フォーミュラ 1 カー - それらについて知っておくべきすべてのこと
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フォーミュラ 1 カーは、自動車業界の最新の進歩を具現化したものです。 レースを観戦すること自体が適度な興奮をもたらしますが、真のファンは最も重要なことがコース外で起こることを知っています。 技術革新、テスト、エンジニアリングにより、車をさらに 1 km/h 速くするために奮闘しています。
これはすべて、レースがフォーミュラ 1 のほんの一部にすぎないことを意味します。
あなたも？ F1 マシンがどのように作られるのか疑問に思ったことはありますか? その特徴は何で、なぜこれほどのスピードを実現できるのでしょうか？ 「はい」の場合は、正しい場所に来ています。
この記事からすべてについて学びます。
フォーミュラ 1 カー - 基本的な構造要素
Formula 1 は、いくつかの重要な要素を中心に構築されています。 それぞれを個別に考えてみましょう。
モノコックと走行装置
車の設計者は、すべての要素をその主要部分であるシャシーに適合させ、その中心要素はいわゆるモノコックです. F1 カーに心臓があるとすれば、それはここにあります.
モノコックの重量は約 35 kg で、ドライバーの健康と生命を守るという最も重要なタスクの XNUMX つを実行します。 したがって、設計者は重大な衝突にも耐えられるようあらゆる努力を払っています。
車のこの領域には燃料タンクとバッテリーもあります。
しかし、モノコックが車の基礎となっているのには別の理由があります。 デザイナーはそこで、次のような自動車の主要な要素を組み立てます。
- ドライブユニット、
- ギアボックス、
- 標準的な研削ゾーン、
- フロントサスペンション）。
さて、主な質問に移りましょう: モノコックは何で構成されていますか? どのように機能するのでしょうか?
ベースはアルミフレーム、つまりメッシュ、ハニカムとは形状が少し異なります。 次に、デザイナーはこのフレームを少なくとも 60 層の柔軟な炭素繊維でコーティングします。
これは作業の始まりに過ぎません。その後、モノコックはラミネート加工 (600 回!)、真空での空気吸引 (30 回)、および特別なオーブンでの最終硬化 (オートクレーブ) (10 回) を経るためです。
さらに、デザイナーは横のシワゾーンにも細心の注意を払っています。 このような場所では、F1 マシンは衝突やさまざまな事故に対して特に脆弱であるため、追加の保護が必要です。 これはまだモノコックレベルにあり、カーボンファイバーとナイロンの追加の 6 mm 層です。
1 番目の素材はボディーアーマーにも含まれています。 運動力を吸収する特性があるため、FXNUMX にも最適です。また、車内の他の場所 (ドライバーの頭を保護するヘッドレストなど) にも使用されています。
ダッシュボード
モノコックが車全体の中心であるように、コックピットもモノコックの中心です。 もちろん、ドライバーが車両を操作する場所でもあります。 したがって、コックピットには次の XNUMX つの物があります。
- 肘掛け椅子、
- ハンドル、
- ペダル。
この要素のもう52つの重要な特徴は、気密性です。 キャブ上部の幅は 32 cm で、ドライバーの腕の下にちょうど収まります。 ただし、下に行くほど幅が狭くなります。 脚の高さで、コックピットの幅はわずか XNUMX cm です。
なぜそのようなプロジェクトが行われるのでしょうか？
XNUMX つの非常に重要な理由があります。 まず第一に、窮屈なキャブは、過負荷に対する安全性と保護をドライバーに提供します。 第二に、車の空力性能が向上し、重量配分が改善されます。
最後に、F1 マシンはほぼ横になって運転されることを付け加えておきます。 運転手は腰より足の高さで斜めに座ります。
ハンドル
F1 のステアリングホイールは標準的な自動車のステアリングホイールとそれほど変わらないと思われるなら、それは間違いです。 形状だけでなく、機能ボタンやその他の重要な点も考慮されています。
まず、デザイナーは特定のドライバー向けにステアリング ホイールを個別に作成します。 彼らは彼の握り手の型を取り、これに基づいてラリーレーサーの提案を考慮して最終製品を準備します。
見た目は、自動車のハンドルは航空機のダッシュボードをやや簡略化したものに似ています。 これは、ドライバーが車両のさまざまな機能を制御するために使用する多くのボタンとノブがあるためです。 さらに、中央部にはLEDディスプレイがあり、側面にはハンドルがあり、もちろん見逃すことはできません。
興味深いことに、ステアリングホイールの裏側も機能します。 ほとんどの場合、クラッチとパドルはここに配置されますが、一部のドライバーは追加の機能ボタンのためにこの場所を使用することもあります。
ハロー
これは 1 年に発表されたばかりなので、F2018 では比較的新しい発明です。 何が起こったか？ Halo システムは、事故時にドライバーの頭を保護する役割を果たします。 重量は約 7 kg で、次の XNUMX つの部分で構成されます。
- ライダーの頭を囲むチタンフレーム。
- 構造全体を支える追加の部品。
説明は印象的ではありませんが、Halo は実際には非常に信頼性が高いです。 12トンまでの圧力に耐えることができます。 例として、これは XNUMX 台のバスの同じ重量です (タイプによって異なります)。
フォーミュラ 1 カー - ドライビング エレメント
あなたはすでに車の基本的な構成要素を知っています。 ここで、動作するコンポーネントのトピックを検討します。つまり、次のとおりです。
- ペンダント、
- バス
- ブレーキ。
それぞれを個別に考えてみましょう。
サスペンションブラケット
F1 カーのサスペンション要件は、通常の道路を走る車とは若干異なります。 まず第一に、快適な運転を提供するように設計されていません。 代わりに、次のことを行うことになっています。
- 車は予測可能だった
- タイヤの性能は適切でしたが、
- 空気力学は最高レベルでした (空気力学については記事の後半で説明します)。
また、耐久性もF1サスペンションの重要な特徴です。 これは、運動中に克服しなければならない大きな力にさらされているためです。
サスペンション コンポーネントには、主に XNUMX つのタイプがあります。
- 内部（スプリング、ショックアブソーバー、スタビライザーを含む）;
- 外部（車軸、ベアリング、ホイールサポートを含む）;
- 空力（ロッカーアームとステアリングギア）-機械的機能に加えて圧力がかかるため、以前のものとはわずかに異なります。
基本的に、サスペンションの製造には XNUMX つの材料が使用されます。内部コンポーネントには金属、外部コンポーネントにはカーボンファイバーです。 このようにして、設計者はあらゆるものの耐久性を高めます。
F1 のサスペンションは、破損のリスクが高いため、厳格な FIA 基準を満たす必要があるため、非常に難しいトピックです。 ただし、ここでは詳しく説明しません。
タイヤ
F1 レースにおける最も単純な問題の XNUMX つであるタイヤにたどり着きました。 最も重要な問題だけに焦点を当てているとしても、これはかなり広いトピックです。
たとえば、2020 シーズンを考えてみましょう。 主催者は、ドライ用に 5 種類、ウェット用に 2 種類のタイヤを用意しました。 違いはなんですか？ ドライ トラック タイヤにはトレッドがありません (別名スリック)。 混合物に応じて、メーカーは C1 (最も硬い) から C5 (最も柔らかい) までの記号でラベルを付けています。
その後、公式タイヤサプライヤーであるピレリが、レース中にチームが使用できる 5 種類のコンパウンドから 3 種類を選択します。 それらを次の色でマークします。
- 赤（ソフト）、
- 黄色（中）、
- 白い（硬い）。
混合物が柔らかいほど、接着性が向上することが物理的に知られています。 これは、ドライバーがより速く動けるようになるため、コーナリング時に特に重要です。 一方、剛性の高いタイヤの利点は耐久性です。つまり、車がすぐにボックスに入る必要はありません。
ウェット タイヤに関しては、利用可能な XNUMX つのタイヤ タイプの主な違いは排水能力です。 それらには色があります:
- 緑（小雨あり） - 30 km / hで最大300 l / sの消費。
- 青 (大雨用) – 時速 65 km で最大 300 リットル/秒の消費量。
タイヤの使用には特定の要件もあります。 たとえば、ドライバーが予選第 3 ラウンド (Q2) に進む場合、前のラウンド (Q2) でベストタイムを記録したタイヤでスタートする必要があります。 もうXNUMXつの要件は、各チームがレースごとに少なくともXNUMXつのタイヤコンパウンドを使用する必要があることです.
ただし、これらの条件はドライトラックタイヤにのみ適用されます。 雨が降ると機能しません。
ブレーキ
猛烈な速度では、適切な量のブレーキシステムも必要です。 どのくらいの大きさですか？ ブレーキペダルを踏むと最大5GのGが発生するほどです。
さらに、この車にはカーボンブレーキディスクが使用されており、これも従来の車との違いです。 この材料で作られたディスクは耐久性がはるかに劣りますが（約 800 km に十分）、軽量でもあります（重量約 1,2 kg）。
それらの追加の、しかしそれほど重要ではない機能は、重要な温度を取り除くために必要な1400個の通気孔です。 車輪でブレーキをかけると、最高 1000 °C に達することがあります。
フォーミュラ 1 - エンジンとその特性
トラたちが最も愛する F1 エンジンの出番です。その材質と仕組みを見てみましょう。
さて、ここ数年、自動車には 6 リッターのターボチャージャー付き V1,6 ハイブリッド エンジンが搭載されています。 これらはいくつかの主要な部分で構成されています。
- 内燃エンジン、
- XNUMX つの電気モーター (MGU-K および MGU-X)、
- ターボチャージャー、
- バッテリー。
F1には何頭の馬がいますか?
エンジンは小さいですが、騙されないでください。 ドライブの出力は約 1000 馬力に達します。 ターボチャージャーを備えた内燃エンジンは 700 馬力を発生し、さらに 300 馬力を発生します。 XNUMXつの電気システムによって生成されます。
これらはすべてモノコックのすぐ後ろに位置しており、ドライブの明らかな役割に加えて、建設的な部分でもあります。 メカニックがリアサスペンション、ホイール、ギアボックスをエンジンに取り付けるという意味です。
パワーユニットがなくてはならない最後の重要な要素はラジエーターです。 車内には XNUMX つあり、側面に大きな XNUMX つと運転席のすぐ後ろに小さな XNUMX つがあります。
燃える
フォーミュラ 1 エンジンのサイズは控えめですが、燃料消費量はまったく別の問題です。 最近の車は約 40 l/100 km 燃焼します。 素人にとっては、この数字は巨大に見えますが、過去の結果と比較すると、かなり控えめです。 最初のフォーミュラ 1 カーは 190 l / 100 km も消費しました!
この恥ずべき結果の減少は、一部は技術の発展によるものであり、一部は制限によるものです。
FIA ルールでは、F1 マシンは 145 回のレースで最大 2020 リットルの燃料を消費できると定められています。 さらに興味深いのは、XNUMX 年から各車に燃料の量を制御する XNUMX つの流量計が搭載されることです。
フェラーリにも一部貢献。 そのチームのF1はグレーゾーンを悪用し、制限を回避したと報告された。
最後に燃料タンクについて触れておきますが、標準のものとは異なります。 どれの？ まずは素材です。 メーカーはまるで軍需産業のために戦車を作っているかのように戦車を作っています。 これも漏れを最小限に抑えるためのもう XNUMX つの安全要素です。
ギアボックス
ドライブのテーマはギアボックスと密接に関連しています。 そのテクノロジーは、F1 がハイブリッド エンジンの使用を開始すると同時に変化しました。
彼の特徴は何ですか？
これは、8速、セミオート、シーケンシャルです。 また、世界最高レベルの発展を遂げています。 ドライバーはミリ秒単位でギアを変更します! 比較のために、最速の普通の車の所有者の場合、同じ操作に少なくとも数秒かかります。
詳しい人なら、「車にはバックギアがない」ということわざを聞いたことがあるでしょう。 これは本当です？
いいえ。
すべての F1 ドライブにはリバース ギアがあります。 さらに、FIAの規則に従って彼の出席が義務付けられている。
フォーミュラ 1 - 重力と空気力学
ブレーキ G についてはすでに述べましたが、空気力学の話が進むにつれて、再び説明します。
最初から状況を少し明るくする主な問題は、自動車の組み立ての原則です。 ええと、全体の構造は、逆さまになった飛行機の翼のように機能します。 車を持ち上げる代わりに、すべての構成要素がダウンフォースを生み出すという意味で。 さらに、もちろん、移動中の空気抵抗を最小限に抑えます。
ダウンフォースは、コーナリングを容易にするいわゆる空力トラクションを提供するため、レースにおいて非常に重要なパラメーターです。 大きいほど、ドライバーはターンを速く通過します。
そして空力推力はいつ増加するのでしょうか? 速度が上がると。
実際にアクセルを踏んで運転すると、注意してアクセルを緩めた場合よりも方向転換が容易になることがわかります。 直観に反するように思えますが、ほとんどの場合、その通りです。 最高速度では、ダウンフォースは 2,5 トンに達し、コーナリング時の横滑りやその他の予期せぬリスクが大幅に軽減されます。
一方、マシンの空気力学にはマイナス面があります。個々の要素が抵抗を生み出し、速度が低下します (特にトラックの直線部分で)。
空力設計の重要な要素
デザイナーは F1 マシン全体が基本的な空気力学を確実に満たすよう懸命に取り組んでいますが、一部のデザイン要素はダウンフォースを生み出すためだけに存在します。 それは：
- フロントウイング - それは空気の流れと最初に接触するので、最も重要なことです. 彼はすべての抵抗を組織し、マシンの残りの部分に分散させるため、全体のコンセプトは彼から始まります。
- サイドエレメント - 前輪から混沌とした空気を集めて整理するため、最も困難な作業を行います。 次に、それらを冷却インレットと車の後部に送ります。
- リア ウィング - 初期の要素からエア ジェットを収集し、それらを使用してリア アクスルにダウンフォースを発生させます。 さらに (DRS システムのおかげで) 直線部分での抗力が軽減されます。
- フロアとディフューザー - 車の下を流れる空気の助けを借りて圧力を生み出すように設計されています。
技術的思考の発展と過負荷
空気力学がますます改善されると、車のパフォーマンスが向上するだけでなく、ドライバーが感じるストレスも増大します。 車がコーナーに早く曲がるほど、車に作用する力が大きくなるということは、物理学の専門家でなくてもわかります。
車に座っている人も同様です。
最も急なカーブを伴うトラックでは、過負荷は 6G に達します。 それは多い？ 誰かがあなたの頭を50kgの力で圧迫し、首の筋肉がそれに対処しなければならない場合を想像してください。 これはまさにレーサーが直面していることです。
ご覧のとおり、過負荷は軽視すべきではありません。
変化は来ていますか?
今後数年間で自動車の空気力学に革命が起こる兆候は数多くあります。 2022年から、F1サーキットには圧力の代わりに吸引を使用する新しい技術が導入される予定だ。 それが実現すれば、高度な空力設計は不要となり、クルマの見た目は大きく変わります。
しかし、本当にそうなるのでしょうか？ 時間が表示されます。
F1の重さはどれくらいですか?
あなたはすでに車の最も重要な部品をすべて知っており、おそらくそれらを合わせた重量がどれくらいになるのか知りたいと思っているでしょう。 最新の規制では、車両の最低許容重量は 752 kg (ドライバーを含む) です。
Formula 1 - 技術データ、つまり要約
F1 マシンに関する記事を要約するのに、最も重要な技術データを要約するより良い方法があるでしょうか? 結局のところ、それらはマシンが何ができるかを明確にします。
F1 マシンについて知っておくべきことをすべて要約すると、次のようになります。
- エンジン - ターボチャージ V6 ハイブリッド。
- 容量 - 1,6リットル;
- エンジン出力 - 約。 1000馬力;
- 時速100kmまでの加速 - 約1,7秒。
- 最高速度 - それは異なります。
なぜ「場合による」のでしょうか？
最後のパラメーターの場合、F 1 が達成した結果が 378 つあります。最初の最高速度は 2016 km/h でした。この記録は XNUMX 年にバルテリ ボッタスによってストレートで樹立されました。
しかし、ファン・デル・メルヴェ選手が運転する車両が時速400kmの壁を突破するテストも行われましたが、残念ながらXNUMX回の走行（風下と逆風）では達成できず、記録は認められませんでした。
これも興味深いので、車の価格を含めて記事をまとめます。 現代の自動車工学の奇跡（個々の部品に関して）の費用は 13 万ドル強です。 ただし、これは技術開発のコストを考慮していない価格であり、イノベーションに最もコストがかかることに留意してください。
研究に費やされる金額は数十億ドルに達します。
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