Влияние поверхности трассы на стратегию гонки

Разработка эффективной гоночной стратегии в Формула 1 включает в себя анализ сложного набора переменных. В то время как такие факторы, как износ шин и расход топлива, хорошо известны, само покрытие трассы играет удивительно важную роль.

Шероховатость, состав и даже цвет трассы могут влиять на уровень сцепления, что делает их критически важными для команд, стремящихся получить преимущество. Давайте разберемся, как эволюция трасс в Формуле-1, температура трассы и различные типы покрытий влияют на гоночные стратегии.

Различные типы дорожных покрытий

Поверхность большинства гоночных треков состоит из асфальта, который представляет собой смесь битумного вяжущего с заполнителем, таким как камни и гравий. Как правило, асфальт укладывается поверх слоев щебня и камня по технологии Stone Mastic Asphalt.

Тип покрытия трассы, включаякачество и характеристики асфальта, может значительно отличаться на разных трассах, что влияет на сцепление шин с дорогой и их долговечность.

Интересно, что камни в составе асфальта могут настолько сильно влиять на уровень сцепления, что часто новые трассы со всего мира импортируют камни из определенных карьеров в Великобритании, чтобы обеспечить высокое качество покрытия трассы.

Микро- и макрошероховатость

Чтобы охарактеризовать текстуру различных типов дорожных покрытий, инженеры анализируют макро- и микрошероховатость. Макрошероховатость - это гладкость расположения камней, а микрошероховатость - гладкость отдельных камней. 

Например, поверхность имеет высокую макрошероховатость, если между камнями есть большие зазоры и камни торчат, создавая пики, показанные зеленым следом на диаграмме ниже. Однако если эти зазоры заполнены материалом, то поверхность имеет низкую макрошероховатость.

Если поверхность камней шероховатая, то микрошероховатость высокая, а если камни отполированы и гладкие, то микрошероховатость низкая.

Сцепление шин с дорогой

Существует два способа создания сцепления шины с дорогой: вдавливание и сцепление .

Оба механизма связаны с асимметричной деформацией вязкоупругой резины, которая создает силу трения, также известную как сцепление. Вдавливание - это когда резина возбуждается шероховатостью дорожки, а сцепление - когда между резиной и дорожкой образуется молекулярная связь, как показано на рисунке ниже. 

Шероховатость дорожки существенно влияет на силу трения, возникающую между резиной и дорожкой.

Если эта сила трения, или сцепление, слишком мала, шина начинает скользить по поверхности трассы и изнашиваться. Это увеличивает деградацию шины, что сокращает срок ее службы, а также создает головную боль для стратегов, поскольку им приходится пересматривать длину старта.

Как эволюция трассы в F1 влияет на стратегию гонки

Под эволюцией трассы в Формуле-1 понимается постепенное увеличение сцепления с трассой по мере того, как резина оседает на ней, особенно в зонах повышенного трения, таких как зоны торможения и апексы. Этот слой резины улучшает время прохождения круга в течение всей сессии, но на него могут влиять такие факторы, как дождь или ветер, которые могут смыть резину, оставив "зеленую" или "грязную" трассу с пониженным сцеплением.

Временные трассы, такие как берлинская трасса Формулы E, часто демонстрируют быструю эволюцию трассы из-за частого наращивания резины, особенно на бетонных поверхностях. Команды Формулы-1 внимательно следят за эволюцией трассы, корректируя свои стратегии с учетом изменений в уровне сцепления с дорогой во время каждой сессии.

Температура трассы

Температура трассы также может играть роль в количестве доступного сцепления. Более высокая температура трассы приводит к повышению температуры шин, что часто позволяет вывести шины в рабочий диапазон, увеличивая сцепление. Однако чрезвычайно высокая температура трассы может привести к образованию зернистости и волдырей. С другой стороны, низкие температуры трассы затрудняют деформацию резины и, следовательно, создают трение. 

Именно из-за таких колебаний сцепления команды внимательно следят за погодой и температурой трассы на протяжении всей сессии. Ясные, солнечные дни быстро нагревают трассу, особенно недавно уложенные трассы, которые часто темнее и поэтому поглощают больше тепла. В то время как пасмурный день может снизить температуру трассы на 20 градусов по Цельсию (68 градусов по Цельсию). 

Перекладка и ее влияние на состояние дорожек

Перекладка трассы может кардинально изменить стратегию гонки. Новые покрытия часто покрывают битумом, создавая гладкую макро- и микротекстуру, которая изначально обеспечивает низкое сцепление. Примером тому может служить Гран-при Турции 2020 года, где на только что отремонтированной трассе сцепление было минимальным, что привело к проблемам с шинами как на сухой, так и на мокрой трассе.

В других случаях, как, например, на Texas Motor Speedway в 2021 году, участки трассы были обработаны PJ1 TrackBite, чтобы увеличить сцепление с дорогой для гонок NASCAR. К сожалению, такая обработка поверхности обеспечила ограниченное сцепление для шин Firestone команды IndyCar, создав узкую гоночную трассу, которая полностью изменила время прохождения круга и стратегию пит-стопов.

Как команды Формулы-1 используют технологии для управления условиями трассы

К сожалению, прямого измерения состояния трассы не существует, поэтому командам приходится полагаться на такие инструменты, как RaceWatch которые объединяют все различные потоки данных в единую платформу. Таким образом, стратеги могут отслеживать погоду, температуру трассы, время прохождения круга и многое другое в режиме реального времени, чтобы понять состояние трассы во время каждой сессии и всего уик-энда. Зернистые передние шины во время тренировки в пятницу могут легко превратиться в пылающие задние шины во время гонки в воскресенье. 

Чтобы помочь понять поведение шин, специалисты по стратегии определяют кривые деградации для каждого типа состава шин. Эти кривые иллюстрируют, как прогрев, износ и перегрев могут изменить время прохождения круга в течение гонки для каждого состава.

Состояние трассы, температура и даже просто заново отшлифованный участок трека могут полностью изменить их внешний вид, поэтому такое программное обеспечение, как RaceWatch которое обновляет кривые шин в режиме реального времени, является жизненно важным инструментом для стратегов.

Использование кривых деградации для моделирования стратегий

RaceWatch автоматически строит кривую деградации для каждого заезда каждого гонщика в течение сессии. Затем эти кривые усредняются, чтобы получить более надежную оценку деградации шин для каждого состава, а нерепрезентативные заезды удаляются.

После уточнения эти кривые деградации используются при моделировании стратегии, чтобы предсказать, как будет развиваться гонка при различных стратегиях пит-стопов и длительности этапов. Это помогает стратегу определить оптимальное количество пит-стопов и состав смеси, который следует использовать в том или ином отрезке гонки для достижения наивысшего общего времени.

Основные выводы

1. Эволюция трассы в F1: По мере того как резина накапливается на трассе, сцепление с дорогой увеличивается, что влияет на время прохождения круга и стратегию. Дождь или ветер могут смыть этот слой, вернув трассу в "зеленое" состояние с более низким сцеплением.
2. Температура трассы в F1: Более высокая температура увеличивает сцепление шин с дорогой, но может привести к перегреву и деградации. Более низкие температуры снижают гибкость шин, затрудняя трение.
3. Различные типы поверхностей трека: Состав, шероховатость и методы шлифовки поверхности трека могут существенно влиять на сцепление шины с дорогой и ее деградацию.

Понимание сложного взаимодействия между эволюцией трассы, температурой трассы и различными поверхностями трассы очень важно для стратегов Формулы-1. Эти элементы напрямую влияют на износ шин, уровень сцепления и стратегию гонки. С помощью передовых инструментов интеграции данных, таких как RaceWatch, команды могут адаптироваться к условиям трассы в режиме реального времени, оптимизируя свои стратегии для достижения наилучших результатов.

Как управлять влиянием поверхности трассы и оптимизировать стратегию гонки

Вебинар "Как оптимизировать гоночную стратегиюи анализ", посвященный оптимизации гоночной стратегиии анализу, поможет вам глубже разобраться в сложностях гоночной стратегии и ключевой роли технологий в автоспорте.

В вебинаре примет участие Бернадетт Коллинз, бывший руководитель отдела гоночной стратегии команды Формулы-1 Aston Martin, которая на примере реальных гонок Формулы-1 расскажет о тонкостях технологии RaceWatch :

Зрители вебинара получат полное представление о том, как команды Формулы 1 используют технологии для сбора более 1000 точек данных в секунду, что позволяет проводить более 2 миллионов прогнозных симуляций во время тренировок, квалификационных заездов и непосредственно в день гонки.

Основные выводы из вебинара по стратегии и анализу гонок:

• Знакомство с технологией, лежащей в основе анализа в командах Формулы-1.
• Роль предиктивного моделирования в формировании результатов работы.
• Потенциальное применение технологии анализа автоспорта в футболе, регби и других видах спорта.
• Подробный обзор того, как спорт может использовать технологии для будущих достижений.

Эту сессию обязательно посетят энтузиасты и профессионалы, желающие понять технологическую основу гоночной стратегии в F1 и ее потенциальное распространение на другие спортивные арены.

Автор статьи: Джемма Хаттон