В чем разница между подвеской с толкателями и тягами в Формуле-1

Команды Формулы-1 разделились по использованию подвесок с толкателями и тягами: так кто какую подвеску использует и чем они отличаются.

Важным вопросом конструкции машин Формулы-1 является подвеска с толкателями или тягами. Но в чем между ними разница и почему это так важно?

В чем разница между подвеской с толкателями и тягами?

Подвеска машин Формулы-1 имеет верхний и нижний поперечные рычаги – стержни из углеродного волокна треугольной формы, которые поглощают удары от трасс – которые, по сути, соединяют шасси с колесами. Между поперечными рычагами, как спереди, так и сзади, находится тяга подвески – толкатель или тяга – которая соединяет колесо с горизонтальной торсионной пружиной. Торсионная пружина накапливает и высвобождает энергию, скручиваясь при приложении к ней силы, что помогает сохранять устойчивость машины на неровных поверхностях.

Механизм толкателя расположен высоко на шасси, где диагональный стержень соединяет его с нижней точкой колеса. Таким образом, при преодолении неровностей или поребриков колесо давит на торсионную пружину, что заставляет толкатель двигаться вверх к шасси.

Это противоположность тяге. Тяговый механизм расположен низко на шасси, а диагональный стержень соединяет его с более высокой точкой колеса. Это означает, что каждый раз, когда машина наезжает на неровность или поребрик, колесо тянет торсионную пружину, в результате чего тяга поднимается вверх и наружу от шасси.

Обе конфигурации имеют множество преимуществ и недостатков. Это просто зависит от того, чего хочет команда, потому что подвеска должна соответствовать аэродинамической концепции всей машины, поскольку она играет роль в направлении воздушного потока к боковым понтонам и другим областям болида.

Например, тяга имеет лучшее распределение веса, поскольку все элементы расположены ближе к земле, поскольку тяжелые компоненты установлены ближе к нижней части шасси. Это особенно важно для машин с граунд-эффектом, потому что более низкий центр тяжести помогает уменьшить сопротивление, улучшает проходимость в поворотах и, возможно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики.

С другой стороны, толкатель более практичен, поскольку его местный аэродинамический след более благоприятный, а это означает, что непосредственный аэродинамический обвес вокруг подвески чище. Кроме того, расположение деталей подвески выше на шасси означает, что механикам легче работать с машиной, поскольку, если передняя подвеска имеет тяговую компоновку, это делает пространство довольно тесным, и иногда для некоторых деталей приходится снимать днище для получения доступа.

Толкатель может обеспечить лучшую устойчивость, но при этом он дешевле. Хотя толкатель может работать лучше для одной машины, но не для другой, и наоборот, в случае с тягой — иногда, однако, сводится к принятию решения о повышении аэродинамики и скорости по сравнению с затратами и практичностью при использовании правил с граунд-эффектом.

Команды Формулы-1 также могут разделить использование обеих конфигураций, установив тягу спереди и толкатель сзади или наоборот.

Какие подвески команды Ф1 используют на своих машинах?

«Red Bull» и «McLaren» были единственными командами, которые за последние два года использовали тяговую конструкцию передней подвески. Но «Sauber» и «RB» стали следующими командами, которые будут использовать тяговую конфигурацию спереди в сезоне 2024 года.

Швейцарская команда претерпела значительные изменения после финиша на последнем месте в Кубке конструкторов 2023 года, в то время как сестринская команда «Red Bull» взяла направление развития, аналогичное чемпионам мира. Переходу «Sauber» поможет технический директор Джеймс Ки, который перешел в команду из «McLaren» в сентябре 2023 года, хотя до этого она уже приняла решение о тяге.

«Sauber» считает, что аэродинамические преимущества конфигурации с тягой намного перевешивают проблемы с практичностью, которые она представляет, потому что все дело в управлении воздушным потоком от передних колес — потоком воздуха вокруг болида.

Ки также считает, что больше команд последуют этому примеру, поскольку по сути, это правильный поступок, и, возможно, нет лучшего примера этого, чем «Red Bull». Используя конфигурацию передней тяги, «Red Bull» выиграла два последних чемпионата с запасом, включая победу в 21 из 22 Гран-при в 2023 году, и ее подвеска сыграла в этом решающую роль.

Тяговая подвеска помогла «Red Bull» иметь острую переднюю часть, которая как раз пришлась по вкусу чемпиону мира Максу Ферстаппену, а ее жесткость дает команде большое преимущество в эпоху граунд-эффекта благодаря низкому центру тяжести подвески.

Но «Red Bull» использует конфигурацию толкателя в своей задней подвеске, которая соответствует большей части стартовой решетки, потому что Ки считает, что дебаты о задней части на самом деле не являются темой для разговора. С механической точки зрения лучше использовать толкатель по разным причинам компоновки, поскольку это может помочь сузить коробку передач и изменить форму днища, что увеличивает прижимную силу в задней части машины.

В 2024 году восемь команд будут использовать конфигурацию с толкателем сзади, а не пять, как в 2023 году, потому что «Mercedes» и ее клиентские подразделения, за исключением «Williams», сделали этот переход. «Ferrari» будет использовать конфигурацию тяги сзади, поскольку технический директор Энрико Кардиле объяснил, что ее задняя подвеска немного отличается от конкурентов, особенно «Red Bull», поэтому она не так хорошо подходит для толкателей.

Тем временем «Williams» решила не идти в том же направлении, что и «Mercedes», по разным причинам, одна из которых заключалась в том, что использование прошлогодних запчастей дает преимущество в ограничении затрат.

История толкательной и тяговой подвески в Формуле-1

Подвески с толкателем и тягой появились в 1960-х и 70-х годах, когда толкатель был представлен легендарным автомобильным конструктором Колином Чепменом, основателем «Lotus». Он использовал внутреннюю подвеску на машине «Lotus 21», который занял второе место в чемпионате мира Ф1 1961 года.

Затем Гордон Мюррей из «Brabham» представил конфигурацию тяги на «BT49» в 1979 году, и это была революция. Это связано с тем, что тяга была гораздо более гибкой, чем архаичная гидропневматическая подвеска, которая использовалась в то время, а это означало, что центр тяжести машины был понижен, что привело к улучшению характеристик.

В ближайшие сезоны Нельсон Пике выиграл чемпионат пилотов 1981 года за «Brabham», в то время как другие команды также установили тяговую подвеску. Однако тяговая подвеска стала гораздо реже использоваться в 1990-х годах, когда было введено правило минимального дорожного просвета, а это означало, что командам требовался более высокий центр тяжести.

Тяги вернулись в Ф1 в 2009 году в соответствии с пересмотренными правилами, согласно которым диффузор был перенесен назад. Итак, Эдриан Ньюи полагал, что «Red Bull» использовала низкие боковые подножки, прикрепив тягу, чтобы понизить центр тяжести «RB5», что позволило обеспечить более чистый поток воздуха в заднюю часть машины — и это сработало. Несмотря на то, что «Red Bull» использовал только одинарный диффузор по сравнению с двойным диффузором «Brown», «Red Bull» была очень близка к победе над будущими чемпионами мира, а диффузор просто оказался решающим фактором.

Таким образом, к «RB6» был прикреплен двойной диффузор вместе с тяговой подвеской, и в 2010 году началась серия из четырех последовательных двойных титулов для «Red Bull» и Себастьяна Феттеля. «Red Bull» положил начало этой тенденции: в 2011 году десять из двенадцати команд использовали тягу, прежде чем в следующем году к большинству присоединились «Ferrari» и «Sauber».

«Ferrari» стала последней командой, которая использовала тяговую подвеску за несколько лет, поскольку эта конфигурация использовалась на ее «SF15-T» в 2015 году, прежде чем тяговые тяги снова стали доминировать в спорте. Но повторное появление машин с граунд-эффектом в 2022 году дало возможность вернуться к системе тяговой подвески, поскольку этого можно добиться, двигаясь ближе к земле.