Все машины Формулы 1 2021 года

В преддверие нового регламента 2022 года большинство изменений в машинах в целом незначительны, однако проведенные доработки могут изменить расстановку сил в паддоке и сказаться на финальном порядке в списке Кубка конструкторов. Уже 12 марта в Бахрейне начнутся трехдневные предсезонные тесты, которые помогут точнее понять, чего сумела добиться каждая из команд за зимний период. Ну а еще две недели спустя там же, в Бахрейне, стартует сезон чемпионата 2021 года, который сам по себе привнесет в Формулу 1 довольно много нового: впервые — календарь из 23 Гран-при, новые либо уже забытые старые имена среди пилотов и команд, много обновлений в руководстве — самой серии и внутри чемпионата. Ну и одним из самых интересных моментов для нас станет наблюдение за российским юниором — Никитой Мазепиным, который в этом сезоне выступит в команде Haas вместе с Миком Шумахером.

McLaren, CL35M. Пилоты: Ландо Норрис, Даниэль Риккардо

McLaren стали первой командой Формулы 1, представившей свой автомобиль на сезон 2021 года. Визуально MCL35M мало отличается от своего предшественника MCL35, при этом команда была вынуждена использовать модифицированную версию своего предыдущего шасси в преддверии полного обновления автомобилей в сезоне-2022. А ливрея по-прежнему сохранила традиционные цвета «папайя» и синий.

Однако, несмотря на кажущуюся визуальную идентичность с машиной прошлого года, McLaren получили одно весьма существенное изменение: с нового сезона они впервые с 2014 года вернулись к силовым агрегатам Mercedes.

Переход с двигателей Renault на Mercedes позволил команде внести соответствующие изменения в свое шасси, несмотря на правила омологации 2020 года. Но по правилам командам не разрешается затрагивать лишь монокок, поэтому McLaren получили право на все необходимые изменения.

Таким образом, новый MCL35M имеет полностью новую конструкцию кузова и иные элементы аэродинамики, которые были введены в чемпионате для уменьшения прижимной силы.

«Не существует единого решения, касающегося компоновки силовых агрегатов, — сказал технический директор McLaren Джеймс Ки, — или определения размеров различных ключевых компонентов, влияющих на архитектуру автомобиля. Единственное, что мы не имели права затронуть — это детали, запрещенные для изменения. Так что мы изменили шасси, иначе бы мы не смогли установить новые двигатель и аккумулятор. Кое-что изменилось в коробке передач, полностью поменялась электрика, система охлаждения. Архитектура автомобиля теперь принципиально другая».

Однако Джеймс Ки считает, что изменение силовой установки в сочетании с омологированным шасси на самом деле затруднило оптимизацию конструкции. Линия задней подвески была сдвинута назад по сравнению с прошлогодним автомобилем. Задняя часть днища стала ýже, как того требуют новые правила. Носовая часть напоминает своей формой Ferrari, переднее крыло фактически не изменилось по сравнению с 2020 годом.

Джеймс Ки заявил, что новые техправила относительно узкого днища в сочетании с ограничениями на изменения задних тормозных каналов вынудили полностью переосмыслить аэродинамику задней части автомобиля и открыли новые возможности в других областях.

Не менее важным фактом для успеха команды можно назвать и изменение состава пилотов.

Руководитель команды McLaren Андреас Зайдл назвал партнерство Риккардо–Норриса «одним из самых конкурентоспособных составов пилотов в этом виде спорта», добавив: «Вся команда усердно работала в течение короткой зимы вместе с нашими коллегами из Mercedes-AMG, чтобы создать MCL35M и предоставить нашим гонщикам мощный автомобиль для участия в гонках в этом году».

16 февраля в Сильверстоуне состоялся первый шейкдаун новой машины, а 12 марта она выедет на предсезонные тесты в Бахрейне. Напомним, что третье место в Кубке конструкторов в 2020 году стало для McLaren самым успешным результатом с момента из возвращения в Ф1 в 2012-м.

Alpha Tauri, AT02. Пилоты: Пьер Гасли, Юки Цунода

Команда Alpha Tauri стала второй, кто представил в 2021 году свою машину АТ02.

Автомобиль оснащен обновленным силовым агрегатом Honda и получил обновленную ливрею в тех же темно-синих и белых цветах. Руководитель команды Франц Тост поставил перед Alpha Tauri весьма амбициозные задачи: сражаться за позиции с McLaren, Renault и Racing Point, командами, гораздо более результативными по итогам 2020 года.

«Наша цель на этот год — стараться постоянно быть в топе этих команд и расти дальше. Для этого нам нужно избегать проблем с надежностью и финишировать во всех гонках в очках. Это может произойти только в том случае, если мы не будем совершать ошибок и окажемся на 100% сконцентрированы на нашей работе, гонка за гонкой».

По словам Франца Тоста, несмотря на то, что все ключевые агрегаты остаются прежними, новая машина получила целый набор изменений, коснувшихся элементов подвески и аэродинамики.

Тост сообщил, что некоторые детали они купили у Red Bull, благодаря чему сумели сохранить свои жетоны. Так что теперь АТ02 хотя чисто внешне и похожа на АТ01б, конструктивно она больше напоминает прошлогодний Red Bull.

Свои жетоны в команде решили использовать для внесения изменений в переднюю часть автомобиля. Что касается силовой установки, то 2021 год станет последним годом официального присутствия Honda в Формуле 1, после чего они передадут права на доработку двигателей Red Bull и покинут чемпионат.

Honda напоследок внесла в силовую установку ряд изменений, в том числе в ДВС, турбину и ERS, а также усовершенствовала компоновку самого двигателя и скорректировала ее интеграцию в шасси.

Alfa Romeo, С41. Пилоты: Кими Райкконен, Антонио Джовинацци

В отличие от большинства команд презентация машины Alfa Romeo 2021 года С41 состоялась вживую в Варшаве. Помимо этого команда еще и стала одним из трех коллективов, кто сохранил свой состав пилотов с 2020 года: Кими Райкконен и Антонио Джовинацци проведут вместе свой третий сезон. В качестве резервного пилота команды выступит Роберт Кубица.

Что касается самой машины, то кроме обновленной ливреи она получила и существенные доработки по технической части. Например, инженеры пересмотрели и изменили форму носовой части, потратив на это оба жетона.

Теперь нос стал значительно ýже, а его окончание имеет совершенно другую форму. Двойные «ноздри» исчезли, появилась своеобразная «накидка», которая помогает более эффективно перенаправлять воздушные потоки, идущие вдоль корпуса к задней части автомобиля.

Тенденция создания подобной формы носовой части развивается последние два года, и Alfa Romeo, Alpha Tauri и Ferrari стали последними, кто, наконец, ей последовал.

За исключением носовой части C41 в целом мало отличается от своего предшественника и сохранила прежнюю форму переднего крыла, передней подвески и воздухозаборника радиатора. Изменения коснулись размера днища и диффузоров в соответствии с регламентом 2021 года.

Во многом успех команды зависит и от усовершенствованной силовой установки Ferrari 066, которой комплектуются автомобили С41.

Alfa Romeo надеются, что появление C41 ознаменует подъем в судьбе команды после тяжелого 2020 года, когда Райкконен и Джовинацци набрали всего восемь очков, а команда заняла лишь восьмое место в турнирной таблице конструкторов.

«Я думаю, что самое важное для гоночной команды — всегда стараться совершенствоваться», — сказал Фредерик Вассер. — «Вся команда мотивирована одной и той же целью, и мы должны шаг за шагом возвращаться на конкурентный уровень. Мы знаем, что это долгий путь, но мы работаем над ним и совершенствуемся».

Red Bull Racing, RB16В. Пилоты: Макс Ферстаппен, Серхио Перес

Пожалуй, RB16 можно назвать одним из самых ожидаемых автомобилей нового сезона. И интрига заключается в том, сможет ли он полноценно конкурировать с Mercedes или вновь будет уступать ему по скорости и управляемости.

RB16B — полноценный наследник предыдущего автомобиля, можно сказать, что это пересмотренная и улучшенная версия, на которую команда возлагает большие надежды. Кроме того, это можно назвать и прощальным сезоном для Honda, которая с 2022 года уходит из Формулы 1. Дальнейшую работу с двигателями возьмет на себя специально созданное для этих целей подразделение Red Bull.

Свой первый шейкдаун машина прошла 15 февраля на трассе Сильверстоун, а для Серхио Переса «урок» управления Red Bull состоялся на предыдущей версии машины — для ознакомления с системой управления и расположением кнопок на руле.

Алекс Элбон на сезон-2021 стал резервным пилотом команды, но в своем интервью сообщил, что нацелен вернуться в Формулу 1 уже в 2022 году.

Выявить визуальные различия между прошлогодней Red Bull RB16 и RB16B 2021 года — задача непростая, вся основная модернизация скрыта под практически идентичным корпусом. К обязательным отличиям в виде усеченного днища и изменениям, с ним связанным, добавился еще более зауженный по сравнению с прошлым годом и измененный по форме нос.

Слегка изменены боковые понтоны. Специалисты указывают, что, несмотря на то что передняя и задняя части подвески выглядят аналогично прошлогодним, есть предположение, что значительная часть механических элементов в кузове была заново «переупакована», а для коробки передач был изготовлен новый, более длинный кожух, чтобы сдвинуть ось еще более назад и частично вернуть утраченную прижимную силу.

В любом случае нам придется подождать буквально несколько дней, чтобы уже на первых тестах увидеть, насколько серьезно продвинулся вперед Red Bull.

Mercedes, Mercedes-AMG F1 W12 E Performance. Пилоты: Льюис Хэмилтон, Валттери Боттас

2 марта чемпионская команда представила новый Mercedes-AMG F1 W12 E Performance, который, как они надеются, поможет им в рекордный восьмой раз выиграть Кубок конструкторов.

Новый автомобиль, получивший в этом году измененную ливрею (количество серебристого и красного — цвета акционера команды компании Ineos — увеличилось в хвостовой части автомобиля), унаследовал большую часть своих технологий от прошлогодней W11, тем не менее в машине есть некоторые ключевые изменения.

В рамках требований сохранить прошлогоднее шасси Mercedes, видимо, занялся решением проблемы потерянной прижимной силы.

Технический директор Джеймс Эллисон сообщил, что края днища автомобиля, показанного на презентации, отличаются от предыдущей версии, а также уточнил, что там есть некоторые детали, которые они хотят как можно дольше скрывать от глаз конкурентов.

Существенно изменились кожух двигателя и боковые понтоны. Похоже, что инженеры с помощью новой формы днища старались компенсировать потерю большей части прижимной силы.

Специалисты считают, что это сделано с целью создать особый эффект, благодаря которому воздушный поток сильнее цепляется за боковые части кузова и активнее попадает в зазор между задним колесом и стенкой диффузора, что помогает увеличить прижимную силу.

Кроме того, Mercedes заявили о существенном увеличении мощности силового агрегата, что вместе с остальными доработками стало довольно агрессивной реакцией на ограничения по регламенту. В целом многие новые доработки Mercedes противоречат обновлениям Red Bull в тех же элементах автомобиля, так что даже интересно, чья концепция окажется правильнее.

Alpine, A521. Пилоты: Эстебан Окон и Фернандо Алонсо

Команда Alpine, так же, как и Aston Martin, полностью обновилась перед стартом нового сезона. Новое название, новые цвета и на 50% новый состав пилотов. Можно сказать, что обе команды начнут 2021 год с чистого листа, однако это вряд ли применимо к их автомобилям.

К сожалению, для Alpine их предсезонная работа была осложнена карантином, ведь детали автомобиля производятся в двух разных подразделениях, расположенных в Англии и Франции, а связь между этими двумя странами была серьезно ограничена.

A521 по-прежнему будет оснащаться двигателем Renault, спроектированным и разработанным в моторном подразделении в Вири, в то время как само шасси стало развитием R.S.20. Что касается остальных доработок, то команда заявила, что они улучшили «каждую деталь, которая не прошла омологацию».

Тем не менее, судя по изображениям автомобиля, радикальных обновлений практически нет. Носовая часть в целом осталась прежней, хотя и слегка видоизменилась исходя из приоритетов аэродинамики на 2021 год.

Сохранилась прежняя, слегка подрезанная форма боковых элементов, а часть передних аэродинамических «крылышек» выглядят слегка у́же.

Alpine выступила также с заявлением о запуске обновлений для собственного силового агрегата, и, судя по увеличенному объему крышки двигателя за впуском, похоже, что имеется пересмотренная компоновка впускного канала.

Команда предполагает, что все эти изменения помогут им добиться более высокой производительности по сравнению с прошлым сезоном, и они смогут поспорить с McLaren и Racing Point за третье место в Кубке конструкторов.

Aston Martin, AMR21. Пилоты: Лэнс Стролл, Себастьян Феттель

Если презентацию Red Bull с нетерпением ожидали с точки зрения соперничества с Mercedes, то Aston Martin стали просто одной из самых ожидаемых команд этого сезона. Несмотря на понимание того, что ничего революционного Aston Martin в 2021 году представить не сможет, возвращение бренда в Формулу 1 спустя 60 лет стало основной интригой наступающего сезона.

Именно на презентации команды и автомобиля зрители впервые сумели увидеть гоночную ливрею команды, выполненную в так называемом «британском гоночном зеленом» цвете с элементами розового, напоминающего об одном из партнеров — компании BWT.

Новый Aston Martin AMR21 значительно отличается от своего предшественника Racing Point RP20 и другого «родителя» — Mercedes W10. Пожалуй, они сумели достичь максимальной визуальной разницы двух машин по сравнению со всеми другими командами.

Было полностью переработано переднее крыло, автомобиль получил новые боковые панели и воздухозаборники радиатора, и, естественно, было изменено днище согласно новым требованиям регламента.

Поскольку Aston Martin смогли получить заднюю подвеску от Mercedes 2020 года (вместо имевшейся на предыдущей машине подвески Mercedes 2019 года), то они сумели сохранить жетоны и потратить их на доработку шасси. Это помогло им оптимизировать форму шасси в соответствии с пересмотренным регламентом-2021.

AMR21 стал меньше по сравнению с Racing Point RP20. В том числе была изменена форма кожуха двигателя, которая так же, как и у Mercedes, получила ряд выпуклостей, но совершенно в других местах.

Скошенная структура задней подвески от W11 поможет вернуть часть прижимной силы даже несмотря на то, что была разработана еще до введения нового регламента.

Хотя наследие дизайна Mercedes все еще заметно, в этом году становится очевидно, что команда развивается по собственному пути, и дальше эти различия станут еще более заметными.

В прошлом году Racing Point оказались на четвертом месте в Кубке конструкторов, уступив McLaren. Им не хватило нескольких очков, которые они потеряли после штрафа за использование тормозных воздуховодов от Mercedes. Руководитель команды Отмар Сафнауэр считает, что в 2021-м у них есть все шансы компенсировать эту неудачу.

«У нас репутация команды, которая умеет из ничего сделать максимум, так что мы уверены, что с самого начала Aston Martin сможет гордиться своим именем».

Williams, FW43B. Пилоты: Джордж Рассел, Николас Латифи

Williams представили свой автомобиль, заявив, что полностью новая окраска FW43B «отражает дух прошлого команды, нынешнюю трансформацию и ее стремление к будущим амбициям, так как с нового сезона команда полностью переходит под управление Dorilton Capital. Новая ливрея в синих, белых и желтых цветах вдохновлена победными автомобилями команды 1980–90-х годов».

Несмотря на несущественные визуальные изменения, очевидно, что инженеры значительно переработали боковую часть и область моторного отсека, что, вероятно, связано прежде всего с переработанным силовым агрегатом Mercedes M12E. Как и у самой команды Mercedes, а также их клиентов Aston Martin, новый кожух получил несколько выпуклостей в своей нижней части.

По оценкам специалистов, одна из таких выпуклостей предназначена для установки совершенно новой регулируемой системы впуска от Mercedes HPP, разработанной для обеспечения лучшего распределения мощности по сравнению с предыдущей, более компактной версией.

Сохранена широкая носовая часть и переднее крыло с внутренней загрузкой. Все это вместе с визуально идентичной передней подвеской предполагает, что в передней части автомобиля не было никаких изменений, однако само переднее крыло изменило свою форму и теперь поможет более эффективно перенаправить воздушные потоки.

Руководитель команды Саймон Робертс подчеркнул, что было приложено много усилий, чтобы сократить вес автомобиля и правильно его перераспределить.

В прошлом году Williams не скрывали, что FW43 принципиально не отличается от машины 2019 года. Продление регламента и на наступающий сезон предполагает, что базовая конструкция вновь осталась без изменений. Однако в 2020 году результативность Williams увеличилась как минимум на секунду с круга по сравнению с предыдущим годом. Так что продолжение доработки автомобиля может принести новые, более высокие результаты с учетом максимизации старой концепции.

Ferrari, SF21. Пилоты: Шарль Леклер и Карлос Сайнс

Ferrari представили свой обновленный SF21 с двухцветной ливреей и зеленым логотипом Mission Winnow на крышке двигателя накануне начала тестов в Бахрейне.

SF21 оформлен в традиционном для Ferrari красном цвете, который в задней части кузова плавно переходит в бордовый, какой использовался для ливреи автомобиля на прошлогоднем Гран-при Тосканы в ознаменование 1000-го Гран-при.

«Аэродинамика машины была пересмотрена, к тому же теперь у нее полностью новый силовой агрегат, окраска кузова также изменилась», — сказал руководитель команды Маттиа Бинотто, представляя новую машину. — «Этот год станет решающим для нас. Визуально мы опираемся на нашу историю, но мы также смотрим в будущее».

Феррари считает, что радикальные изменения в области двигателя и переработанная аэродинамика сделают SF21 значительным шагом вперед по сравнению с предыдущей SF1000. Отложенный регламент и система жетонов не позволяет Ferrari полностью устранить все проблемы, особенно потому, что их большая часть была связана с техническими директивами FIA, запрещающими любые манипуляции с правилами расхода топлива и масла для увеличения мощности.

Выданные жетоны Ferrari использовала для совершенствования задней части автомобиля, в том числе и изменений задней подвески. В результате, по словам Бинотто, Ferrari ожидает, что машина умеет на прямых набирать «довольно большую скорость».

Возможно, сами по себе эти доработки и окажутся весьма эффективны по сравнению с предыдущей машиной, но главное это то, выдержит ли SF21 сравнение со своими конкурентами Mercedes и Red Bull, и насколько она сможет им противостоять.

Изменился и состав команды. На смену Себастьяну Феттелю в напарники к Шарлю Леклеру пришел Карлос Сайнс, который сообщил, что весьма внимательно следит за развитием команды, но сейчас все равно невозможно ответить, удастся ли Ferrari вернуть свои позиции.

«Мы ничего не узнаем, пока не приедем в Бахрейн, но не на тесты, а на гонку. Там все станет понятно», — сказал он. — «Из прошедшего шейкдауна с учетом количества топлива и используемых режимов двигателя было бы очень сложно сделать какой-либо вывод. Есть некоторые обнадеживающие признаки, но в то же время мы не знаем, что делают другие».

Haas, VF-21. Пилоты: Никита Мазепин, Мик Шумахер

Удивительно, но самая новая с точки зрения истории возникновения команда в паддоке четко придерживается добрых традиций и собирается представить свой автомобиль в первый день тестов на трассе в Бахрейне.

Однако в начале марта Haas представили новую ливрею команды и новый состав пилотов, а чуть позже продемонстрировали и новый вариант командной одежды.

Подобный подход можно назвать стратегическим: команда сохраняет в тайне свой новый автомобиль и демонстрирует исключительно рендеры в качестве презентации ливреи в цветах российского (и американского) флагов.

Мы уже рассказывали про презентацию командных цветов, что же касается самого автомобиля, то руководитель команды Гюнтер Штайнер сообщил, что в этом году было решено не вносить никаких существенных изменений в актуальный автомобиль, а бросить все силы и средства на разработку машины под регламент 2022 года.

Формула-1: разбор технологий создания самых быстрых машин в мире

Пилоты Формула-1 испытывают перегрузки, равные тем, что испытывали астронавты «Аполлона» во время приземления. Давайте рассмотрим как проектируются и создаются их болиды.

Вот уже более 60 лет команды Формулы-1 разрабатывают, тестируют и создают самые быстрые и технологически впечатляющие автомобили, которые когда-либо видел мир. Список удивительных характеристик и свойств этих болидов почти бесконечен: они могут разгоняться с 0 до 300 км/ч примерно за 10 секунд, проходить повороты с такой скоростью, что пилоты испытывают перегрузку подобно астронавтам «Аполлона» во время приземления, а затем сбрасывать скорость до 100 км/ч за 0.7 секунды благодаря мощным тормозам и значительной прижимной силе (именно эта прижимная сила позволяет болиду не разворачиваться в каждом повороте)

Но что действительно впечатляет, так это то, что эти машины проектируются и строятся с нуля каждый год. Именно это делает чемпионат мира Формула-1 таким конкурентным и именно поэтому темпы развития столь велики. Команды-участники (их всего около 10, и большинство из них базируются в Англии) каждый год на протяжении 60 лет бросают друг другу вызов, чтобы создать новый лучший болид в мире. Единственный способ занять поул-позицию – попытаться найти сильную сторону, о которой еще никто не думал, а затем продолжать находить новые грани, пока все остальные вас догоняют.

Как вы, вероятно, догадались, материаловедение, инжиниринг, новейшее программное обеспечение, а в последнее время и облачные технологии – команды Formula-1 пользуются инновациями во всех этих сферах, и конечно мы о них поговорим.

Для написания этого текста я присоединился к команде Renault Sport Formula One Team в ходе финальной части подготовки к сезону 2017 года. Пока я пишу это, я слышу, как автомобили этого года тестируются на трассе Барселона-Каталуния. Болид от Mercedes только что установил самое быстрое время круга, и мы все беззвучно задаемся вопросом: «Будут ли они снова доминировать?».

После трудного 2016 года, в 2017 году у команды Renault Sport Formula One Team дела идут на подъем. Они создали новое шасси и внедрили абсолютно новую силовую установку от Renault. Инженерные команды были усилены за счет привлечения новых сотрудников и приобретения современного инструментария и аппаратуры. Планирование, проектирование, а также международное сотрудничество и коммуникации были подкреплены за счет продления партнерства с Microsoft Cloud. Также в команде работает легенда Формулы-1 Ален Прост – он консультирует пилотов, Нико Хюлькенберга и Джолиона Палмера.

Как они поедут? Не знаю, я технический журналист, а не автоспортивный корреспондент. Зато я могу рассказать вам, как они построили этот автомобиль. Точнее, как они разработали и выбросили тысячи прототипов в поисках того единственного проекта, который может позволить выиграть чемпионат.

Различные болиды F1 от Ferrari с 1950 по 2002 годы

Болид Brabham BT46, который был оснащен гигантским вентилятором для создания разрежения воздуха под днищем с целью увеличения прижимной силы.

После смерти Айртона Сенны в автомобили F1 было внесено множество изменений, в том числе обязательная деревянная планка (заносной блок), которая показывает, не опускается ли автомобиль слишком низко до земли (и, таким образом, нарушает правила).

Открытие прижимной силы

В течение первых тридцати лет истории Формулы-1 автомобили были в основном тупыми механическими зверями. Основными факторами успеха были навыки водителя, шины и мощность силовой установки. Затем, в 1977 году, команда Lotus (не та Lotus F1, которая стала командой Renault Sport Formula One) стала уделять больше внимания аэродинамике – в частности, граунд-эффекту, который в мире автоспорта обычно называют прижимной силой. Нижняя часть автомобиля Lotus 79 F1 была изогнута, как перевернутое крыло самолета, за счет чего создавался карман низкого давления, который, по сути, притягивал автомобиль к земле.

Lotus 79 был очень успешен, и в то время, когда остальные команды пытались побороть черную магию команды Lotus, все машины создавались с прицелом на максимальную прижимную силу. Один из болидов, Brabham BT46 (на фотографии выше), даже имел большой старомодный вентилятор, который вытягивал воздух из-под машины.

В течение следующих нескольких лет болиды класса Формула-1 становились все быстрее и быстрее, особенно в поворотах. В конце концов, после нескольких несчастных случаев и смерти Жиля Вильнева в 1982 году, FIA предписала вернуться к машинам с плоским дном. Впрочем, аэродинамического кота больше нельзя было положить обратно в мешок.

Красивый снимок аэротуннеля команды F1

Уменьшенная на 40% модель болида в аэродинамической трубе

Также команды F1 используют реалистичные симуляторы для дополнения ограниченных тестов на треках

Контрольная комната для работы с симулятором

Схема аэродинамики в болиде F1

Аэродинамический инженер, специализирующийся на вычислительной аэродинамике

Суперкомпьютер, на котором выполняются аэродинамические симуляции команды Formula-1. Команда сотрудничает с Boeing, отсюда и лейбл.

Еще один милый снимок суперкомпьютера

25 терафлопс и ни на йоту больше

Практически в любой области технологического и инженерного развития в Формула-1 прослеживается путь, похожий на тот, что прошла аэродинамика. Команда находит область, которая еще не была регламентирована FIA или область, в которой можно творчески интерпретировать существующие правила. Затем инженеры пробуют действовать в пределах нескольких миллиметров от правил, иногда слегка переступая черту. Другие команды следуют этому примеру; затем FIA пересматривает свои правила, и цикл начинается заново.

Как вы можете себе представить, после 60 лет борьбы с нормативными актами, сейчас Формула-1 регулируется объемными документами с правилам – они содержат сотни страниц.

Например, каждой команде Формулы-1 разрешено использовать для моделирования аэродинамики автомобиля только 25 терафлопс (триллионы операций с плавающей точкой в секунду) вычислительной мощности с двойной точностью (64 бита). В грандиозном мире суперкомпьютеров 25 терафлопс – это не так уж и много: можно сравнить с 25 оригинальными видеокартами Nvidia Titan (новые карты на базе Pascal не очень хорошо справляются с математикой двойной точности)

Как ни странно, правила Формула-1 также предусматривают, что можно использовать только CPU, а не GPU, и что команды должны четко указывать, используют они AVX инструкции или нет. Без AVX FIA оценивает одно ядро процессора на архитектуре Sandy Bridge или Ivy Bridge в 4 флопса; с AVX каждое ядро оценивается в 8 флопсов. Каждая команда должна предоставить точные спецификации своего вычислительного кластера в FIA в начале сезона, а затем составлять лог-файл после каждых восьми недель непрерывного тестирования.

Команда Renault Sport Formula One Team недавно развернула новый локальный вычислительный кластер с 18 000 ядрами, он содержит около 2000 процессоров Intel Xeon. Несмотря на то, что общее количество терафлопс строго ограничено, другие аспекты архитектуры системы могут быть оптимизированы. Например, кластер команды оснащен высокопараллельным хранилищем. «Каждый вычислительный узел имеет специальное подключение к хранилищу, чтобы мы не тратили флопсы на чтение и запись данных», — говорит Марк Эверест, один из менеджеров по инфраструктуре команды. «Мы значительно улучшили производительность, когда перешли со старого кластера на новый, без необходимости изменения программного обеспечения», работая с тем же ограничением в 25 терафлопс, добавляет Эверест.

Эверест говорит, что у каждой команды есть своя собственная локальная настройка аппаратного обеспечения, и что никто еще не перешел в облако. Технических причин, по которым облако не может быть использовано для моделирования аэродинамики автомобиля нет – команды Формула-1 изучают такую возможность — но вышеупомянутые жесткие требования к процессорам в настоящее время делают это невозможным. В результате большинство команд Формулы-1 используют гибридную схему с локальным Linux-кластером, выводящим данные об аэродинамике. На основе этих данных производится изготовление физических компонентов, детали которых хранятся в облаке.

Использование аэродинамической трубы также ограничено: Командам Формула-1 разрешено «проводить на ветру» всего 25 часов в неделю для тестирования новых конструкций шасси. 10 лет назад, в 2007 году, все было совсем по-другому, говорит Эверест: «Не было никаких ограничений на терафлопсы, не было никаких ограничений на часы работы в аэродинамической трубе. У нас было три смены в аэродинамической трубе 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Все дошло до того, что многие команды говорили о строительстве второй аэродинамической трубы, и Williams построили себе еще одну.»

«Мы решили пойти по пути вычислений, углубились в вычислительную аэродинамику вместо постройки еще одной аэродинамической трубы. Когда мы строили наш новый вычислительный кластер в 2007 году, мы планировали удваивать объем вычислений каждый год. Очень быстро выяснилось, что команды с огромным бюджетом (команды, поддерживаемые производителем) получат несправедливое преимущество над небольшими командами, потому что у них не было денег на строительство этих огромных кластеров».

Вскоре, чтобы не позволить большим командам тратить все больше и больше денег на аэродинамику, FIA начала ограничивать как использование аэродинамической трубы, так и вычислительные мощности для симуляций.

Как сделать Формула-1 еще более интересной

Расходы на аэродинамику и несчастные случаи со смертельным исходом являются наиболее распространенными причинами вмешательства регуляторов, но третий сценарий, пожалуй, самый интересный. В последние несколько лет, по мере того, как количество зрителей уменьшается, основное внимание уделяется «улучшению шоу». В сезоне 2017 года, например, после многих лет и лет замедления движения автомобилей… FIA ускоряет их!

В этом году автомобили будут иметь более широкие шины, обеспечивающие большее сцепление с дорогой, и более широкие крылья, создающие большую прижимную силу. Время прохождения круга будет значительно сокращено, так как водители будут мчаться по поворотам на скоростях, невиданных с начала века. Трудно сказать, будут ли гонки на самом деле более захватывающими; в целом, дополнительная прижимная сила — это не очень хорошо, а увеличенная ширина автомобилей может затруднить их обгон.

Создание новой машины каждые две недели

Производственные помещения Renault. Здесь представлены высококлассные инструменты с ЧПУ и электроэрозионной обработки (EDM).

Инструменты для аддитивного производства (3D-печать) на производстве команды Формулы-1

Отдел сборки композитных компонентов

Снимки шасси из углеродного волокна, изготовленного из слоев (листов углеродного волокна), устанавливаемых на пресс-форму.

Ламинатор углеродного волокна за работой

Производство деталей из углеродного волокна — медленный процесс.

Несмотря на то, что существуют жесткие ограничения на тестирование шасси, в других аспектах, на удивление, нет никаких ограничений.

Программное обеспечение, используемое для проектирования автомобильных деталей (CAD), производства этих деталей (CAM) и моделирования их эффективности – все это не регулируется. Команды могут свободно использовать любое программное обеспечение, которое им нравится, и оно может быть запущено локально или в облаке. Для CFD на заводе по производству шасси команды Формула-1 в Энстоуне и во французском подразделении силовых агрегатов в Вири-Шатийоне используется комплекс STAR-CCM+, изготовленный компанией CD-adapco (недавно приобретенной компанией Siemens). Команда тесно сотрудничает с CD-adapco для оптимизации программного обеспечения для своих нужд. Оба подразделения используют пакет CATIA от Dassault Systèmes для CAD и CAM.

Каждая команда Формулы-1 имеет свое собственное программное обеспечение, которое затем настраивается для интеграции с множеством других систем: вышеупомянутыми системами CFD и аэродинамической трубой, системами быстрого прототипирования и производства, а затем, в конце концов, с системой слежения за складом. Последняя особенно важна, ведь именно она гарантирует, что вы приедете на гонку с работающим автомобилем и достаточным количеством запчастей.

Несмотря на то, что Формула-1 является воплощением инженерной мысли, команды все еще страдают от легаси в программном обеспечении. Например, до недавнего времени Renault Sport Formula One Team использовала электронную таблицу Excel на 77 000 строк для отслеживания дизайна и сборки нового автомобиля. «Это была смесь экспорта данных из старой ERP-системы [планирования ресурсов предприятия], некоторых преобразований и ручной работы. Она устарела практически в тот же момент, когда была создана», — говорит Эверест.

«Power BI приносит намного больше пользы и обеспечивает отличную визуализацию», – говорит Эверест. Power BI – это инструмент визуализации и анализа, который собирает данные в реальном времени из Dynamics 365. «Мы можем создавать отчеты с наглядным представлением для исполнителей, а затем более детально разбивать функциональность для сотрудников, работающих над определенной областью автомобиля».

«Power BI пользуется очень высоким спросом во всей компании», — говорит Эверест с усмешкой. «Как только мы разворачиваем что-то в Power BI в одном отделе, другой отдел видит это и говорит: ‘Мы тоже так хотим!’».

Логистика

Даже помимо проектирования, тестирования автомобилей и других важных областей, таких как логистика и сотрудничество, команда Renault Sport Formula One Team является «большим магазином Microsoft», — говорит Эверест. «Некоторые из кластеров работают на Linux, потому что там очень специфическое программное обеспечение. Но в основном мы используем Windows, для серверов и клиентов. Мы используем Office 365 для совместной работы и облачной электронной почты, Sharepoint Online, также мы разворачиваем OneDrive для некоторых пользователей в качестве замены сетевых дисков. Это значительно упрощает обмен данными между Энстоуном, Вири-Шатийоном и гоночным треком – даже когда люди находятся дома».

Инструменты взаимодействия и общения являются, пожалуй, самой важной частью программного пазла для гоночной команды, которая в 2017 году проведет 230 дней вдали от дома. Начиная с Мельбурна в марте и заканчивая Абу-Даби в ноябре, каждая команда Формулы-1 должна установить и снести свою мобильную штаб-квартиру 20 раз. Между большинством гонок существует двухнедельный перерыв, но в пяти случаях в этом году команды должны собрать перевезти вещи менее чем за неделю.

В выходные дни команды Формулы-1 имеют около 36 часов на разборку всего, включая автомобили. Затем они перевозят на следующее место около 50 тонн оборудования – запасных частей, топлива, инструментов, компьютеров и продуктов питания. В Европе, например, между Гран-при Бельгии 27 августа и Гран-при Италии 3 сентября, команды будут использовать парк грузовиков – иначе придется грузить все на несколько «Джамбо-джетов».

Впрочем, поскольку календарь гонок известен заранее, массовая транспортировка вещей на самом деле является простой частью логистики Формулы-1. Сложность возникает из-за незапланированного перемещения деталей и людей. «Все гонки и автомобили для них отличаются», — говорит Джефф Симмондс, координатор гоночной команды. Нужно чтобы и люди и оборудование приехали вовремя к 20 гонкам сезона, даже если до гонки осталось всего несколько часов, а из штаб-квартиры еще нужно доставить новое углепластиковое крыло».

Каждая трасса имеет свои требования – Монако, с его узкими поворотами, требует как можно больше прижимной силы и цепких шин; Монца, с ее длинными прямыми, требует минимального сопротивления и износостойкой резины. Таким образом, автомобили почти полностью перенастраиваются и реконструируются в промежутках между гонками. (Если вам интересно, то конфигурация для каждого из треков основана на тысячах симуляций, проведенных еще в штаб-квартире).

Затем, по мере развития сезона, выявления недостатков и обработки терабайтов данных, в болид будут вноситься фундаментальные изменения. Эти изменения должны быть проверены в аэродинамической трубе или пройти через CFD перед их изготовлением. Физически изготовить новую металлическую деталь довольно просто. Как и у большинства команд Формулы-1, у команды Renault Sport Formula One Team есть завод с фрезерными и агломерационными станками с ЧПУ, причем конструкторы и инженеры работают в этом же здании. Тем не менее, на изготовление нового крыла из углеродного волокна может уйти 10 дней и более.

Эти новые детали затем должны быть доставлены из штаб-квартиры туда, где гоночная команда находится в настоящее время. С логистической точки зрения, это самая сложная задача. Симмондс приводит мне особенно экстремальный пример: «Я мог бы послать кого-нибудь из Барселоны сегодня вечером. Я знаю, что последний рейс вылетает в 9:30 вечера. Они вернутся в Энстоун к полуночи. Они могут работать ночью, а утром улететь обратно с новой частью в чемодане. Есть самолет, который прилетает в 9:25 утра.»

Симмондс извлекает выгоду из данных о путешествиях который теперь доступны широкой публике в реальном времени, но удивительно, что он не использует никаких специальных или созданных командой инструментов. Он проверяет время полета и бронирует билеты через мобильное приложение авиакомпании, а при планировании маршрута для грузовиков загружает приложение satnav для проверки движения. Это намного удобнее, чем в старые добрые времена, когда рейсы бронировали через турагентство (которое закрывалось в 18:00), а информации о дорожной обстановке не хватало. Симмондс говорит, что раньше он допускал 20 часов езды на фургоне между Энстоуном в Оксфордшире и Барселоной. Теперь поездки длятся по 17-18 часов, благодаря лучшим транспортным средствам, дорогам и информации.

Еще один удивительный аспект логистики Формулы-1 заключается в товариществе между командами. В то время как дизайн автомобилей и гоночная тактика являются совершенно секретными, «Если мне понадобится куда-то пролететь, я попрошу другую команду посмотреть, есть ли у них уже кто-то на этом рейсе», — говорит Симмондс. Формула-1 – довольно тесно переплетенный вид спорта: координаторов гоночных команд очень много, объясняет Симмондс, и большинство из них либо друзья, либо давние коллеги, так что протянуть руку помощи вполне естественно.

Поскольку между командами так много болтовни и передвижения талантов, в Формуле-1 ничто не остается по-настоящему секретным на протяжении долгого времени. Симмондс говорит, что для того, чтобы оставаться впереди, вы просто должны продолжать совершенствоваться в том, что вы делаете. Благодаря мощным компьютерам и собственному производству, теперь можно спроектировать и построить совершенно новый автомобиль Формулы-1 за несколько месяцев – но это не значит, что у команд внезапно появилась тонна свободного времени. Наоборот, команды заняты еще больше, так как они пытаются провести как можно больше рабочих итераций до начала сезона.

«Все критично по времени», – говорит Симмондс. «Все параллельно работают для достижения одной и той же цели. У каждого есть своя временная шкала, в которую нужно уложиться. А потом вы просто начинаете привлекать больше людей и работать дольше».

Капитанский мостик Renault, инженеры следят за телеметрией

… а вот и пилот, указывающий на какие-то данные

Несколько грузовиков Renault Sport Formula One Team и временный моторхоум на территории автодрома

Осмысление данных

В более крупных командах Формулы-1 работает около 1000 человек. Однако, по указу FIA, каждая команда может иметь только 60 инженеров и техников на каждой гонке. Чтобы обойти это ограничение, каждая команда имеет высокоскоростное подключение к Интернету и связь с капитанским мостиком.

Скорость соединения в боксах в этом году составляет около 80 Мбит/с, сеть соединяет вычислительный кластер на треке с подобием насавского ЦУПа («Mission Control»). Некоторые решения принимаются инженерами на трассе, другие передаются тем, кто работает удаленно. (Мне нравится представлять, как они бегут к доске, делают расчеты, а затем передают результаты обратно в боксы).

Впрочем, работа с телеметрией в реальном времени строго регламентирована FIA. На каждом автомобиле Формулы-1 имеется около 200 высокочастотных датчиков, а скорость беспроводной связи обратно в боксы не превышает 2 Мбит/сек. Данные с более высоким разрешением (10 Мбит/с) сохраняются на бортовом компьютере автомобиля (ECU), но до конца гонки к ним прикасаться нельзя. На короткое время в начале 2000-х годов FIA разрешила двунаправленную связь между автомобилем и боксами, но она была быстро объявлена вне закона. Сейчас инженеры могут лишь поговорить с пилотом.

После мастерства водителя и производительности автомобиля, интерпретация данных о автомобиле в реальном времени, вероятно, является наиболее важной частью работы — и, возможно, фактором победы в гонке Формулы-1. Антониу Феликс да Кошта, когда он был запасным гонщиком Infiniti Red Bull, известен заявлением, что без поддержки в реальном времени «вы бы проехали два круга, а затем сломались и остановились».

Один инцидент несколько лет назад с участием Льюиса Хэмилтона прекрасно иллюстрирует потенциал работы с телеметрией в реальном времени. Инженеры сказали Хэмилтону по радио, что у него прокол. «Нет, нет, машина в порядке», — ответил Хэмилтон. «Нет, заезжай [на пит-стоп], у тебя прокол», — настояли инженеры. И, конечно, у него действительно был прокол, просто Хэмилтон его еще не почувствовал.

Выхлопная система V6 turbo

Выхлопная система старого двигателя V8 без наддува.

То же самое — безнаддувный выхлоп V8 в сборе.

Это автоклав, в котором слои углеродного волокна запекаются в формы, чтобы сделать их твердыми.

Автоклавы вулканизируют углеродное волокно при давлении почти 7 атмосфер.

Как вы можете себе представить, разбор данных с 200 сенсоров в реальном времени похож на поиск иголки в стоге сена, и после окончания гонки легче не становится. «Просматривать эти данные и находить то, что имеет отношение к делу, — это сложная проблема Data Science», — говорит Эверест. По его словам, за весь уик-энд две машины команды выдали 35 миллиардов единиц данных. «Из-за того, что данных так много, трудно понять, как их лучше всего использовать».

Важно то, что эта территория еще не регулируется FIA. Для решения своих задач вы можете задействовать неограниченные вычислительные мощности, нанимать столько экспертов в Data Science, сколько можете себе позволить, и использовать экзотические алгоритмы. Команда Renault Sport Formula One Team экспериментирует с Azure Machine Learning – Эверест говорит, что они использовали AML для создания точной модели деградации шин, которая затем используется автомобильным симулятором. Другие команды также строят свои модели, пользуясь услугами различных поставщиков облачных вычислений.

Другие команды Формулы-1 отказались сказать мне, какие области они надеются улучшить с помощью машинного обучения; на данный момент это чувствительная область, которая может привести к значительному повышению производительности или надежности в течение следующих нескольких лет. «Чем больше мы узнаем о больших объемах данных и возможностях машинного обучения, — говорит Эверест, — тем больше возможных приложений мы придумаем».

Он предупреждает, что большие данные – это не единоразовое решение: «Нельзя просто загрузить все данные и нажать кнопку ‘Запуск’. СМИ пытаются всех убедить, что большие данные и машинное обучение могут решить все ваши проблемы путем поиска закономерностей и ответов на вопросы, о которых вы не знали. Но все не так просто.»

«Вы должны обладать огромными знаниями об этих данных. Вы должны иметь специалистов в области Data Science, и они должны сотрудничать с экспертами в предметной области, чтобы получить лучшее понимание данных».

Погоня за горизонтом

Все было определенно проще до внедрения вездесущего высокоскоростного доступа в Интернет и высокопроизводительных вычислений. Симмондс говорит, что в 1999 году доступ в Интернет на треке состоял из ноутбука с модемом PCMCIA. «Тогда это был ISDN. Одна линия ISDN, состоящая из двух соединенных телефонных кабелей, обычно работала со скоростью около 128 Кбит/с. У некоторых команд было шесть линий ISDN», — говорит он, погружаясь в воспоминания.

На рубеже веков пропускной способности хватало лишь на то, чтобы Симмондс мог проверить счет субботних футбольных матчей. Теперь пропускной способности достаточно, чтобы одновременно загружать последние критические данные о гонках из Dynamics или SharePoint, осуществлять видеосвязь с детьми дома, предоставлять доступ к Wi-Fi любым VIP-персонам, которые могут прийти на гонку, и, конечно же, смотреть основные хайлайты Премьер-Лиги.

НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.

У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.

В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.

Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.

Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Источник https://www.drom.ru/info/autosport/83105.html

Источник https://habr.com/ru/company/itelma/blog/522906/

Источник

Источник