Краш-тесты «формул»

Помимо своей историчности, первая гонка Формулы Е в Пекине запомнится страшной аварией Ника Хайдфельда и Николя Проста на заключительном круге. Хайдфельд держался в слип-стриме, разогнал свою машину и пошёл на обгон. В то же  время Прост, не видя соперника, также сместился влево. Болид немца зацепил передним краем заднее крыло машины e.dams-Renault. При соприкосновении колёс, болид Venturi поломал подвеску и машина взмыла в воздух на огромной скорости. Как это было, смотрите лучше видео:

В те секунды, когда Лукасу ди Грасси досталась неожиданная победа, Хайдфельд выполз из-под обломков своего электромобиля и, не получив ни единой царапины, побежал вдоль трассы к остановившемуся Просту, чтобы крепко поговорить о случившемся.

Оба гонщика сражались за победу, но последние секунды гонки едва не стали фатальными по крайней мере для бородатого Квик Ника. Повезло? Не совсем. Безопасность пилотов - приоритет современного автоспорта. И вот, как она достигается.

Краш-тесты ФИА

Как и в случае с обычными дорожными автомобилями, которыми мы управляем, формульные электромобили Spark-Renault SRT_01E должны выдержать обязательные краш-тесты, которые симулируют различные сценарии аварий. Впервые краш-тесты ФИА для формульных автомобилей были введены в 1985 году. Каждое испытание направлено на то, чтобы минимизировать риски травм для гонщиков. Без успешного прохождения каждого краш-теста болид не допускается к гонкам.

Как и в случае с большинством современных одноместных «формул», электромобиль Формулы Е построен вокруг алюминиево-углеволоконного монокока. Монокок - капсула выживания гонщика. Это ключевой компонент конструкции шасси. Именно к монококу крепятся все остальные элементы автомобиля – двигатель, коробка передач, аэродинамические элементы, аккумуляторы.

В случае аварии окружающие монокок элементы довольно легко отделяются от монокока при ударе. Их специально конструируют таким образом, чтобы они снижали и поглощали ужасающую энергию удара на высоких скоростях, не повреждая кокпит.

Углеволокно используется в автоспорте более 30 лет. Это идеальный материал и с точки зрения безопасности, и с точки зрения скорости. Искусно переплетённые в виде сот слои углеволокна способны противостоять невероятно сильным ударам, а ещё они весят легче других популярных материалов. Процесс создания буквально каждого карбонового элемента, переднего и заднего крыльев и прочих деталей «оперения» машины занимает долгое время.

Шасси Формулы Е производится гоночной фирмой Dallara. Инженеры компании аккуратно и точно проектируют каждый элемент конструкции, затем «выпекают» слои углеволокна, разрезают его с точностью до десятой доли миллиметра и придают форму получившемуся материалу. Затем на каркас элемента наносятся слои – один за одним. Некоторые элементы конструкции гоночного автомобиля состоят из 50 слоёв углеволокна. После завершения работы элементы погружаются в печь-автоклав и «запекаются» на высоких температурах при крайне высоком давлении в камере.

После прохождения первичного контроля качества, получившиеся детали болида Формулы Е собирается в единую конструкцию. Теперь им предстоит серия краш-тестов.

Как происходят краш-тесты

Формат каждого краш-теста довольно прост. Тесты на удар – динамические виды испытаний. В них шасси приводится в движение и ударяется о неподвижные объекты. Монокок крепится на салазки, внутрь него помещается специальный манекен, оснащённый сотнями датчиков. Конструкция разгоняется на салазках до определённой скорости… удар!

После удара подсчитывается уровень повреждений. Вычисляется значение: способен ли автомобиль противостоять серьёзным ударам  в передней своей части, где находятся наиболее уязвимые части тела гонщик – ноги. Скорость удара болида о стену сравнительно невелика, но она в точности симулирует аварию на гораздо более высоких скоростях. Болид Формулы Е способен с успехом противостоять ударам на скоростях до 225 км/ч, однако краш-тесты проходят на скорости лишь 58 км/ч. Так как удар происходит о неподвижный твёрдый объект (в отличие от мягких барьеров вокруг трасс), его сила в точности соответствует тому удару, который может произойти на настоящем автодроме во время гонки.

Затем инженеры безопасности проводят несколько дополнительных тестов на разрушение. Болид Формулы Е ударяют о различные предметы всеми частями: передней, задней, боковой, сверху и снизу. Эти тесты проверяют сопротивляемость монокока и целостность конструкции. Один из таких тестов измеряет силу сопротивления дуги безопасности над головой пилота. В случае аварии Ника Хайдфельда именно эта часть конструкции спасла гонщику жизнь. Дуга не позволила голове немца ударится об асфальт, когда его болид упал на землю своей верхней частью. На дугу безопасности воздействует сила, эквивалентная 9 тоннам. Тест считается не пройденным, если дуга деформируется в любой своей части на величину, превышающую 25 мм.

Похожие тесты проводятся и для задней части монокока, боковин кокпита и его днища. Так как автомобиль класса Формула Е по своей сути – электромобиль, то для него проводится и один уникальный тест: ячейка безопасности для аккумулятора и силовой установки.

Безопасность батареи электромобиля

Подразделение легендарной команды Williams F1, Williams Advanced Engineering, поставляет для болидов Формулы Е литий-ионные аккумуляторы. Комментируя аварию в Пекине, инженеры рассказали о мерах безопасности, окружающих их батареи.

«Мы создали батарею в точном соответствии не только с правилами FIA, но ещё и по точным требованиям SRT. Наши аккумуляторы полностью соответствуют требованиям ООН для воздушных перевозок литий-ионных батарей. Работая совместно с компаниями Dallara, SRT и RSF1, мы создали не только саму батарею, но и ячейку безопасности вокруг неё. Это собственная технология Williams. После производства и сборки гоночных электромобилей, наши ячейки и батареи так же проходят стресс-тесты, организованные ФИА».

Создание батарей для Формулы Е стало возможным благодаря многолетнему опыту Williams в разработке аккумуляторов для системы KERS в Формуле 1 и созданию гибридного прототипа Jaguar CX75. Чтобы безопасность была на высоком уровне, каждая ячейка постоянно мониторится на предмет температуры, напряжения и других ключевых характеристик. В случае превышения хотя бы одного параметра инженеры мгновенно получают сигнал о сбое в работе.

Что касается батареи на болиде Ника Хайдфельда, то, хотя она остаётся полностью функциональной после того удара, она больше не будет использоваться в гонках. Причина в том, что её структура безопасности подверглась слишком высоким перегрузкам и частично деформирована, а также получила микротрещины.

Инженеры Williams: “Когда мы получили батарею и изучили её на нашей базе в Груве, то пришли к выводу, что она получила механические повреждения. Мы не будем использовать её в других гонках. Впрочем, она сыграет свою роль в дальнейшей работе над аккумуляторами и их механических характеристиках".

Задача по усилению безопасности автоспорта – бесконечная погоня за недостижимым идеалом. И Формула Е, и ФИА никогда не прекратят работу над повышением безопасности. Однако и сегодня уровень безопасности столь высок, что травмы и летальные исходы в автогонках – достаточно редкий случай.