Formula 1 자동차 - 자동차에 대해 알아야 할 모든 것
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Formula 1 자동차는 자동차 산업의 최신 기술을 물리적으로 구현한 것입니다. 경주를 관람하는 것 자체가 적절한 흥분을 제공하지만, 진정한 팬은 가장 중요한 일이 트랙 밖에서 일어난다는 것을 알고 있습니다. 자동차를 시속 1km까지 더 빠르게 만들기 위한 혁신, 테스트, 엔지니어링의 고군분투.
이 모든 것은 레이싱이 포뮬러 1의 작은 부분에 불과하다는 것을 의미합니다.
당신은요? Formula 1 자동차가 어떻게 만들어지는지 궁금한 적이 있습니까? 그 특성은 무엇이며 왜 그렇게 엄청난 속도를 달성합니까? 그렇다면 제대로 찾아오셨습니다.
기사에서 모든 것을 배울 것입니다.
Formula 1 자동차 - 기본 구조 요소
Formula 1은 몇 가지 핵심 요소를 기반으로 구축되었습니다. 각각을 개별적으로 고려해 봅시다.
모노코크 및 러닝 기어
자동차 설계자들은 모든 요소를 주요 부분인 섀시에 맞췄으며 그 중심 요소는 소위 모노코크입니다 포뮬러 1 자동차에 심장이 있다면 여기에 있을 것입니다.
모노코크의 무게는 약 35kg이며 운전자의 건강과 생명을 보호하는 가장 중요한 작업 중 하나를 수행합니다. 따라서 설계자는 심각한 충돌도 견디기 위해 모든 노력을 기울입니다.
또한 자동차의 이 영역에는 연료 탱크와 배터리가 있습니다.
그러나 모노코크는 또 다른 이유로 자동차를 뒷받침합니다. 디자이너는 다음과 같은 자동차의 주요 요소를 조립합니다.
- 구동 장치,
- 기어박스,
- 표준 그라인딩 존,
- 프론트 서스펜션).
이제 주요 질문으로 이동하겠습니다. 모노코크는 무엇으로 구성됩니까? 어떻게 작동합니까?
베이스는 알루미늄 프레임입니다. 벌집과 모양이 약간 다른 메쉬. 그런 다음 디자이너는 이 프레임을 최소 60겹의 유연한 탄소 섬유로 코팅합니다.
모노코크는 라미네이션(600회!), 진공 상태에서 공기 흡입(30회) 및 특수 오븐에서 최종 경화(오토클레이브)(10회)를 거치기 때문에 이것은 작업의 시작일 뿐입니다.
또한 디자이너는 측면 구겨진 영역에 큰 관심을 기울입니다. 이러한 장소에서 Formula 1 자동차는 특히 충돌 및 각종 사고에 취약하므로 추가 보호가 필요합니다. 여전히 모노코크 수준이며 탄소 섬유와 나일론의 추가 6mm 레이어입니다.
두 번째 재료는 방탄복에서도 찾을 수 있습니다. 운동력 흡수 특성이 있어 포뮬러 1에도 적합합니다. 자동차의 다른 곳(예: 운전자의 머리를 보호하는 헤드레스트)에서도 발견됩니다.
계기반
모노코크가 자동차 전체의 중심인 것처럼 콕핏은 모노코크의 중심입니다. 물론 운전자가 차를 운전하는 곳이기도 하다. 따라서 조종석에는 세 가지가 있습니다.
- 안락 의자,
- 스티어링 휠,
- 페달.
이 요소의 또 다른 중요한 특징은 견고함입니다. 운전실 상단의 너비는 52cm로 운전자의 팔 아래에 딱 맞습니다. 그러나 낮을수록 좁아집니다. 다리 높이에서 조종석의 너비는 32cm에 불과합니다.
왜 그런 프로젝트인가?
두 가지 매우 중요한 이유가 있습니다. 우선, 비좁은 운전실은 운전자에게 훨씬 더 많은 안전과 과부하 보호를 제공합니다. 둘째, 차를 더 공기역학적으로 만들고 무게를 더 잘 분산시킵니다.
마지막으로 F1 자동차가 거의 누워서 운전된다는 점을 추가할 가치가 있습니다. 운전자는 엉덩이보다 발이 비스듬히 앉아 있습니다.
스티어링 휠
포뮬러 원 스티어링 휠이 일반 자동차 스티어링 휠과 크게 다르지 않다고 생각한다면 오산입니다. 형태뿐만 아니라 기능 버튼 및 기타 중요한 사항에 관한 것입니다.
우선 디자이너는 특정 운전자를 위해 개별적으로 스티어링 휠을 만듭니다. 그들은 그의 꽉 쥔 손을 캐스트하고 이를 바탕으로 랠리 레이서의 제안을 고려하여 최종 제품을 준비합니다.
외관상 자동차의 스티어링 휠은 다소 단순화된 비행기 대시보드와 비슷합니다. 운전자가 자동차의 다양한 기능을 제어하는 데 사용하는 버튼과 손잡이가 많기 때문이다. 또한 중앙 부분에는 LED 디스플레이가 있고 측면에는 물론 놓칠 수없는 핸들이 있습니다.
흥미롭게도 스티어링 휠의 뒷면도 기능적입니다. 대부분의 경우 클러치와 패들이 여기에 배치되지만 일부 운전자는 추가 기능 버튼을 위해 이 위치를 사용하기도 합니다.
후광
이것은 1년에야 등장한 Formula 2018의 비교적 새로운 발명품입니다. 무슨 일이야? Halo 시스템은 사고 시 운전자의 머리를 보호하는 역할을 합니다. 무게는 약 7kg이며 두 부분으로 구성됩니다.
- 라이더의 머리를 감싸는 티타늄 프레임;
- 전체 구조를 지원하는 추가 부품.
설명이 인상적이지는 않지만 Halo는 실제로 매우 안정적입니다. 최대 12톤의 압력을 견딜 수 있습니다. 설명을 위해 이것은 XNUMX 버스에 대해 동일한 무게입니다(유형에 따라 다름).
포뮬러 1 자동차 - 드라이빙 요소
당신은 이미 자동차의 기본 구성 요소를 알고 있습니다. 이제 작업 구성 요소, 즉 다음과 같은 주제를 탐색할 시간입니다.
- 펜던트,
- 타이어
- 브레이크.
각각을 개별적으로 고려해 봅시다.
현탁
포뮬러 1 자동차는 일반 도로의 자동차와 서스펜션 요구 사항이 약간 다릅니다. 우선, 운전의 편안함을 제공하도록 설계되지 않았습니다. 대신 다음을 수행해야 합니다.
- 차는 예측 가능했다
- 타이어 성능은 적당했고,
- 공기 역학은 최고 수준이었습니다 (공기 역학에 대해서는 기사 뒷부분에서 설명하겠습니다).
또한 내구성은 F1 서스펜션의 중요한 특징입니다. 이것은 이동 중에 극복해야 할 엄청난 힘에 노출되기 때문입니다.
서스펜션 구성 요소에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
- 내부 (스프링, 충격 흡수 장치, 안정 장치 포함);
- 외부(차축, 베어링, 휠 지지대 포함);
- 공기 역학 (로커 암 및 스티어링 기어) - 기계적 기능 외에도 압력을 생성하기 때문에 이전 제품과 약간 다릅니다.
기본적으로 서스펜션 생산에는 내부 부품용 금속과 외부 부품용 탄소 섬유의 두 가지 재료가 사용됩니다. 이러한 방식으로 디자이너는 모든 것의 내구성을 높입니다.
F1의 서스펜션은 파손 위험이 높기 때문에 엄격한 FIA 표준을 충족해야 하기 때문에 상당히 까다로운 주제입니다. 그러나 여기에서는 자세히 설명하지 않습니다.
버스
Formula 1 경주에서 가장 간단한 문제 중 하나인 타이어에 도달했습니다. 가장 중요한 문제에만 초점을 맞추더라도 상당히 광범위한 주제입니다.
예를 들어 2020시즌을 보자. 주최 측은 건식용 타이어 5종과 습식용 타이어 2종을 준비했습니다. 차이점은 무엇입니까? 드라이 트랙 타이어에는 트레드가 없습니다(다른 이름은 슬릭입니다). 혼합물에 따라 제조업체는 C1(가장 단단함)에서 C5(가장 연성)까지의 기호로 레이블을 지정합니다.
나중에 공식 타이어 공급업체인 Pirelli는 레이스 중에 팀이 사용할 수 있는 5가지 화합물 풀에서 3가지 유형을 선택할 것입니다. 다음 색상으로 표시하십시오.
- 빨강(부드러움),
- 노란색(중간),
- 흰색(단단함).
혼합물이 부드러울수록 접착력이 더 좋아진다는 것은 물리학에서 알려져 있습니다. 이것은 운전자가 더 빨리 움직일 수 있게 해주므로 코너링 시 특히 중요합니다. 반면에 더 단단한 타이어의 이점은 내구성입니다. 즉, 자동차가 상자 속으로 빠르게 내려갈 필요가 없습니다.
젖은 타이어의 경우 사용 가능한 두 가지 타이어 유형은 주로 배수 용량이 다릅니다. 색상이 있습니다.
- 녹색 (가벼운 비 포함) - 30km / h에서 최대 300l / s 소비;
- 파란색(폭우) – 65km/h에서 최대 300l/s의 연료 소비.
타이어 사용에 대한 특정 요구 사항도 있습니다. 예를 들어 드라이버가 3차 예선 라운드(Q2)에 진출하면 이전 라운드(Q2)에서 가장 좋은 시간을 기록한 타이어로 출발해야 합니다. 또 다른 요구 사항은 각 팀이 경주당 최소 XNUMX개의 타이어 컴파운드를 사용해야 한다는 것입니다.
그러나 이러한 조건은 드라이 트랙 타이어에만 적용됩니다. 비가 오면 작동하지 않습니다.
브레이크
맹렬한 속도에서는 적절한 힘을 가진 제동 시스템도 필요합니다. 얼마나 큰? 브레이크 페달을 밟으면 최대 5G의 중력이 발생합니다.
또한 자동차는 카본 브레이크 디스크를 사용하는데 이는 기존 자동차와의 또 다른 차이점입니다. 이 소재로 만든 디스크는 내구성이 훨씬 떨어지지만(약 800km 정도) 가볍습니다(무게 약 1,2kg).
추가적이지만 덜 중요한 기능은 임계 온도를 제거하기 때문에 필요한 1400개의 환기구입니다. 바퀴로 제동하면 최대 1000 ° C에 도달할 수 있습니다.
Formula 1 - 엔진 및 특성
호랑이들이 가장 좋아하는 포뮬러 1 엔진을 만들 차례입니다. 무엇으로 만들어지고 어떻게 작동하는지 알아봅시다.
글쎄, 몇 년 동안 자동차에는 6 리터 터보 차저 V1,6 하이브리드 엔진이 장착되었습니다. 몇 가지 주요 부분으로 구성됩니다.
- 내부 연소 엔진,
- 전기 모터 XNUMX개(MGU-K 및 MGU-X),
- 터보차저,
- 배터리.
Formula 1에는 몇 마리의 말이 있습니까?
엔진은 작지만 속지 마십시오. 드라이브는 약 1000hp의 출력에 도달합니다. 터보차저가 장착된 내연기관은 700마력과 추가로 300마력을 생산합니다. 두 개의 전기 시스템에 의해 생성됩니다.
이 모든 것은 모노코크 바로 뒤에 있으며 드라이브의 명백한 역할 외에도 건설적인 부분이기도 합니다. 역학이 리어 서스펜션, 휠 및 기어박스를 엔진에 부착한다는 의미에서.
전원 장치 없이는 할 수 없었던 마지막 중요한 요소는 라디에이터입니다. 차에는 세 개가 있습니다. 측면에 큰 것 두 개와 운전자 바로 뒤에 작은 것 하나입니다.
불타는
Formula 1 엔진의 크기는 눈에 거슬리지 않지만 연료 소비는 완전히 다른 문제입니다. 요즘 자동차는 약 40l/100km를 연소합니다. 평신도에게는이 수치가 거대해 보이지만 역사적 결과와 비교할 때 상당히 적습니다. 최초의 Formula 1 자동차는 190l / 100km까지 소비했습니다!
이 부끄러운 결과의 감소는 부분적으로는 기술의 발전 때문이고 부분적으로는 한계 때문입니다.
FIA 규정에 따르면 F1 차량은 한 레이스에서 최대 145리터의 연료를 소비할 수 있습니다. 추가 호기심은 2020년부터 각 자동차에 연료량을 제어하는 XNUMX개의 유량계가 있다는 사실입니다.
부분적으로 페라리에 기여했습니다. 그 팀의 Formula 1은 회색 영역을 악용하여 제한을 우회한 것으로 보고되었습니다.
마지막으로 표준 연료 탱크와 다르기 때문에 연료 탱크에 대해 언급하겠습니다. 어느? 우선, 재료. 제조업체는 마치 군사 산업을 위해 탱크를 만드는 것처럼 탱크를 만듭니다. 이것은 누출이 최소로 유지되기 때문에 또 다른 안전 요소입니다.
전염
드라이브의 테마는 기어박스와 밀접한 관련이 있습니다. F1이 하이브리드 엔진을 사용하기 시작한 것과 동시에 기술이 바뀌었습니다.
그의 특징은 무엇입니까?
이것은 8단, 반자동 및 시퀀셜입니다. 또한 세계 최고 수준의 개발 수준을 자랑합니다. 운전자는 XNUMX분의 XNUMX초 만에 기어를 변경합니다! 비교를 위해 가장 빠른 일반 자동차 소유자의 경우 동일한 작업에 최소 몇 초가 걸립니다.
아시는 분들은 자동차에 후진 기어가 없다는 말을 들어보셨을 겁니다. 이것이 사실입니까?
하지 마.
모든 F1 드라이브에는 후진 기어가 있습니다. 또한 FIA 규정에 따라 그의 존재가 요구됩니다.
Formula 1 - 중력과 공기 역학
우리는 이미 제동 중력에 대해 언급했지만 공기 역학의 주제가 발전함에 따라 다시 언급할 것입니다.
처음부터 상황을 약간 밝게 할 주요 질문은 자동차 조립의 원리입니다. 글쎄, 전체 구조는 뒤집힌 비행기 날개처럼 작동합니다. 자동차를 들어 올리는 대신 모든 빌딩 블록이 다운포스를 생성한다는 의미에서. 또한 이동 중 공기 저항을 최소화합니다.
다운포스는 코너링을 더 쉽게 해주는 소위 공기역학적 트랙션을 제공하기 때문에 레이싱에서 매우 중요한 매개변수입니다. 클수록 운전자가 더 빨리 회전을 통과합니다.
공기 역학적 추력은 언제 증가합니까? 속도가 증가할 때.
실제로 가스로 운전하면 조심해서 가스를 끊는 것보다 돌아서기가 더 쉽다는 것을 알게 될 것입니다. 직관적이지 않은 것처럼 보이지만 대부분의 경우 그렇습니다. 최대 속도에서 다운포스는 2,5톤에 달해 코너링 시 미끄러짐 및 기타 놀라움의 위험이 크게 줄어듭니다.
반면에 자동차의 공기 역학에는 단점이 있습니다. 개별 요소가 저항을 생성하여 속도가 느려집니다 (특히 트랙의 직선 부분에서).
공기역학적 설계의 핵심 요소
설계자들은 전체 F1 자동차가 기본 공기역학을 충족하도록 많은 노력을 기울이지만 일부 설계 요소는 다운포스를 생성하기 위해서만 존재합니다. 그것은 관하여:
- 프론트 윙 - 공기의 흐름과 가장 먼저 접하는 부분이므로 가장 중요합니다. 전체 개념은 그에게서 시작됩니다. 왜냐하면 그는 기계의 나머지 부분에서 모든 저항을 조직하고 분배하기 때문입니다.
- 측면 요소 - 앞바퀴에서 혼란스러운 공기를 모으고 정리하기 때문에 가장 힘든 작업을 수행합니다. 그런 다음 냉각 주입구와 자동차 뒤쪽으로 보냅니다.
- 리어 윙 - 이전 요소에서 공기 분사를 모아 리어 액슬에 다운포스를 생성하는 데 사용합니다. 또한 (DRS 시스템 덕분에) 직선 구간의 항력을 줄입니다.
- 바닥 및 디퓨저 - 자동차 아래로 흐르는 공기의 도움으로 압력을 생성하도록 설계되었습니다.
기술 사고 및 과부하 개발
점점 개선되는 공기역학은 자동차의 성능뿐만 아니라 운전자가 경험하는 스트레스도 증가시킵니다. 자동차가 코너를 돌 때 속도가 빠를수록 자동차에 작용하는 힘이 더 크다는 사실을 아는 데는 물리학 전문가가 필요하지 않습니다.
차 안에 앉아 있는 사람도 마찬가지입니다.
가장 급격하게 회전하는 트랙에서 과부하는 6G에 이릅니다. 많이? 누군가 50kg의 힘으로 머리를 누르고 목 근육이 이에 대처해야 한다고 상상해 보세요. 이것이 바로 레이서들이 직면하는 것입니다.
보다시피 과부하를 가볍게 여겨서는 안 됩니다.
변경 사항이 있습니까?
앞으로 몇 년 동안 자동차의 공기 역학에 혁명이 일어날 것이라는 많은 징후가 있습니다. 2022년부터 F1 서킷에는 압력 대신 흡입을 사용하는 새로운 기술이 적용됩니다. 제대로 작동한다면 첨단 공기역학 설계가 더 이상 필요하지 않고 자동차의 외관이 크게 바뀔 것입니다.
하지만 정말 그럴까요? 시간이 보여 줄 것이다.
Formula 1의 무게는 얼마입니까?
당신은 이미 자동차의 가장 중요한 부분을 모두 알고 있고 아마도 그것들이 얼마나 무게가 나가는지 알고 싶어할 것입니다. 최신 규정에 따르면 최소 허용 차량 중량은 752kg(운전자 포함)입니다.
공식 1 - 기술 데이터, 즉 요약
가장 중요한 기술 데이터를 요약하는 것보다 F1 자동차에 대한 기사를 요약하는 더 좋은 방법은 무엇입니까? 결국 그들은 기계가 무엇을 할 수 있는지를 분명히 합니다.
F1 자동차에 대해 알아야 할 모든 것을 요약하면 다음과 같습니다.
- 엔진 - 터보차저 V6 하이브리드;
- 용량 - 1,6리터;
- 엔진 출력 - 약. 1000마력;
- 100km / h까지 가속 - 약 1,7 초;
- 최대 속도 - 상황에 따라 다릅니다.
왜 "의존"합니까?
마지막 매개변수의 경우 Formula 1이 달성한 두 가지 결과가 있기 때문입니다. 첫 번째 최대 속도는 378km/h였습니다. 이 기록은 2016년 Valtteri Bottas가 직선에서 세웠습니다.
그러나 van der Merwe가 운전한 자동차가 400km/h의 장벽을 깨는 또 다른 테스트도 있었는데, 아쉽게도 XNUMX회(바람과 맞바람)에 도달하지 못해 기록이 인정되지 않았습니다.
흥미로운 호기심이기 때문에 자동차 가격으로 기사를 요약합니다. 현대 자동차 공학의 기적(개별 부품 기준)은 13만 달러가 조금 넘습니다. 단, 이는 기술 개발 비용을 고려하지 않은 가격이며, 혁신 비용이 가장 크다는 점을 염두에 두시기 바랍니다.
연구에 사용된 금액은 수십억 달러에 이릅니다.
Formula 1 자동차를 직접 경험해 보세요.
자동차 운전대에 앉아 그 힘을 느끼는 것이 어떤 것인지 경험하고 싶습니까? 이제 할 수 있습니다!
F1 드라이버가 되기 위한 제안을 확인하십시오.
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
