Kai lenktynių trasa tampa laboratorija
Yra tokia neoficiali taisyklė automobilių pasaulyje: jei nori žinoti, kaip atrodys tavo automobilis po dešimties metų, žiūrėk į tai, kas šiandien važiuoja Formulės 1 trasose, Le Mano keliuose ar Dakaro smėlynuose. Tai ne romantika ir ne marketingo šūkis – tai tiesiog realybė, kurią patvirtina dešimtmečiai automobilizmo istorijos. Lenktynių sportas visada buvo ta vieta, kur inžinieriai galėjo išbandyti idėjas, kurios komercinėje gamyboje būtų laikomos per drąsiomis, per brangomis arba tiesiog per ankstyvomis.
Ir tai nėra tik apie variklius ar aerodinamiką. Kalbame apie saugumą, medžiagas, elektroniką, padangas, stabdžius – praktiškai viską, ką šiandien laikai savaime suprantamu dalyku savo automobilyje. Visa tai kažkada buvo išbandyta trasoje, patobulinta po nesėkmių ir galiausiai pritaikyta masinei gamybai.
Aerodinamika: nuo lenktyninių sparnų iki eilinio hečbeko
Šeštajame dešimtmetyje automobilių aerodinamika buvo suprantama labai paprastai – kuo sklandesnė forma, tuo mažesnė oro varža. Tačiau Formulės 1 inžinieriai greitai suprato, kad tai tik pusė tiesos. 1968 metais komandos pradėjo montuoti sparnus ant savo bolidų – ne tam, kad greičiau važiuotų tiesiomis, o tam, kad greičiau važiuotų posūkiuose. Žemyn spaudžianti jėga tapo svarbesnė už mažą oro pasipriešinimą.
Ši koncepcija ilgainiui persikėlė į gamybinius automobilius. Šiandien net ir vidutinės klasės sedanai turi kruopščiai suprojektuotus spoilerius, difuzorius ir po automobiliu einančius oro srautus, kurie pagerina stabilumą dideliu greičiu. Tai ne tik estetika – tai tiesioginis lenktynių technologijų palikimas. Volkswagen Golf GTI, BMW 3 serija, net ir paprastas Ford Focus – visi jie turi aerodinaminius elementus, kurie kažkada buvo laikomi tik lenktyninių automobilių privilegija.
Aktyviosios aerodinamikos sistemas – kai spoileriai keičia kampą priklausomai nuo greičio – pirmą kartą rimtai išbandė būtent lenktynių automobiliai. Šiandien tokias sistemas turi Porsche 911 Turbo, Lamborghini Huracán ir net kai kurie aukštesnės klasės sedanai. Kelias nuo lenktynių trasos iki gatvės užtruko maždaug du dešimtmečius – tai gana greita technologijų migracija.
Stabdžių sistemos: kaip diskinis stabdys tapo standartu
Iki šeštojo dešimtmečio vidurio beveik visi automobiliai naudojo būgninius stabdžius. Jie veikė, bet turėjo vieną rimtą problemą – perkaitę, jie prarasdavo efektyvumą. Lenktynėse tai buvo ne tik nepatogu, bet ir mirtinai pavojinga. 1952 metais Jaguar C-Type Le Mano lenktynėse pirmą kartą rimtai pritaikė diskines stabdžių sistemas ir laimėjo. Tai buvo lūžio momentas.
Po šio triumfo diskiniai stabdžiai pradėjo plisti į gamybinius automobilius. Pirmiausia – į priekinę ašį, vėliau – į visas keturias. Šiandien diskinis stabdys yra toks įprastas, kad sunku net įsivaizduoti, jog kažkada buvo kitaip. Tačiau jei ne Le Mano lenktynės ir Jaguar inžinierių drąsa, galbūt dar ilgai važiuotume su būgniniais stabdžiais.
Karbono keramikos stabdžiai – tai dar vienas lenktynių sporto dovana. Formulės 1 bolidai naudoja anglies pluošto stabdžių diskus jau nuo devintojo dešimtmečio. Šiandien šią technologiją galima rasti Porsche, Ferrari, BMW M serijoje ir kitur. Jie sveria kelis kartus mažiau nei plieniniai diskai, neperkaitsta ir išlaiko efektyvumą net ir po daugelio intensyvių stabdymų. Kaina, žinoma, vis dar kosminė – pilnas karbono keramikos stabdžių komplektas gali kainuoti tiek, kiek vidutinis automobilis.
Saugumas: kaip lenktynių tragedijos pakeitė visų mūsų gyvenimus
Čia reikia kalbėti atvirai ir be pagražinimų. Daugelis saugos technologijų, kurios šiandien saugo tave ir tavo šeimą, atsirado dėl tragedijų lenktynių trasose. Tai skausminga tiesa, bet ji yra tiesa.
Saugos narveliai – vienas ryškiausių pavyzdžių. Lenktyniniai automobiliai naudojo sutvirtintus karkasus dar tada, kai gamybiniai automobiliai buvo tiesiog metalinės dėžės be jokios apsaugos. Formulės 1 monokokinė konstrukcija, kuri supa vairuotoją kaip kiauto, tapo įkvėpimu kuriant modernias deformacinių zonų ir saugos narvelio koncepcijas, kurias šiandien naudoja visi automobiliai.
HANS įrenginys – galvos ir kaklo apsaugos sistema – buvo sukurtas po kelių skaudžių nelaimių ir pirmiausia tapo privalomas lenktynių sportuose. Šiandien jo principai naudojami kuriant automobilių sėdynes ir saugos diržus, kurie geriau apsaugo kaklą smūgio metu. Oro pagalvės koncepcija taip pat buvo tobulinama stebint, kaip vairuotojai patiria smūgius lenktynėse.
Ugniai atsparūs kostiumai, greito išlipimo sistemos, automatiniai gaisro gesinimo įrenginiai – visa tai pirmiausia atsirado lenktynių pasaulyje. Šiandieninis automobilis turi dešimtis saugos sistemų, kurių dalis tiesiogiai kilusi iš lenktynių sporto patirties. Kai kitą kartą užsisegsi saugos diržą, prisimink, kad jo efektyvumas buvo tobulinamas ir stebint, kaip jis veikia (arba neveikia) lenktynių trasose.
Elektronika ir valdymo sistemos: kompiuteris, kuris tave gelbsti
Devintajame dešimtmetyje Formulės 1 inžinieriai pradėjo eksperimentuoti su elektroninėmis valdymo sistemomis. Pirmiausia atsirado elektroninis variklio valdymas – kompiuteris, kuris nuolat stebi ir koreguoja degalų tiekimą, uždegimo laiką ir daugybę kitų parametrų. Rezultatas buvo akivaizdus: variklis veikė efektyviau, patikimiau ir galėjo išvystyti daugiau galios.
Ši technologija į gamybinius automobilius atkeliavo palyginti greitai. Šiandien kiekvienas automobilis turi ECU (variklio valdymo bloką), kuris per sekundę atlieka milijonus skaičiavimų. Be jo šiuolaikinis variklis tiesiog neveiktų taip, kaip turėtų.
Traukos kontrolės sistema (TCS) ir stabdymo jėgų paskirstymo sistema (ABS) – abi pirmiausia buvo išbandytos lenktynių automobiliuose. ABS koncepcija buvo žinoma anksčiau, bet būtent lenktynių inžinieriai padėjo ją patobulinti iki tokio lygio, kad ji tapo praktiškai naudinga. Šiandien ABS yra privalomas kiekviename naujame automobilyje Europoje – tai ne tik technologinis, bet ir teisinis standartas.
Elektroninio stabilumo programa (ESP) – sistema, kuri gelbsti automobilius nuo sukimosi – taip pat turi aiškius ryšius su lenktynių technologijomis. Lenktynių inžinieriai ilgai stebėjo, kaip automobiliai elgiasi ribinėse situacijose, ir šios žinios padėjo sukurti algoritmus, kurie šiandien veikia kiekviename šiuolaikiniame automobilyje. Statistika sako, kad ESP sumažina mirtinų avarijų skaičių apie 25-30 procentų. Tai reiškia, kad lenktynių technologijos kasmet išgelbsti tūkstančius gyvybių.
Hibridinės ir elektrinės technologijos: F1 kaip elektromobilių mokykla
Daugelis žmonių mano, kad elektromobiliai ir lenktynių sportas – tai du skirtingi pasauliai. Tai klaidinga nuomonė. Formulės 1 jau nuo 2014 metų naudoja hibridines sistemas, kurios yra technologiškai sudėtingesnės nei bet kuris serijos hibridinis automobilis.
MGU-H (variklio šilumos energijos atgavimo įrenginys) ir MGU-K (kinetinės energijos atgavimo įrenginys) – tai du elektros motorai, kurie F1 boliduose atlieka skirtingas funkcijas. MGU-K atgauna energiją stabdant ir ją grąžina kaip papildomą galią pagreitinant. MGU-H atgauna energiją iš išmetamųjų dujų srauto. Kartu šie du įrenginiai padaro F1 variklį vienu efektyviausių kada nors sukurtų vidaus degimo variklių – jo šiluminis naudingumo koeficientas viršija 50 procentų, kai įprastų automobilių varikliai pasiekia 30-40 procentų.
Energijos atgavimo stabdant sistema (regeneratyvinis stabdymas) – tai technologija, kurią šiandien naudoja visi hibridiniai ir elektriniai automobiliai. Ji buvo tobulinama lenktynių trasose, kur inžinieriai turėjo išspręsti sudėtingą problemą: kaip derinti tradicinį hidraulinį stabdymą su elektriniu regeneratyviniu stabdymu taip, kad vairuotojas jaustų vienodą stabdymo jausmą. Šiandien Toyota Prius, Tesla Model 3 ar Hyundai Ioniq 5 naudoja sistemas, kurios yra tiesioginiai šių tyrimų palikuonys.
Formula E – visiškai elektrinė lenktynių serija – šiandien yra vieta, kur gamintojai bando pažangiausias baterijų, elektromotorų ir energijos valdymo technologijas. Nissan, Porsche, Jaguar, DS – visi jie investuoja į Formula E ne dėl romantikos, o dėl to, kad tai greičiausias būdas išbandyti technologijas, kurios netrukus atsiras jų serijos elektromobiliuose.
Medžiagos ir konstrukcija: anglies pluoštas keičia viską
1981 metais McLaren pristatė pirmą Formulės 1 bolidą su anglies pluošto monokokiniu karkasu. Tai buvo revoliucija. Anglies pluoštas (karbono kompozitas) yra kelis kartus lengvesnis už plieną, bet tuo pat metu daug stipresnis. F1 bolidai staiga tapo ir lengvesni, ir saugesni.
Šiandien anglies pluoštas naudojamas daugelyje sričių – nuo sportinių automobilių kėbulų iki motociklų rėmų ir dviračių rėmų. BMW i3 ir i8 turėjo anglies pluošto kėbulus, kurie buvo tiesiogiai įkvėpti lenktynių technologijų. Lamborghini, Ferrari, McLaren – visi šie gamintojai naudoja anglies pluoštą kaip pagrindinę konstrukcinę medžiagą, ir tai tapo įmanoma dėl patirties, sukauptos lenktynių trasose.
Titanas, egzotiški aliuminio lydiniai, kevlaras – visos šios medžiagos pirmiausia buvo išbandytos lenktynių automobiliuose. Šiandien aliuminio lydiniai naudojami daugelio automobilių kėbulų konstrukcijoje, o tai reiškia lengvesnius ir efektyvesnius automobilius. Audi A8 su aliuminio karkasu, Ford F-150 su aliuminio kėbulu – tai tiesioginiai lenktynių technologijų palikuonys.
Padangų technologijos – tai atskira tema. Lenktynių padangos yra tobulų inžinerinių sprendimų rezultatas: jos turi suteikti maksimalų sukibimą, atlaikyti milžiniškas temperatūras ir apkrovas, bet tuo pat metu tarnauti pakankamai ilgai. Michelin, Pirelli, Bridgestone – visi šie gamintojai naudoja lenktynių programas kaip tyrimų ir plėtros platformas. Technologijos, kurios pirmiausia atsiranda lenktynių padangose, po kelerių metų atsiduria eilinių automobilių padangose.
Nuo trasos iki gatvės: kodėl tai svarbu tau asmeniškai
Galbūt tu niekada nežiūrėjai Formulės 1 lenktynių. Galbūt tau Le Manas – tai tik kažkoks miestas Prancūzijoje. Bet tai nereiškia, kad lenktynių sportas neturi įtakos tavo gyvenimui. Turi, ir labai tiesioginę.
Kiekvieną kartą, kai ABS neleidžia tavo automobiliui slysti stabdant ant šlapios kelio dangos – tai lenktynių technologijų darbas. Kiekvieną kartą, kai ESP išlaiko tavo automobilį kelyje staigaus manevro metu – tai lenktynių technologijų darbas. Kiekvieną kartą, kai tavo automobilio variklis efektyviai sunaudoja degalus dėl tikslaus elektroninio valdymo – tai taip pat lenktynių technologijų palikimas.
Jei esi praktiškas žmogus ir domies automobiliais, štai keletas konkrečių dalykų, kuriuos verta žinoti. Pirma, kai perki automobilį, atkreipk dėmesį į jo saugos sistemas – daugelis jų turi tiesioginius ryšius su lenktynių technologijomis ir realiai veikia. Antra, jei domies sportiniais automobiliais, ieškokite tų, kurie turi realų lenktynių DNA – ne tik logotipą, bet ir technologijas. Trečia, elektromobilių ir hibridų technologijos šiandien vystosi labai greitai, ir didelė dalis šios pažangos vyksta lenktynių trasose – tai reiškia, kad artimiausiais metais matysi dar spartesnę komercinių elektromobilių pažangą.
Lenktynių sportas nėra tik pramoga turtingiems žmonėms ar adrenalino mėgėjams. Tai viena efektyviausių technologijų vystymo platformų, kokias žmonija yra sukūrusi. Kai automobiliai lenktyniauja, jie ne tik varžosi tarpusavyje – jie stumia technologijų ribas į priekį, ir galiausiai šios technologijos atsiduria mūsų visų automobiliuose. Tai geras sandoris visiems – net ir tiems, kurie niekada nematė lenktynių trasos.
