Для стороннего наблюдателя очевидно, что болид Формулы-1 не сдвинется с места без покрышек, шасси или мотора. А как насчёт электроники? Вы можете не задумываться о роли электроники в Ф-1, но без неё машина просто не сможет выехать из боксов. Об особой роли электронных систем в Формуле-1 поведали инженеры «Тойоты».
Правила Формулы-1 жёстко регулируют всё, что можно контролировать электроникой, так что с пит-лейн невозможно удалённо управлять автомобилем.
«Если вы уберёте из автомобиля всю электронику, он просто не тронется с места, – отмечает руководитель отдела электрики и электроники „Тойоты“ Людвиг Целлер. – Не поедет, ничего не произойдёт. Вы сможете посмотреть на машину; вы сможете подтолкнуть её – не более того».
Электронный блок управления двигателем (ECU) контролирует и управляет всеми электронными системами болида TF108, этот узел является фундаментальным даже для самого запуска мотора. Он обеспечивает максимальную производительность от круга к кругу. «ECU в автомобиле является своеобразным нервным центром, – добавляет Целлер. – Он контролирует все функции».
Электроника в болиде Формуле-1, грубо говоря, может быть поделена на две категории: одна отвечает за разные узлы машины, а вторая контролирует её поведение. На TF108 установлено около 250 сенсоров, которые в сумме контролируют примерно 1300 различных параметров. Данные с сенсоров могут изучаться в боксах и использоваться для поиска оптимальных настроек.
Как и на обычном дорожном автомобиле, на TF108 электроника работает от генератора переменного тока, который располагается в аккумуляторе под сиденьем пилота. Но эти генераторы существенно меньше и легче, а сам аккумулятор специально разработан с учётом серьёзных вибраций, возникающих на скоростях свыше 300 километров в час.
Начиная от ультрасовременной полуавтоматической коробки передач и настроек мотора V8 и заканчивая бутылочкой с водой для пилота, узлы болида контролируются электроникой, которой можно управлять с рулевого колеса.
«Рулевое колесо – это наиболее важное средство связи между машиной и пилотом, – говорит Целлер. – С помощью руля он может изменить практически всё. Если меняются погодные условия (например, начинается дождь) гонщик должен и имеет возможность изменить настройки тормозов, мотора, дифференциала, коробки передач. Он действительно может контролировать машину».
Правила Формулы-1 жёстко регулируют всё, что можно контролировать электроникой, так что с пит-лейн невозможно удалённо управлять автомобилем. Однако, используя переключатели на рулевом колесе, пилот может вносить серьёзные изменения в настройки. Одним из важнейших компонентов, который может поменять гонщик, является уровень потребления топлива.
Со стороны может показаться, что болид Формулы-1 всегда едет на максимуме, но бывают моменты, когда меньшее потребление топлива не сказывается на скорости, но в то же время может обеспечить серьёзное стратегическое преимущество. Например, когда вы застряли позади конкурента, или на трассу выехала машины безопасности.
Главный моторист «Тойоты» Лука Марморини со своей стороны отмечает: «На рулевом колесе есть два переключателя, позволяющие управлять двигателем. Обычно первый переключатель как раз отвечает за картографию, контролирующую потребление топлива. Благодаря грамотной тактике можно экономить топливо по ходу круга. Иногда это очень важно, чтобы, скажем, отсрочить пит-стоп».
Учитывая, что электронные системы играют в Формуле-1 столь важную роль, они – как и остальные узлы болида – должны постоянно проходить испытания для увеличения производительности. Для этого было разработано специальное приспособление под названием «hardware in the loop» (HIL). Оно позволяет проводить испытания электроники, не задействуя при этом ни болид, ни его мотор. «Система HIL как бы заменяет для электроники саму машину. Мы можем тестировать всё, что угодно, мы даже можем специально проводить симуляцию проблем нашего автомобиля», – отмечает Целлер.
В сезоне-2008 правила Формулы-1 в области электроники стали строже, когда был введён единый блок управления двигателем, то есть всем командам предстояло пользоваться идентичным узлом. Это означало существенное ограничение свободы для инженеров «Тойоты». Вследствие этого так называемые «помощники пилотов» вроде трэкшн-контроля и антипробуксовочной системы были запрещены.
Отказ от электронных помощников пилота и введение стандартного блока ECU снизило внимание аудитории Ф-1 к электронике, но эти изменения в правилах не уменьшили фундаментальную роль электроники в выступлениях «Тойоты».
Но это не означает, что для электронных специалистов «Тойоты» на базе в Кёльне настали лёгкие деньки – это далеко не так. Система HIL оказалась очень важной для анализа работы ECU и его лучшей адаптации в болид.
«Вы никогда не прекращаете изучать работу ECU, потому что каждый раз нужно проверить реакцию пилота, реакцию машины и уточнять настройки. Так что я могу сказать, что мы всё ещё знакомимся с блоком. Команда проделала замечательную работу по адаптации с начала этого года, хотя процесс изучения получился весьма продолжительным», – говорит Марморини.
Отказ от электронных помощников пилота и введение стандартного блока ECU снизило внимание аудитории Ф-1 к электронике, но эти изменения в правилах не уменьшили фундаментальную роль электроники в выступлениях «Тойоты». И когда болиды Ф-1 становятся на стартовую решётку, помните, что электрическая в этот момент не только атмосфера вокруг.
По материалам toyota-f1.com.