава. Титан выбирают за его феноменальное соотношение прочности и веса. Стальная ступица имела бы сравнимую прочность, но была бы значительно тяжелее. Каждый лишний грамм на неподрессоренных массах — враг управляемости. Он ухудшает сцепление с трассой, так как подвеска не может эффективно контролировать движение более тяжелого элемента.

Подшипники: сердце вращения

Подшипниковый узел ступицы — это один из самых нагруженных элементов в целом болиде. В повороте на высокой скорости он принимает на себя боковую силу, стремящуюся вырвать колесо из вертикального положения. При торможении он испытывает осевые нагрузки. На неровностях его атакуют ударные нагрузки. Для этих условий инженеры используют комбинацию подшипников качения.

Система крепления: одна гайка на четыре колеса

Скорость смены колес во время пит-стопа стала легендой Формулы-1. Достигается она не только тренировками механиков, но и уникальной системой крепления. Вместо четырех-пяти шпилек, как на дорожных автомобилях, колесо Формулы-1 крепится одной центральной гайкой. Эта система родилась из стремления сэкономить каждую десятую долю секунды.
Центральная гайка — это полая конструкция из закаленной легированной стали. Ее внутренняя резьба наворачивается на шпиндель, выступающий из ступицы. Внешняя поверхность имеет специальные пазы для быстродействующего гайковерта. Механик не вращает гайку. Он просто приставляет пистолет к колесу, и мощный импульсный механизм за долю секунды откручивает или закручивает гайку. Момент затяжки строго регламентирован и составляет несколько тысяч ньютон-метров. Недостаточный момент приведет к отворачиванию гайки на трассе, чрезмерный — к повреждению резьбы или разрушению ступицы.