Безопасность «полетов» боллидов Формулы-1
История Формулы-1, обзоры, статьи исторические интервью.
 
Вперёд
Назад

Безопасность «полетов»

Безопасность «полетов»

"Надеюсь, мощность не будет ограничена. Я категорически против такого ограничения. Ведь это же автомобили для Больших Призов, и я хочу ощущать и использовать их мощь на всю катушку. Отнять у меня все то, на что способен автомобиль Формулы-1 и что я уже в полной мере "вкусил”, – все равно, что вас после компьютеров посадить за пишущие машинки: работать, конечно, и так можно, но удовольствия уже никакого”, – такую поистине пламенную речь перед журналистами, обсуждая возможную реакцию FIA на фатальное столкновение двух машин на трассе Альберт-парка, произнес Дэвид Култхард. Култхард, которому, между прочим, самому доводилось участвовать в столь же тяжелых авариях.
Гонщиков можно понять. Они отнюдь не жаждут крови (хотя, наверное, как и все представители экстремальных профессий, связанных со смертельным риском, подсознательно склонны к некоторой "некрофилии”) и сами не раз требовали от устроителей гонок повысить их безопасность, – но только не за счет снижения скорости. Просто они – пилоты Формулы-1, и этим все сказано. Можно даже представить их идущими вдоль паддока в обнимку и, подобно героям популярного советского фильма, напевающими: "Почему? Потому что мы – пилоты”. И как ни крути, первым делом для этих парней были и останутся их "самолеты”. Кстати, не такое уж далекое от действительности сравнение для машин, которые то и дело взлетают в воздух…

Хроника пикирующих автомобилей
Как повысить безопасность гонок и, в частности, уменьшить тяжесть последствий при авариях, не снижая при этом присущих Формуле-1 скоростей – этим вопросам практически столько же лет, сколько и самой "королеве автоспорта”. Но особенно актуально они начинают звучать после очередного трагического инцидента на трассе.
Аварий в Формуле-1 и вообще в истории автогонок было не счесть. Но совершенно очевидно, что самыми тяжелыми последствиями чреваты столкновения, при которых одна машина наезжает колесами на колеса другой, после чего взлетает вверх, словно воздушный змей, – однако далеко не столь же безобидный, а обладающий колоссальной убойной силой. Причем особую опасность при подобных и других серьезных авариях представляют собой колеса машин, которые, отрываясь и разлетаясь на огромной скорости, буквально сеют смерть. Вот лишь самые недавние случаи такого рода.

Июль 1998 года, чемпионат CART, "Мичиган-500”, США






Общая высота защитного ограждения вокруг мичиганского овала – более 4,5 м (собственно 11-футовое (3,35 м) ограждение установлено на 4-футовом (1,23 м) бетонном барьере). Однако этого оказалось недостаточно, чтобы предотвратить убийственную бомбардировку трибун обломками разбившейся на скорости свыше 400 км/час машины, в частности – оторвавшимся колесом. Результат: трое зрителей погибло и шестеро ранено. К следующей гонке владелец овала Роджер Пенске был вынужден увеличить высоту ограждения еще на 2,5 фута (76 см).

Август 1998 года, чемпионат Ф-1, Гран При Бельгии, Спа-Франкоршам
В первом же повороте (шпилька La Source) первого же круга гонки McLaren Култхарда с легкой руки подтолкнувшего его Ferrari Ирвайна заскользил по мокрому асфальту и отправился таранить остальные машины. Колеса и обломки 15 (!) попавших в завал машин разлетались во все стороны так, словно посреди трассы взорвали фугас. Годом раньше здесь же во время гонки поддержки оторвавшееся колесо нашло свою жертву. И лишь по счастливой случайности на сей раз трагедия не повторилась – все остались целы и невредимы. Но FIA ввела изменение в технический регламент, согласно которому колеса всех машин с начала следующего сезона должны оснащаться страховочными тросами.
Первое боевое крещение тросы получили уже непосредственно перед первым Гран При ЧМ-99, когда Хаккинен не удержал свой McLaren во время тренировки. Подвеска машины после удара о стену перед последним поворотом была разбита со всех четырех сторон, но тросы выполнили свою функцию, предотвратив тем самым возможное травмирование зрителей: все колеса, даже будучи оторваны от рычагов подвески, остались все же "привязанными” к шасси. Это внушало надежду.
Май 1999 года, серия INDY RACING league, Шарлотт, США
Почти точь-в-точь как в Мичигане, части подвески и обломки разбившейся машины перелетели через 15-футовую стену (4,57 м) и смертельным метеоритным дождем обрушились на зрителей: трое было убито, восемь ранено. После чего и администрация IRL отреагировала введением "обязательного тросового страхования”, причем более усиленного: каждое колесо должно крепиться двумя тросами, один из которых выдерживает нагрузку вдвое большую, чем уже используемые к этому времени в Ф-1. Кроме того, точки крепления тросов должны быть разными. Нововведение, которое IRL назвала "Системой управления энергией подвески и колес” (SWEMS), было внедрено уже через месяц, к главной гонке серии – Indy 500. Примерно в это же время подобные тросы появились и на машинах чемпионата CART.

Сентябрь 2000 года, чемпионат Ф-1, Гран При Италии, Монца

На сей раз большой завал ждал гонщиков не в первом же повороте после старта, а чуть погодя – в шикане Roggia. Баррикелло, пытаясь обойти по внутренней траектории прорвавшегося вперед Трулли, "подставился” под Jordan Френтцена, который слишком поздно затормозил и вынес с трассы обоих. Они, в свою очередь, "прихватили с собой” McLaren Култхарда. Все это произошло на скорости почти 300 км/час, и вверх и во все стороны тут же полетели оторванные колеса, части подвески и прочие обломки. Трасса мгновенно окуталась дымом, и следом Arrows де ла Росы налетел на Jaguar Херберта, взмыл в воздух и, прокрутив несколько "бочек”, рухнул оземь вверх колесами и, соответственно, вниз головой самого Педро. Гонщику повезло – он не пострадал, но колесом, оторвавшимся от машины Трулли, уже смертельно ранило пожарного Паоло Джислимберти…
К этому времени FIA уже было принято решение с начала следующего сезона крепить колеса не одним, а, как и в заокеанских сериях, двумя тросами – также с разными точками крепления и проложенными вдоль разных элементов подвески. Аналогичные требования с этого года действуют и в Ф-3000, планируется их введение со следующего года и в Формуле-3. За океаном страховочные колесные тросы ввели также в серии Barber Dodge Pro и даже в кузовных гонках NASCAR, где колеса у машин закрыты крыльями.

Март 2001 года, чемпионат Ф-1, Гран При Австралии, Мельбурн
Наконец последний по времени случай, который, наверное, еще стоит перед глазами у всех, кто его видел. Перед поворотом Sports Center на скорости около 300 км/час BAR Вильнева наезжает передним колесом на заднее колесо Williams Ральфа Шумахера, после чего уподобляется завалившемуся на левое крыло истребителю на взлете. Мощнейший удар об ограждение, и оторвавшееся колесо по трагической случайности пролетает прямо во "флаговое окно” в решетке, убивает судью гонки, а осколки шасси ранят еще 11 зрителей. Даже два прочнейших троса в этой ситуации лопнули, словно тонкие нитки. По злой иронии судьбы это случилось на той же трассе, где ровно двумя годами ранее тросы продемонстрировали свою эффективность…



По теории вероятности совершаются неприятности

"Статистика – неумолимая вещь. При таком количестве отлетающих колес рано или поздно одним из них должно было убить кого-нибудь, – так резюмировал трагическое происшествие Гран При Австралии Питер Райт, бывший технический директор команды Lotus, а ныне технический делегат FIA. – Да и если говорить о погибших пилотах, то для последнего из них – Айртона Сенны – роковыми стали именно детали подвески и колеса. И это тоже отнюдь не несчастный случай, это просто статистически неизбежно. В колесах стремительно движущейся машины заключена такая колоссальная энергия, что помешать им при столкновении разлетаться во все стороны могут только какие-то кожухи. Первое, о чем я всегда говорю относительно Формулы-1: если видишь колесо, которое пусть даже медленно катится в твою сторону, не пытайся никак его остановить. В нем столько энергии вращения, что если что-то сбивает его с траектории, последствия могут быть непредсказуемы”.
Технический директор Williams Патрик Хед тоже советует держаться от колес подальше и повысить степень безопасности зрителей и работников автодрома: "Когда проходят гонки на машинах с открытыми колесами, не имеет значения, как и чем колеса "привязывают”. Если говорить о последнем смертельном случае, то, прежде всего, возникает закономерный вопрос: в достаточной ли мере была обеспечена безопасность судьи в том месте, где он стоял? Думаю, нет необходимости, чтобы флагом через "бойницу” размахивал, рискуя жизнью, именно человек. Достаточно "механической руки” с флагом, которую маршал будет приводить в действие с безопасного расстояния простым нажатием кнопки”.
Тут, кстати, уместно вспомнить, что еще в прошлом сезоне было предложено установить в кокпитах машин Формулы-1 радиоуправляемую сигнальную систему с лампами соответствующих цветов, которые вообще заменили бы флаги вдоль трассы.
С другой стороны, где гарантия, что "взбесившееся” колесо не улетит еще дальше или не изувечит кого-нибудь из гонщиков? Значит – все же тросы?



Где прочно, там и рвется


Внешне страховочный колесный трос отнюдь не впечатляет: ни дать ни взять – всего лишь тонкая веревочка. Однако при диаметре 8 мм он способен выдерживать нагрузку в 5 тонн, а то и больше – благодаря прочнейшей молекулярной решетке волокна, из которого он изготовлен. Коэффициент прочности этого волокна – 42 грамм/денье, что означает, что нить диаметром 1 мм способна выдержать вес 420 кг. Людям, сведущим в химии, эти чудо-нити известны как p-phenylene-2,6-benzobisoxazole. Торговое наименование волокна – Zylon.
До использования в качестве материала для производства страховочных тросов Zylon в автоспорте не применялся. Он появился на свет еще в конце 70-х в недрах лаборатории полимерных материалов ВВС США и затем был "доведен до ума” крупнейшей американской корпорацией Dow Chemicals. Но его коммерческое производство японским гигантом полимерной химии Toyobo началось лишь с 1998 года.
Zylon вдвое прочнее другого, широко известного полимерного материала – кевлара, что позволяет существенно снизить вес изделий из него. Неудивительно, что свыше 60% производства этого сверхпрочного волокна идет на изготовление пулезащитных компонентов полицейского и военного обмундирования. Но Zylon и вдвое, а то и втрое дороже кевлара. Так, примерная цена одного троса для гоночной машины составляет 100–215 долларов, в зависимости от типа концевых креплений, а комплект из восьми тросов обходится в 800–1700 долларов.
Первым производителем страховочных тросов для гоночных автомобилей стала британская компания из Саутгемптона The Rig Shop, специализирующаяся на выпуске композитных снастей для гоночных яхт. Именно туда бросились два с половиной года назад инженеры Williams, пытаясь найти решение задачи, которую поставила перед "конюшнями” Ф-1 FIA. Один из руководителей этой компании Крис Регнарт вспоминает: "Они искали материал, который бы мог выдержать предписанную FIA нагрузку в 50 килоньютонов (примерно 5 тонн), причем сталь и известные им на тот момент волоконные материалы заведомо отвергли. А мы как раз экспериментировали с новым волокном Zylon, и оно оказалось единственным материалом, который обеспечивал необходимую прочность при заданной толщине троса. В результате в 1999 году мы обеспечили тросами все команды Ф-1. Затем с той же просьбой к нам обратились команды IRL, и к гонке в Индианаполисе мы изготовили 800 тросов за четыре недели. Сейчас уже появились и другие производители, а мы обеспечиваем нашей продукцией лишь несколько команд Ф-1, в то время как некоторые команды производят тросы сами”.
Первоначально тросы снабжались титановыми наконечниками, состоящими из двух частей – конической муфты с резьбой, надеваемой поверх оболочки троса, и втулки, вкручиваемой в само волокно по центру сечения троса. Огромная сила трения между этими двумя частями обеспечивала креплению такую же прочность, какой обладал и сам трос.
Позже производители упростили конструкцию – стали закручивать трос на концах петлями, которые затем накидываются и крепятся на специально предусмотренных бобинах или других креплениях на шасси.
У страховочного троса есть и еще один очень важный элемент – защитная оболочка. Если кевлар теряет свою прочность лишь под воздействием ультрафиолета, то Zylon чрезвычайно чувствителен в этом смысле к любому свету, даже искусственному. Поэтому оболочка троса должна быть абсолютно светонепроницаемой. А также достаточно прочной, чтобы противостоять механическому трению, и жароустойчивой, чтобы сохранять целостность при температуре 200 °С, если трос будет установлен сзади, где воздух раскален выхлопными газами (при этом сам Zylon выдерживает температуру свыше 600 °С).
Размещают тросы по-разному: или пропускают вдоль рычагов подвески, или – внутри, подобно тормозным трубкам. А некоторые команды "вживляют” трос прямо в композитную структуру рычагов. У каждого из этих методов свои плюсы и минусы, но, увы, ни один не гарантирует предотвращение отрыва. Сейчас первый трос рвется при нагрузке в 5 тонн, оба – 10 тонн. Разрыв первого поглощает большое количество энергии, что позволяет второму тросу с гораздо большей вероятностью остаться целым и удержать колесо.
Однако прошлогодний инцидент в Монце и недавний в Альберт-парке показали, что и десятитонного запаса прочности все еще недостаточно. Кроме того, даже если при сильном ударе об ограждение или еще что-либо столь же массивное собственно "привязь” не рвется, бывает, что не выдерживает само шасси – сила удара вырывает из него трос "с мясом” что, конечно же, не может радовать инженеров команд.
С другой стороны, давний борец за безопасность Джеки Стюарт предлагает пойти еще дальше: "Недостаточно привязать тросами одни лишь колеса. То же самое следует сделать с антикрыльями и прочими навесными элементами. Никогда не знаешь, куда полетят все эти обломки со скоростью 200–300 км/час”.
Но, так или иначе, все специалисты сходятся в одном: страховочные тросы при аварии могут лишь в той или иной мере поглотить и погасить энергию, которой "заряжены” колеса гоночной машины, однако отнюдь не всегда способны удержать их от смертоносного разлета во все стороны.



Чем прикрыть формульное "естество”?



Вывод напрашивается очевидный: придающие гонкам особую зрелищность открытые колеса, будучи родовой чертой "формул”, являются одновременно и ахиллесовой пятой этих машин в плане безопасности. Так и хочется, кстати, отдать дань черному юмору, уточнив: безопасности полетов.
Вспомним тот же недавний взлет Вильнева после наезда на Ральфа: ведь только чудом автомобиль не перелетел через ограждение и не обрушился на зрителей! Значит – следующий очевидный вывод – с колесами что-то нужно делать. Только вот что? Михаэль Шумахер, например, после столкновения с Култхардом на трассе в Спа в 1998 году призвал законодательно увеличить ширину деформируемых элементов в задней части машины.
Еще в 1968 году по инициативе швейцарского журнала Automobil Revue был образован международный консорциум специалистов, задавшийся целью создать безопасный "формульный” автомобиль. Воплощение разработанных идей поручили знаменитому итальянскому кузовному ателье Pininfarina, обладавшему современным исследовательским центром, и год спустя оригинальное творение туринских инженеров и дизайнеров, "упаковавших” в новый кузов шасси и двигатель Ferrari 312 1966 года, под именем Sigma Grand Prix Single Seater F1 увидело свет. Конструкция концепт-кара отличалась целым рядом интегрированных средств безопасности, главным из которых был энергопоглощающий "противоударный пояс” вокруг кузова. Элементы этого пояса спереди и сзади каждого из колес, создавая своего рода полуарки, призваны были предотвратить их контакт с колесами другой машины при столкновении, при этом болид сохранял привычные "формульные” очертания.
Схожий проект "безопасной формулы” предлагает и конструктор Алан Дженкинс, поясняя: "Как бы ни пытались сделать машины Формулы-1 более медленными, все равно они будут взлетать при контакте колесами. Неважно также, сколько тросов будет удерживать колесо, все равно основная сила первичного удара придется на какой-то один из них, и каким бы прочным этот трос ни был, он может не выдержать целого комплекса разнонаправленных нагрузок, действующих на кручение и отрыв. Может быть, вообще невозможно сделать тросы настолько крепкими, чтобы они выдерживали любые нагрузки при столкновениях на высокой скорости. Начинать нужно с того, чтобы предотвратить касание машин колесами и их последующий взлет – ведь от этого ни маршалов, ни зрителей не защитят никакие ограждения. Я не призываю совсем закрыть колеса, потому что, во-первых, это ухудшит зрелищность Формулы-1, а во-вторых, недавние инциденты в гонках Le Mans и Road Atlanta показывают, что и спортивные машины в силу своей аэродинамики совершают "кувырки назад” в воздухе. И все же колеса необходимо чем-то прикрыть”.
Проект Дженкинса предусматривает, в частности, защитные элементы для передних колес такой конфигурации, которая обеспечит должную прижимную силу и тем самым позволит отказаться от переднего антикрыла и даже получить некоторый граунд-эффект. И в передних, и в задних защитных элементах дополнительно предусмотрены также специальные бочкообразные валики: именно они призваны вступить в контакт с колесами другой машины при столкновении, что снижает вероятность деформационного сгиба колесами этих элементов вверх или вниз.
Другой проблемой, как считает Дженкинс, является "хрупкая прочность” углепластиковых элементов шасси: "При ударах они разбиваются на мелкие острые осколки, которые усеивают трассу, прокалывают колеса… Все это идет вразрез с принципами, принятыми в последние годы Технической рабочей группой. "Формульный” углепластик очень прочен, но эффективно "держит” лишь первичный удар, поглощая и рассеивая энергию каждым своим микроэлементом, после чего рассыпается на мелкие осколки и уже не способен противостоять вторичным ударным воздействиям. Если же при производстве углепластиковых элементов использовать добавку из какого-нибудь материала, который отличается сверхустойчивостью к разлому (например, Dynema), такие элементы шасси по-прежнему бы деформировались и поглощали энергию удара, но уже с гораздо большей вероятностью не рассыпались на осколки”.



Даже если и вылетишь – не долетишь



Можно, однако, пойти дальше и попытаться предупредить взлеты машин и разлет колес и обломков, предотвратив или существенно обезопасив одну из первопричин этого – сами вылеты автомобилей с трассы.
Но инженеры всех команд в своей аналитической работе основной упор традиционно делают на то, чтобы точно рассчитать траекторию и скорость гоночной машины, при которых она может проходить трассу "на волоске” от вылета. Подобной же аналитике и попыткам вычислить поведение машины после того, как этот волосок рвется – когда колеса теряют контакт с полотном, а пилот – контроль над автомобилем, внимания и средств уделяется значительно меньше.
Более того, поскольку две упомянутые задачи очень различаются как по целям, так и по средствам и методам решения, то даже "попутных” данных и наработок по проблеме вылетов с трассы – кот наплакал. Так что когда FIA задумала разработать программное обеспечение и создать специальную систему анализа прохождения трассы и безопасности (Circuit and Safety Analysis System – CSAC), начинать пришлось почти с нуля. И тем не менее недавно было объявлено, что система готова и работает.
В частности, с помощью созданной компьютерной программы рассчитываются проекты новых и реконструкция существующих трасс. Например, точно определяется ширина гравийной полосы безопасности на всех участках трассы, достаточная для благополучной остановки вылетевшего на полной скорости болида. Если возможность расширить гравийную ловушку в каком-то месте отсутствует, программа либо рассчитывает необходимое принудительное снижение скорости (путем перепрофилирования поворота или устройства перед ним столь непопулярного среди гонщиков элемента трассы как S-образный поворот), либо предусматривает сооружение таких ограждений, которые и "формульного коня на скаку остановят”, и в то же время не причинят увечий его "всаднику”.
Но специалисты понимают, что и этого может оказаться недостаточно, чтобы обеспечить безопасность Формулы-1 в должной мере. Тот же Дженкинс, например, предлагает: "Все команды только и озабочены тем, чтобы сделать свои машины быстрее. Но не пора ли сформировать из инженеров – представителей команд и FIA – постоянно действующую исследовательскую группу, которая будет заниматься исключительно вопросами безопасности и ничем другим? Финансировать ее работу можно было бы, например, на часть доходов от телетрансляций или на средства крупнейших производителей. Что касается матчасти, то команды могли бы также предоставлять по одному из прошлогодних автомобилей на "убой” – для исследований на основе беспилотных тестов на реальные столкновения”.
Другими словами, слишком много безопасности в Формуле-1 не бывает – всегда есть к чему стремиться. Пусть даже и не с такой скоростью, как к клетчатому флагу.

Борис Мурадов

Журнал "Формула-1" июль, 2001



Знаете ли Вы что...