есть еще вот такая статья
Безопасность в Ф1: броня крепка | Автоспорт
Говорят, что нынешние пилоты гораздо безрассуднее своих предшественников - они больше рискуют и чаще лезут напролом. Почему? Да потому что свято веруют: в случае чего машина вывезет! Точнее - защитит. И ведь действительно защищает. Если верить статистике, в современной Формуле-1 аварий стало даже больше, чем раньше. Но пилоты, как правило, отделываются в них мелкими травмами там, где еще лет 20 назад дело однозначно закончилось бы похоронами. За примерами далеко ходить не надо: лишь в прошлом сезоне мы стали свидетелями чудесных спасений Такумы Сато на А1-Ринге и Аллана МакНиша на Сузуке.
Побочные эффекты
Путь к нынешнему благополучию был долог и отмечен многочисленными жертвами. На заре Формулы-1 при конструировании гоночных автомобилей безопасность пилотов стояла далеко не на первом месте. Если при лобовом столкновении переднемоторная компоновка машин 50-х годов еще служила для пилота какой-то защитой, то каждый боковой удар мог стать фатальным. Прямая неглубокая посадка в открытом кокпите, отсутствие привязных ремней (их обязательное использование было введено лишь на рубеже 70-х) делали гонщика фактически беззащитным. Непрочные кокпиты деформировались при ударе, в пилотов попадали обломки, нередко они просто вылетали из машины под колеса других автомобилей. А ведь скорости в те времена были почти такими же, как сегодня.
Но вот парадокс: многие решения, которые теперь являются ключевыми в обеспечении пассивной безопасности, возникали на заре Формулы-1 как "побочный эффект" работы инженеров по улучшению гоночных характеристик автомобиля. Когда в конце 50-х годов успех маленьких юрких машин Cooper доказал, что наиболее перспективным является расположение двигателя за спиной гонщика, начала складываться привычная нам посадка пилота в кокпите - полулежа под защитой бортов.
Такая же история и у монокока, который к концу 60-х годов почти полностью заменил традиционную для ранних гоночных машин пространственную трубчатую раму. Идея пришла из авиации - по такому же принципу уже несколько десятилетий делались фюзеляжи самолетов. Но в Формуле-1 монокок появился также из соображений технической целесообразности. На модели Lotus 25, созданной Колином Чепмэном и Леном Терри в 1962 году, несущая конструкция состояла из соединенных между собой дюралюминиевых листов и литых алюминиевых поперечин, а в задней части находились лонжероны для установки двигателя. При одинаковой массе такая "труба" по жесткости на кручение превосходила раму примерно на 60 процентов, что давало невиданные ранее возможности для тонкой настройки машины под конкретные трассы. И к тому же существенно повышало шансы гонщика выжить в случае аварии, ведь при ударе монокок деформировался гораздо меньше, чем рама. Перспективы использования этого "побочного эффекта" оказались настолько велики, что монокок по сей день остается основой основ пассивной безопасности формульных болидов.
Около 40 лет усовершенствование монокока идет по направлению увеличения жесткости конструкции. Это безусловная польза как для гоночных характеристик болида, так и для его безопасности. В 60-х основой конструкции монокока были алюминиевые сплавы, дополнявшиеся прослойками из легких пород дерева по принципу сэндвича. Во второй половине 70-х, на волне бурного развития аэрокосмических технологий, в Формулу-1 начали проникать легкие и прочные композитные материалы. Еще в 1976 году в МакЛарене опробовали углеволокно с сотовой структурой для изготовления деталей машины. Эта команда официально считается и пионером в создании композитного монокока: в 1981 году на трассу вышел болид McLaren MP4, несущая конструкция которого была целиком выполнена из углеволоконных материалов.
Композиты были чрезвычайно дороги и трудоемки в производстве (в то время на создание одного монокока уходило более 3 месяцев), но их использование произвело настоящую революцию в борьбе за безопасность машин Формулы-1, ибо прочность и жесткость конструкций выросла сразу в несколько раз. В ход пошли открытые наукой сверхпрочные материалы - карбон, кевлар. Уже к концу 80-х практически все команды обзавелись автоклавами и принялись выпекать свои шасси из углеволоконных "сот", пропитанных специальными вязкими смолами. Рецептуру и технологию изготовления этих гоночных "пирожков" приходится соблюдать с аптекарской точностью - только так можно обеспечить их особые свойства, зато прогресс технологий позволил сократить время производства одного монокока до двух недель.
Пожарные меры
Впрочем, были проблемы безопасности, решение которых с самого начала требовало целенаправленного подхода. Первые десятилетия Больших Призов прошли в дыму и пламени пожаров - огонь был самой опасной угрозой для гонщиков при авариях. С 60-х годов специалисты Международной автофедерации начали разрабатывать принципы противопожарной защиты машин. Было введено обязательное оснащение болидов средствами пожаротушения, создавались системы экстренного обесточивания и автоматического срабатывания огнетушителей, запрещалось использование в конструкции машин горючих материалов.
Главную проблему создавала в то время утечка топлива при авариях. Очень часты были случаи, когда гонщик попадал под бензиновый душ из пробитого бака. В 1966 году Джеки Стюарт в такой ситуации чудом избежал смерти. В Спа его машина вылетела с трассы, перевернулась, - и "Летучий шотландец", с ног до головы облитый бензином, оказался в страшной ловушке: одна-единственная искра превратила бы его в живой факел? Джеки тогда успели спасти друзья-гонщики, но так везло далеко не всем. Поэтому уже в 1970 году на машинах Формулы-1 впервые были опробованы безопасные бензобаки в виде особо прочных резиновых полостей. Еще через два года FIA взяла на себя жесткое регулирование их спецификации - за основу была взята конструкция авиационных топливных баков, практически не подверженных разрушению. Даже горловина проектировалась с целью максимально уменьшить возможность утечки и возгорания топлива. После очередного страшного пожара, в Зандвоорте-73, когда погиб англичанин Роджер Уилльямсон, FIA обязала команды использовать самозакрывающиеся топливные шланги - при аварии бензопровод машины должен автоматически запечатываться, пресекая утечку бензина. Ну а сам бензобак в начале 80-х был окончательно перемещен на свое нынешнее место - в центре монокока позади пилота.
С тех пор требования к системам пожаротушения автомобилей регулярно ужесточались, и перспектива сгореть в машине заживо - мрачная реальность для пилотов 60-70-х годов - для нынешних гонщиков превратилась в страшную сказку из прошлого.
Научный подход
Уже с середины 60-х годов FIA и команды вели немалую работу по повышению пассивной безопасности машин Ф-1. Вводились обязательные краш-тесты - статические и динамические. На основе полученных данных корректировались положение гонщика внутри кокпита, требования к защитным капсулам и дугам безопасности? И все же, как теперь признаются многие высшие чины FIA, научные исследования велись тогда хаотично и нерегулярно, а в сотрудничестве Федерации с командами не было системного подхода, дающего возможность не просто исправить обнаруженный просчет, но и спрогнозировать потенциальные угрозы. Изменения регламента по безопасности тогда все больше напоминали латание дыр - если в Хересе - 90 у Мартина Донелли при аварии не выдерживали привязные ремни, то в следующем сезоне FIA вводила для них обязательный тест...
Как сейчас вспоминают очевидцы, к началу девяностых все расслабились - тема безопасности, казалось, потеряла прежнюю остроту. Аварий со смертельным исходом в Ф-1 не было уже несколько лет, со дня гибели в 1986-м на тестах Элио ди Анджелиса. Эту общую успокоенность и отсутствие научного прогнозирования теперь нередко называют причинами "черного сезона" 1994-го года. Тогда FIA слишком резко и непродуманно поменяла технический регламент, запретив множество привычных пилотам электронных систем. Намерения были благие - ограничить рост стоимости болидов, но вот о безопасности вовремя подумать забыли. Ни конструкторы, ни гонщики не сумели быстро адаптироваться к этим новшествам, и на Формулу-1 обрушился шквал тяжелейших катастроф. За год произошло восемь аварий, закончившихся серьезными травмами гонщиков, две - со смертельным исходом.
FIA по горячим следам сделала все, чтобы нормализовать ситуацию: вопреки протестам команд, диктаторскими методами были внесены изменения в конструкции машин, принудительно снижена их скорость? Но страшный урок не прошел даром. В руководстве Федерации осознали, что в вопросах безопасности больше нельзя ограничиваться методами "быстрого реагирования" - пора ставить дело на научную основу.
Уже в середине 1994 года по распоряжению президента FIA Макса Мосли при Федерации была организована Консультативная экспертная группа под руководством профессора Сида Уоткинса - многолетнего "главврача" Формулы-1. В нее вошли эксперты FIA, а также представители конструкторов и пилотов. Каждая авария на трассе отныне подвергалась пристальному анализу, чтобы точно выяснить ее причины и ограничить возможность повторения таких инцидентов в будущем. По итогам исследований экспертная группа вырабатывала конкретные требования к характеристикам машин, рекомендации по применению тех или иных средств защиты.
Для осуществления постоянной обратной связи с командами была налажена регуляная работа Технической комиссии по Формуле-1, куда вошли все технические директора команд Больших Призов. В конструкторских бюро команд принципиально поменялся подход к вопросам безопасности - в каждой "конюшне" теперь постоянно ведутся собственные исследования в этой области. Безопасность сегодня - единственный аспект в охваченной шпиономанией Формуле-1, где все команды охотно сотрудничают друг с другом ради спасения жизни гонщиков.
Эксперты за работой
Макс Мосли серьезно подошел к организации работы своего нового детища. По словам Сида Уоткинса, FIA не пожалела денег на исследования. Комиссия по безопасности была оснащена самыми современными техническими средствами. Она получила полномочия привлекать к своей работе любых необходимых ей специалистов и исследовательские организации. С 1995 года начала собираться широчайшая база данных. К тому моменту часть команд по собственной инициативе уже оборудовала свои машины специальными "черными ящиками". С 1997 года все болиды в обязательном порядке начали оснащаться такими регистраторами во время Гран При (а с 2000 - и во время тестов).
Специалисты Комиссии по безопасности работали по двум основным направлениям. Первое - это предотвращение самих аварий. Второе и главное - уменьшение травматизма в результате столкновений.
Современный болид Ф-1 сконструирован таким образом, что несущая жесткая часть машины - углепластиковый монокок с капсулой безопасности - со всех сторон окружена сминаемыми структурами (носовой обтекатель, на который крепится передний спойлер, стойки заднего спойлера, боковые понтоны), призванными поглощать энергию удара и замедлять движение машины. После этого удар принимает на себя предельно жесткая капсула безопасности. Тут одной из первоочередных задач экспертной группы стало усовершенствование защитных качеств монокока.
Группа обратилась за помощью к расположенному в Нунетоне (Англия) исследовательскому центру британской автоиндустрии MIRA. С помощью специалистов MIRA на оборудовании, имеющемся в этом научном центре, начались обширные исследования с целью выяснить, какие силы воздействуют на гонщика в кокпите во время аварии. Команда McLaren предоставила одно из своих шасси для краш-тестов на уникальном испытательном стенде MIRA - он позволял точно имитировать для манекена все последствия аварии, но не разбивать при этом шасси. Были проведены многочисленные краш-тесты с разными ускорением, углом, направлением и продолжительностью удара, после чего полученная информация была заведена в специально разработанную компьютерную программу, моделирующую аварии.
Это позволило специалистам экспертной группы FIA "проиграть" на компьютере массу возможных вариантов коллизий и их последствий для человека за рулем, сравнить защитные свойства различных материалов. Таким образом, были рассчитаны оптимальные параметры машины, позволяющие снизить до минимума вероятность травм пилота, - размеры и форма кокпита, толщина, высота и структура защитных бортов и подголовника, ширина и оптимальные точки крепления привязных ремней и т.д.
Начиная с 1995 года результаты этих научных изысканий начали один за другим воплощаться в жизнь. Профессор Уоткинс убежден, что Мартина Брандла во время его знаменитого полета в Мельбурне-96 спасли именно созданные по новому техническому регламенту высокие стенки кокпита с защитными прокладками из пенообразного полимера - конфора. Специалисты также утверждают, что в Сильверстоуне-99 Михаэля Шумахера от более тяжелых травм уберегло лишь ужесточение требований к конструкции кокпита...
Но порой жизнь все же оказывается сложнее компьютерных расчетов. Когда в 1999-м на Нюрбургринге Sauber Педро Диница после столкновения приземлился на трассу вверх колесами, страшный двойной удар разрушил защитную дугу над головой пилота. При анализе данных аварии оказалось, что нагрузка на конструкцию в момент удара в несколько раз превысила расчетный максимум! Пришлось разрабатывать новые стандарты фронтальных и боковых нагрузок на дугу безопасности.
Последний писк: HANS
Сложнее оказалось с внедрением в практику Формулы-1 системы защиты головы и шеи (HANS). Она была придумана еще в 1991 году профессором Мичиганского государственного университета Робертом Хаббардом для предотвращения одной из самых опасных и частых травм в гоночном деле - повреждений шеи. Изобретенный Хаббардом хомут в форме раковины, фиксирующийся на плечах пилота ремнями и крепящийся сзади к шлему, позволял снижать нагрузку на шею гонщика при фронтальном ударе с 1000 до 130 g.
Эта система уже прижилась в Америке: пилоты NASCAR и CART успешно используют ее на овалах с 2000 года. Однако команды и гонщики Формулы-1 отнеслись к новинке скептически. Инженеры выражали сомнение, что устройство, сконструированное в расчете на аварии, типичные для овалов, так же эффективно проявит себя на кольцевых трассах. Гонщики после пробных тестов жаловались на неудобство конструкции. Однако FIA проявила настойчивость. К испытаниям и усовершенствованию HANS подключились специалисты компании Mercedes, Комиссия по безопасности Сида Уоткинса - и в 2002 году произошел прорыв: удалось создать достаточно комфортные "ошейники" по индивидуальным меркам и на Гран При Италии в Монце пилоты команды Sauber Фелипе Масса и Ник Хайдфельд впервые опробовали HANS в "боевых условиях" С 2003 года в регламенте Ф-1 пусть с оговорками, но зафиксировано обязательное использование HANS - судя по всему, руководство FIA твердо вознамерилось сломить упрямство пилотов ради их же блага?
Формула-1 всегда будет рискованным спортом. Но теперь при конструировании машин безопасность стала в ней приоритетом номер один. Сделать еще предстоит очень много - в полной мере эффект от многочисленных исследований Комиссии по безопасности проявится лишь со временем. Главное, что теперь эта работа поставлена на серьезную научную основу, имеет солидную финансовую и техническую базу. Борьба десятков машин на огромных скоростях колесо в колесо всегда чревата авариями. Но, как на любой войне, доскональное знание врага помогает вести и выигрывать бои с наименьшими потерями. Как сказал в свое время один из основателей Комиссии по безопасности FIA Харви Постлтуэйт, "изменения технического регламента теперь становятся результатом исследований профессионалов, а не панических мер после очередного несчастья. Сегодня у нас есть уверенность в том, что каждое вносимое изменение сделает работу пилотов безопаснее".
Crash! Boom! Bang!
Регламент Формулы-1 оговаривает целую программу очень сложных статических и динамических краш-тестов, проводящихся в присутствии комиссии FIA. Тестируются все мыслимые части болида - капсула безопасности, стенки кокпита, колеса, ложементы, рулевая колонка? Для оценки структурного единства монокока каждое шасси проходит 12 специальных краш-тестов, включающих испытания на фронтальный и боковой удары, а также удар сзади. Во время статических тестов к монококу в течение 30 секунд прикладывается усилие объектами разных форм и размеров. Разрушения при этом не должны превышать оговоренных пределов.
Фронтальный удар. Автомобиль, укомплектованный носовым обтекателем, 75-килограммовым манекеном в кокпите и бензобаком, залитым водой (общий вес машины - 780 кг) врезается в стену на скорости 50,4 км/ч. После этого у машины не должно появиться никаких признаков структурных повреждений, а среднее замедление сминаемой части не должно превышать установленных пределов. Особое внимание уделяют нагрузке на торс манекена.
Боковой удар. Структура машины испытывает удар на скорости 36 км/ч груза весом 780 кг. Повреждения должны ограничиться разрушаемыми частями. Капсула безопасности должна остаться целой. Также регистрируется величина замедления. Удар по рулевому колесу. По рулю наносится удар грузом весом восемь килограмм на скорости 25,2 км/ч. Механизм быстрого снятия руля должен исправно работать и после удара. Допускается лишь деформация рулевой колонки.
Первый тест дуги безопасности (статический). Прикладываются нагрузки: боковая, эквивалентная 50 килоньютонам (кН), продольная величиной шесть и вертикальная - девять тонн.
Второй тест дуги безопасности (статический), проводится после первого. На дугу сверху давят грузом в 7,5 тонн. Дуга не должна деформироваться.
Боковой тест (статический). Прикладывается нагрузка до 2,5 тонн на боковую часть капсулы безопасности.
Тест дна топливного бака (статический). К середине днища прикладывается нагрузка в 1,25 тонны.
Тест стенок кокпита (статический). Прикладывается горизонтальная нагрузка в одну тонну.
Тест на отрыв носового обтекателя (статический). Прикладывается боковая нагрузка в четыре тонны.
Боковой тест на пробой монокока. Проводится с применением металлического конуса.
Тест задней части на сохранение структурной целостности. Применяется боковая горизонтальная нагрузка в четыре тонны на заднюю часть машины.
Тест на удар сзади. По задней части машины (выступающей за коробку передач) наносится удар грузом в 780 кг со скоростью 43,2 км/ч. Разрушения должны ограничиваться частями машины, выступающими за линию задних колес.
Если хотя бы один из краш-тестов не пройден, машину не допустят к соревнованиям.
Элементы безопасности болида Формулы-1
МОНОКОК
Ноги гонщика не должны выходить за линию передней оси. Монокок должен иметь зону перед ногами гонщика не менее 30 см (правило введено в 1995 году). Обязательны защитные прокладки из вспененного конфора вокруг ног гонщика (2001).
КАПСУЛА БЕЗОПАСНОСТИ
Изготавливается из легких и высокопрочных композитных материалов на основе карбона; толщина внешнего пакета слоев капсулы - минимум 3,5 мм. Включает прослойку из кевлара толщиной 2,5 мм.
ПОДГОЛОВНИК И ЗАЩИТНАЯ ПРОКЛАДКА</B>
по бортам кокпита должны находиться на уровне центра тяжести шлема (1996). Углеволокно сотовой структуры обеспечивает прочность, а заполнитель (вспененный конфор толщиной 75 мм) поглощает энергию за счет деформации. Ускорение головы гонщика во время фронтального столкновения снижается на 56,5 процентов.
РЕМНИ БЕЗОПАСНОСТИ
Многоточечные ремни безопасности служат в течение всего сезона. Два ремня проходят по плечам, еще два фиксируют положение ног и два обхватывают туловище. С 1995 года плечевые и поясные ремни стали шире (с 50 мм до 75 мм), что на треть уменьшило нагрузку на грудную клетку гонщика при ударе.
СИДЕНЬЕ ВОДИТЕЛЯ (ложемент)
Сиденья съемные, должны извлекаться из машины вместе с гонщиком (1999), крепятся к кокпиту единообразно (2000). Изготавливаются из углеволокна строго индивидуально, формируются по фигуре пилота. В год изготавливается по шесть - восемь ложементов на гонщика. Они регулярно проверяются на наличие повреждений и усталость материала, по мере необходимости заменяются на новые. Размеры входного отверстия кокпита увеличены (2001), чтобы в случае травмы гонщика облегчить его эвакуацию из машины вместе с ложементом.
ДУГА БЕЗОПАСНОСТИ
Высота зоны безопасности над головой гонщика увеличена с 50 до 70 см (1999), в четыре раза повышен предельно допустимый уровень фронтальных и боковых нагрузок на дугу безопасности.
РУЛЕВОЕ КОЛЕСО
Должно быть съемным. Обязательна складывающаяся травмобезопасная конструкция рулевой колонки (1997). Проводится специальный тест на ее энергопоглощающие свойства.
КОЛЕСА БОЛИДА
Соединены с коpпуcом машины двумя стальными страховочным тpоcами, чтобы при разрушении рычагов подвески в результате аварии уменьшить риск отрыва колеса. Предельная горизонтальная нагрузка на разрыв тросов увеличена с пяти до шести тонн. Подвеска сконструирована так, чтобы при отрыве колеса и деформации рычагов исключить их попадание в голову гонщика.
ЗЕРКАЛА ЗАДНЕГО ВИДА
Уже несколько раз увеличивались в размерах: с 10х5 до 12х5 см (1998) и до 15х5 см (2002). Последнее изменение дало улучшение обзора на 25 процентов.
Источник: Автоспорт 1'2003