Монопост

Автомобиль Формулы 1, команда Рено, 2005 г.

Lola серии IndyCar, 1993 г.

Автомобиль с открытыми колёсами — тип гоночного автомобиля, представляющий собой одноместный, в большинстве случаев, автомобиль с колесами, вынесенными из кузова. Этот тип, появившийся в начале XX века, ныне один из самых распространенных для гоночных автомобилей.

Названия

Этот тип имеет два названия, указывающие на его конструктивные особенности — в Америке укоренилось название «open wheel car» — автомобиль с открытыми колёсами, тогда как в Европе указывают на его одноместную конструкцию — монопост (англ. single seater, нем., итал., чешск. — monopost). В Америке же технические требования к таким автомобилям начали сводить в специальные документы, получившие название «формул». Постепенно слово «формула» стало фигурировать в названии большинства чемпионатов и серий монопостов, начиная с Формул-1, -2, и -3, что дало повод называть такие гонки «гонками формульного типа». В России слово «формула» все чаще стало применяться и к самим машинам, участвующим в таких гонках.

История

Луи Шевроле на гонке Кубка Вандербильта 1910 г.

Первые автомобили данного типа появились в США в начале ХХ века, и поначалу были вовсе не одноместными, вместе с водителем в гонке участвовал механик, так как дистанции были большими, а надежность машин невысока. Постепенно гонки переместились на закрытые трассы относительно небольшой длины, а надежность машин выросла, после чего механик переместился на обочину, а позже в специальную зону технического обслуживания. Результаты гонок на «больших автомобилях» начали идти в специальный зачет, ведшийся ААА — Американской Автомобильной Ассоциацией — так родился первый чемпионат. Технические требования стали сводиться в специальные документы, получившие название «формул»

В Европе гонки на автомобилях с открытыми колёсами стали проводиться в 20-х гг. Новые машины получили название монопостов и они начали участвовать в престижных гонках Гран-При.

Автомобиль с открытыми колёсами даёт небольшое преимущество, так как пилоту проще строить траекторию движения; из-за того что он видит колеса авто.

Устройство

Подвеска

Mercedes W196 — единственный монопост с закрытыми колёсами

6-колёсный Тиррелл П34

Согласно названию колёса автомобилей должны находиться вне корпуса. Впрочем, бывали и исключения — в 1954 г. команда Ф1 Мерседес, воспользовавшись лазейками в регламенте, выставляла на некоторые гонки, преимущественно скоростные, машины с колёсами закрытыми легким кузовом. В дальнейшем регламент Ф1 был пересмотрен с целью исключения подобных случаев.

Также вне корпуса находится и подвеска. Сейчас это двойной поперечный рычаг с толкаемой либо тянущей штангой (push-rod и pull-rod, соответственно).

Число колёс, как правило, не превышает 4, хотя были случаи и 6-колёсных автомобилей — впервые такой автомобиль появился в 1948 г. в Национальном Чемпионате ААА, в 1976 г. команда Ф1 Тирелл также представила автомобиль с 6 колёсами, однако попытка команды Ф1 Уильямс выставить в 1982 г. шестиколёсный автомобиль натолкнулась на запрет, с тех пор все автомобили с открытыми колёсами имеют их не больше 4.

Двигатель

Впервые заднее расположение мотора было реализовано на автомобилях Auto Union

Дизель Cummins на родстере для Indy 500

Газотурбинный автомобиль Парнелли Джонса на Инди500 1967 г.

Двигатель долгое время находился впереди гонщика, приводя в движение заднюю ось посредством карданного вала, так или иначе проходившего через кабину. Впервые иное расположение двигателя — позади кабины — было предложено немецким инженером Фердинандом Порше в 1920-х гг., но реализовано в металле было лишь в 1934 г. в гоночных автомобилях Ауто Юнион, построенных под руководством того же Порше. Впоследствии эта схема получила развитие на автомобилях Ауто Юнион, но Вторая мировая война положила конец их эволюции, а после войны уже не использовалась. Вновь эта схема была применена уже в 1950-х гг. Эшли Купером. В 1961 г. автомобили заднемоторной схемы дебютировали в США, в 1965 г. выиграли гонку Инди500, и с тех пор заднемоторная схема стала стандартом для автомобилей с открытыми колёсами, за исключением спринт-каров, используемых для гонок по грунтовым овалам.

Сами двигатели используются почти исключительно четырехтактные поршневые работающие по циклу Отто, атмосферные или с турбокомпрессорами. В американском чемпионате проводили опыты с дизельными двигателями, также были попытки применения газовых турбин, в Америке и в Европе.

Аэродинамика

Граунд-эффект позволял обходиться без переднего крыла (Lotus 91, 1982)

Диффузор автомобиля Ф1

Маломощные монопосты могут обходиться и без антикрыльев (Автомобиль Формулы 500)

С 1960-х гг. требования аэродинамики все больше учитываются при создании гоночных автомобилей, конструкторы стараются добиваться не только уменьшения лобового сопротивления как раньше, но увеличения прижимной силы — легкие машины не могли реализовать всю мощь своих моторов из-за пробуксовки в поворотах. Монопосты начинают обрастать теми или иным аэродинамическими приспособлениями.

Наиболее часто встречаются переднее и заднее антикрылья, прижимающие к дороге, соответственно, переднюю и заднюю часть автомобиля. Впрочем, в начале 80х гг. автомобили Ф1 обходились без передних крыльев — основную прижимную силу создавали сами корпуса машин, которые вкупе с заградительными эластичными юбками создавали под днищем машины разрежение, прижимающее ее к трассе (граунд-эффект). Сейчас граунд-эффект практически везде запрещен, а прижимную силу создает диффузор — расположенная в задней части днища открытая сужающаяся П-образная полутруба, ускоряющая протекающий под машиной воздух (принцип трубки Вентури).

Открытые колёса являются важным аэродинамическим элементом — они имеют большую ширину, а их верхний край движется навстречу набегающему потоку. В итоге они производят серьезные воздушные завихрения, сильно ухудшающие аэродинамическую эффективность автомобиля (который, таким образом, не может сравниться со спортпрототипами, у которых колёса закрыты). Предпринимавшиеся различные попытки закрыть колёса от набегающего потока пресекаются контролирующими органами.

Маломощные монопосты, а также спринт-кары (используемые для гонок на грунтовых овалах) могут вообще не иметь аэродинамических элементов — развиваемые ими скорости не столь велики.

Корпус

Корпус монопоста имеет минимальное поперечное сечение, с тем чтобы только закрывать пилота. С 60-х гг. команда Ф1 Лотус применяет новую конструкцию корпуса с использованием монококов — жестких пространственных конструкций, более устойчивых к кручению и ударам. В монококе располагается кокпит — открытая кабина пилота (хотя и предпринимались различные попытки закрыть пилота). Спереди к монококу крепится передняя подвеска и передние аэродинамические элементы, сзади — двигатель, к которому крепится коробка передач, а к той — задняя подвеска и задние аэродинамические элементы. С 1972 г. команда Ф1 Лотус располагает радиаторы в боковых понтонах, что позволило придать носу машины максимально эффективную с точки зрения аэродинамики форму.

Трансмиссия

Полноприводный Cosworth F1, 1969 г.

Привод, независимо от расположения двигателя, чаще всего делался задний, хотя в серии Индикар были попытки использования переднеприводных автомобилей, а полный привод использовался и в Индикаре, и в Формуле 1. Переключение передач всегда ручное, хотя в последнее время повсеместное распространение получили разработанные еще для Формулы 1 полуавтоматические коробки с переключением подлепестковыми переключателями.

Производители машин с открытыми колёсами

Участники гонок на машинах с открытыми колёсами могут строить их сами (так в Чемпионате Мира Формулы-1), а могут закупать у стороннего производителя (в большинстве остальных случаев). Производители монопостов:

• Lola

• Международные чемпионаты на автомобилях с открытыми колёсами

  Действующие

  • Формула-1
  • IndyCar
  • Мировая серия Рено
  • A1 Гран-при
  • Евросерия 3000
  • Формула-3
  • Формула Мастерс

  В прошлом

  • Champ Car
  • Формула-2
  • Формула-3000