Domů / Formule 1 / Za horizontem rychlosti: Technologická transformace F1

Za horizontem rychlosti: Technologická transformace F1

Za horizontem rychlosti: Technologická transformace F1
Foto: © Mercedes

Zajímalo vás někdy, jak se v průběhu let vůbec utvářela a vyvíjela formule 1? V tomto díle si přiblížíme technickou evoluci královny motorsportu. Začneme u toho, co položilo základy této série, a skončíme prakticky u nové éry pravidel, která vešla v platnost v roce 2022.

Než se pustíme do objevování a do mnoha systémů a technologických vymožeností, tak stojí za zmínku se podívat na úplně prvotní časy formule 1, které se datují až do roku 1950.

Celosvětová pravidla, která upravovala závody jednomístných sportovních vozů, byla poprvé standardizována po druhé světové válce v roce 1946 Mezinárodní sportovní komisí (CSI). Z té poté vznikla Mezinárodní automobilová federace (FIA), která tato nařízení oživila a rozšířila. Předpisy vešly v platnost v roce 1947 a vznikla tak série, které se začalo říkat formule 1.

Pravidla pro účast byla z dnešního pohledu velmi jednoduchá. Jednomístný vůz musel obsahovat buď atmosférický motor o objemu 4,5 litru, nebo přeplňovaný motor o objemu 1,5 litru. Dále musel být řidič oddělen od motoru nehořlavým materiálem. Za třetí musel být vůz vybaven dvěma zpětnými zrcátky. A to bylo vše!

Dominance Alfy Romeo

Prvnímu oficiálnímu šampionátu v roce 1950 dominovala Alfa Romeo s její Alfettou 158. Tento model byl upraven ještě z předválečné série voiturette, kde závodila obecně menší závodní auta. Vylepšená verze 159 pro následující rok obsahovala nově řadový osmiválec, poháněný mechanickým kompresorem o obsahu 1,5 litru, a čtyřstupňovou manuální převodovkou. Toto celé bylo uloženo v základním dvoutrubkovém rámu, který byl vyztužen ocelovými trubkami. Celý tvar šasi byl zakulacený s žebrováním pro odvod teplého vzduchu.

V roce 1950 tak Alfa vyhrála všech 6 závodů, do kterých vstoupila (sedmý závod se jel na Indy 500) a vítězem celého šampionátu se stal Giuseppe Farina. Následující rok vylepšená 159 narazila na vývojový strop, ale i přesto se ji podařilo získat jezdecký šampionát s jistým Fangiem. Na konci roku 1951 odešla Alfa z formule 1, protože dosáhla svého cíle a nemohla sehnat peníze na vývoj vozu pro další sezónu.

Zároveň vzrůstaly obavy, že se na rok 1952 přihlásí méně týmů, a tak bylo přijato rozhodnutí, které určilo odjezdit šampionát podle pravidel tehdejší F2. To přikazovalo mít ve voze motor do objemu 2 litrů nebo motor s mechanicky poháněným kompresorem do objemu 750 centimetrů krychlových. Toto nařízení bylo platné i na rok 1953, kdy dominovalo Ferrari s Albertem Ascarim.

Inovace Mercedesu

Pro rok 1954 se FIA rozhodla vrátit zpět ke klasickým motorům o objemu 2,5 litru. Hlavními tvářemi tohoto ročníku byli italští rivalové Ferrari a Maserati. Mercedes se k vedoucí dvojici připojil přibližně v polovině sezóny s vozem W196, a to zejména z důvodu, že motor obsahoval tzv. desmodromický rozvod. Tento typ rozvodu se používá u motorů s velmi vysokými otáčkami, protože když jsou otáčky příliš vysoké, tak pružina nestíhá včas zavírat otevřené ventily, proto se v tomto řešení využívají váčky. Jedna váčka ventil otevře a druhá zavře. Další inovativní funkcí, kterou Mercedes v té době přinesl, bylo mechanické vstřikování paliva. Díky právě systému vstřikování měli Juan Manuel Fangio a Stirling Moss takovou výhodu oproti ostatním závodníkům, že dokázali vyhrát šampionát v letech 1954 a 1955.

V letech 1956 a 1957 se dostalo Ferrari a Maserati opět na vrchol, přičemž Fangio získal dva jezdecké šampionáty – první pro Ferrari a druhý pro Maserati.

Změny v oblasti pohonu

Zasloužené místo v pomyslné technické síni slávy patří vozu Cooper T43 stáje Rob Walker Racing Team, který vyhrál úvodní závod v roce 1958, jež řídil Stirling Moss. Tento vůz měl totiž motor v zadní části vozu, což se v budoucích letech stalo prakticky normou. Stejný vůz přidal vítězství i v dalším závodě v Monaku, ale tentokrát seděl za volantem Maurice Trintignant. V roce 1959 představil Cooper nový monopost T51, který zvítězil na 5 / 8 velkých cenách v rukou Jacka Brabhama, Stirlinga Mosse a Bruce McLarena. Dominance Cooperu pokračovala i v roce 1960 a k využívání motoru v zadní části se ten rok přidal i Lotus a BRM.

Rok 1960 byl zároveň posledním pro motory o obsahu 2,5 litru. Důvodem byla navyšující se rychlost monopostů, a tak bylo vydáno rozhodnutí vrátit se zpět k motorům o obsahu 1,5 litru. Následující rok nejlépe využilo Ferrari, které nejrychleji vyvinulo nový šestiválec. Monopost Ferrari 156 si můžete lehce zapamatovat díky přední části, kdy nasávací otvory připomínají žraločí nos. Šampionát jezdců vyhrál Phil Hill. Stejný rok bylo možné vidět také vůz Ferguson P99 s pohonem všech čtyřech kol. Nejednalo se však o úspěšný projekt, protože monopost se zúčastnil pouze jediné velké ceny. Ovšem myšlenka byla určitě inovativní, protože v další dekádě s ní experimentovaly týmy Lotus, BRM, Mantra a McLaren. Bohužel také s neúspěchem, a tak byla auta s pohonem 4×4 od roku 1982 zakázaná.


Začátkem 60. let však dojde k technologické inovaci, která viditelně změní formuli 1.

Revoluce v šasi

Když týmy v roce 1960 dorazily na první závod do Zandvoortu, tak jim spadla brada. Všichni poprvé uviděli nový Lotus 25, na kterém se podíleli Mike Costin a Colin Chapman. Při prvních pohledech se konstruktéři z jiných stájí divili, jak je možné, že v Lotusu podařilo ukrýt trubky, které vyztužovaly karosérii.

Revoluční Lotus 25 byl první vozem formule 1, co místo klasického rámu použil hliníkovou skořepinu. Největší výhodou této konstrukce je torzní tuhost. Torzní tuhost je klíčový faktor při návrhu rámu vozidla, protože má významný vliv na jeho celkové vlastnosti. Když vozidlo přejíždí nerovnosti nebo projíždí zatáčkami, na karoserii působí síly, které způsobují její kroucení. Na bocích vedle místa, kde sedí jezdec, byly umístěny nádrže na palivo. Všechna tato dobře promyšlená rozhodnutí měla zkrátka spoustu výhod. Celá konstrukce byla velmi lehká s již zmíněnou větší torzní tuhostí. Navíc byla velmi kompaktní a umožňovala jezdci ve voze sedět ve větším náklonu, s čím již Lotus experimentoval dříve.

I přes revoluční design nebyl Lotus 25 první rok bezchybný a potýkal se hlavně s nespolehlivostí, ale i přesto získal druhé místo v Poháru konstruktérů. V roce 1963 to však byla jiná písnička a Jim Clark se stal mistrem světa. Tento design se téměř přes noc stal normou ve formuli 1. Za posledních 60 let ušla technologie v oblasti materiálů velkou štreku, ale základní principy zůstávají dodnes stejné těm, co poprvé představil Lotus.

Je libo opět vylepšit motor?

Před startem sezóny v roce 1966 došlo opět k úpravě motorů. Monoposty totiž měly méně výkonné motory než některé sportovní vozy z jiných sérií.  V roce 1967 byl představen Ford-Cosworth DFV V8, který následně v 80. letech minulého století dominoval celé formuli 1. Chapman opět správně odhadl situaci a poprvé byl tento motor spatřen v Lotusu 49 na nizozemském Zandvoortu.

Lotus vám dává křídla!

A byl to opět Lotus, který v roce 1968 při Velké ceně Monaka jako první umístil křídla na monopost. Jednalo se prakticky o první verzi aerodynamického balíčku. Abych byl přesný, tak šlo spíše o křidélka, která byla umístěna z boku nosní části. Později tohoto roku se k podobným vylepšením dostaly i ostatní týmy a docházelo často až k bizarním nápadům, protože tento aerodynamický koncept nebyl ještě úplně správně pochopen. Jako příklad lze uvést Brabham BT26, který na Velkou cenu Kanady přinesl vylepšení, které zahrnovalo dvojici křídel. První bylo uchyceno dvěma podpěrami k přednímu zavěšení a druhé křídlo naopak k zadnímu zavěšení. Nápad to byl zajímavý, ovšem velmi nebezpečný zejména z důvodu náhlé ztráty přítlaku. Pro zlepšení bezpečnosti byly předpisy narychlo změněny tak, aby zakázaly montovat takto vysoká křídla nestabilními vzpěrami a naopak stanovily, aby křídla byla připevněna k odpružené části vozu.

Bezpečnost, pneumatiky bez dezénu a turbína?

V oblasti bezpečnosti docházelo k dalším důležitým úpravám, za které nejvíce v té době loboval Jackie Stewart kvůli zvyšujícím se počtům tragických úmrtí. Mezinárodní automobilové federace na základě tohoto podnětu přijala opatření, která obecně vylepšila jak bezpečnost na trati, tak mimo ni. Příkladem lze uvést samotěsnící palivové nádrže.

V roce 1971 byly použité poprvé takzvané slicky neboli závodní hladké pneumatiky. Firestone je poprvé poskytl na Velkou cenu Španělska, aby je týmy mohly vyzkoušet. Prakticky hned se staly standardem pro suché závody až do roku 1998, kdy je nahradily drážkované pneumatiky. Slicky byly opět používány od roku 2009.

Ke krátkému experimentu došlo také u týmu Lotus, který v roce 1971 představil vůz Lotus 56B poháněný spalovací turbínou. Původně závodil v sérii Indycar. Turbína poskytovala výkon přibližně 600 koní, zatímco běžné motory F1 asi něco kolem 400 koní. Bohužel se ukázalo, že trvalo až 6 sekund než turbína zareagovala na zmáčknutí plynového pedálu. Navíc bylo k provozu třeba extrémního množství paliva, tudíž vůz musel startovat s plnou nádrží. Od unikátního nápadu se tedy odstoupilo.

Starý známý přísavný efekt

Srozumitelně lze přísavný efekt definovat jako něco, co se děje v důsledku vzniku nízkého tlaku mezi silnicí a částmi monopostu, které jsou k tomuto povrchu blízko. Auto je tak doslova přicucáváno k zemi primárně díky podlaze a například přítlačným křídlům Více si toto téma probereme v dalších kapitolách.

Týmy, jako například BRM, s přísavným efektem koketovaly již v 70. letech, ale nebyly příliš úspěšné, zejména kvůli tomu, že jejich protáhnuté prahy bočnic nebyly dostatečně nízko u země, a tak se auto nemohlo zcela přisát. Průkopníkem designu byl opět Lotus 79, který využil kombinaci protažených prahů a venturiho tunelů, díky kterým dosahoval velkého přítlaku a rychlosti. Ostatní týmy neměly jinou možnost, než si stejné řešení aplikovat i na své vozy, protože náskok Lotusu byl obrovský. Celý tento posun vedl k tomu, že se extrémně zvýšila rychlost průjezdu zatáčkami. K tomu všemu bylo použito co nejtvrdší odpružení, aby vozy příliš neposkakovaly, protože to mohlo vést opět ke ztrátě přítlaku na základě vyrovnání tlaků z okolí a podlahy. Hlavní nevýhodou bylo právě to, že vozy byly pro řidiče kvůli velmi tuhému zavěšení extrémně nevyzpytatelné, a pokud došlo k přerušení kontaktu mezi vozovkou a monopostem, například při přejetí obrubníku, úroveň přítlaku okamžitě klesla, což vedlo k mnoha vysokorychlostním nehodám.

Ačkoliv byly zavedeny změny pravidel, aby se částečně omezilo použití přísavného efektu, tak se několika týmům podařilo najít mezery v pravidlech. Nakonec byly rozšířené prahy bočnic společně s venturiho tunely před sezónou 1983 zakázány a stáje se tak vrátily zpět k rovným podvozkům.

Vylepšení materiálů

Byla to právě éra přísavného efektu, která pravděpodobně vedla k dalšímu velkému kroku ve formuli 1, a to představení monokoku z karbonových vláken.

Vzhledem k tomu, že se designéři zaměřovali na optimalizaci přísavného efektu, tak se šéf designu McLarenu John Barnard snažil vymyslet způsob, jak co nejvíce zmenšit právě monokok, aby došlo ke zvětšení venturiho tunelů. Uvědomil si, že zmenšení průřezu podvozku při zachování požadované torzní tuhosti by s původním hliníkovým monokokem nebylo možné. Klíčový byl v této oblasti nový zaměstnanec McLarenu Steve Nichols, který předtím pracoval ve společnosti Hercules Aerospace, kde navrhoval různé kompozitní komponenty pro raketové motory. Pár chytrých hlav se dalo dohromady a v roce 1981 vznikl první celokarbonový monokok ve formuli 1 na voze MP4/1. Byl lehčí, přinesl vylepšenou torzní tuhost a co je nejdůležitější, byl pevnější a bezpečnější pro jezdce.

Vzestup elektroniky

Poměrně primitivní systémy na záznam dat se poprvé objevily na konci 70. let. Prvním týmem byl opět Lotus, který ji využil při analýze principu přísavného efektu. První palubní systémy se objevily při zavedení turbomotorů v 80. letech, přičemž Brabham-BMW a Toleman-Hart byly mezi prvními týmy, které toho využily. Se zavedením pravidel omezujících množství paliva ve voze byly zavedeny systémy, které tuto hladinu kontrolovaly.

Rychlý vývoj v oblasti počítačové techniky pomohl dalším stájím se zpracováním dat. Lotus používal elektronickou jednotku pro systém aktivního odpružení. Do roku 1987 přišel Williamsem s podobným řešením aktivního odpružení, ale v tomto případě se jednalo spíše o reaktivní systém, protože byl zaměřen více na optimalizaci aerodynamické platformy než na optimalizaci mechanické přilnavosti.

Dnes se elektronické systémy používají napříč všemi oblastmi nejen motorsportu. Zajišťují poskytování dat ze závodních víkendů nebo například poskytují vysílání v televizi.

Přesnější převody, rychlejší vůz

Novinkou, která se poprvné objevila na konci 80. let, byla poloautomatická převodovka bez spojky, kterou propagoval John Barnard na voze Ferrari 640 v roce 1989. Převodovka se ovládala pádly na volantu a umožňovala pilotům mnohem rychlejší a přesnější řazení, což poskytovalo značnou výhodu v průběhu kola. Systém byl ale zpočátku vysoce nespolehlivý a po problematickém testovacím programu, během kterého vůz nedokončil závodní vzdálenost, se podařilo Ferrari vyhrát ten samý rok Velkou cenu Brazílie.

Rokem 1996 už všechna auta používala poloautomatické převodovky a v roce 2005 je nahradily bezprodlevové převodovky, které umožňovaly zařadit další převodový stupeň před vyřazením aktuálního převodového stupně.

V příštím díle se podíváme na technické „hračky“ 21.století, které opět významně formovaly podobu aktuální formule 1.

Zdroje článku:

Redakce SvětFormule.cz (Jaroslav Chládek)

Sdílejte na:
Zavřít

Autor článku:

K formuli 1 jsem se dostal v roce 2005, kdy mě rodiče nemohli odtrhnout od obrazovky. Fascinuje mě technologie v motorsportu. Působil jsem i jako traťový maršál.

Další články autora →

Další články