Общие концепции.

Процесс моделирования болида предстоящего года как правило начинается ранней осенью, но некоторые большие команды могут даже выделить некоторое количество инженеров еще в начале сезона, которые будут работать отдельно от команды, разрабатывая новый болид. С уже имеющимся опытом и знаниями о нынешнем болиде, инженеры садятся и начинают обсуждать различные аспекты и характеристики, которые должны быть улучшены на новом болиде. Наибольшая проблема состоит в том, что частое изменение правил может порушить всю работу, т.е. инженеры, разработавшие что-либо еще в начале сезона, к концу его могут узнать, что использование того, что они изобрели просто-напросто запрещено. Пилот является одним из основополагающих факторов в процессе разработок, и работа, как правило, ведется вокруг него.

CAD/CAM.

Автоматизированное проектирование сместило обычное создание чертежей в дизайнерской работе F1 и успешно действует уже 5 лет. Почти все детали болида, включая мотор, разрабатываются на программных пакетах CAD. Основное преимущество CAD'a над "листом бумаги" это то, что объекты могут быть просчитаны в 3D объеме, позволяя инженерам видеть лучше как детали взаимодействуют друг с другом. Комплексные программы, вроде программного пакета CATIA, позволяют создавать большие части, составленные из мелких деталей.
Софт CAD может быть объединен с FEA (анализ конечного элемента), что может позволить рассчитать давление и растяжение(сжатие) каждого маленького фрагмента компонента, которые окрашиваются в различные цвета, в зависимости от нагрузок. Это позволяет дизайнерам мгновенно увидеть фрагменты деталей, которые подвержены слишком большим нагрузкам и не могут их выдержать. Такие детали сразу переделываются с целью перенаправления или перераспределения нагрузок.
Наряду с использованием FEA, детали будут анализироваться при помощи софта CFD (вычислительная гидродинамика), который предсказывает то, как будет вести себя воздушный поток по отношению к данному элементу. Этот софт используется в параллели с аэродинамической трубой, чтобы оценивать эффективность аэродинамических компонентов, таких, какие к примеру мы видим на переднем антикрыле болида. CFD показывает картинку на которой изображено то, как движется аэро поток по отношению к болиду, что позволяет дизайнерам видеть где и что нужно изменить для перенаправления потока; а аэродинамическая труба может обеспечить только сырой материал.
Другое преимущество ситемы разработок при помощи CAD'a это то, что разработанные компоненты могут быть перенаправлены в отдел CAM'a (автоматизированное производство), где они будут обработаны непосредственно оборудованием CAM'a. Это устраняет потребность отдела разроботок вручную вводить "координаты" и значения в режущее оборудование и т.п., экономя тем самым время и снижая возможность ошибок.

Роль аэродинамической трубы.

Принимая во внимание то, что F1 присуще большие скорости, одной из основных дизайнерских областей является аэродинамика. Аэродинамическое строение болида может влиять на такие вещи как скорость, прижимная сила, и т.д., также, аэродинамика влияет и на износ шин, количество требуемого топлива и т.п. Большие команды, обычно, отводят 12,000 часов на тестирование в аэродинамической трубе в процессе разработок болида.
Создание масштабных деталей для тестов в аэродинамической трубе было бы очень долгим и дорогим, так что команды создают масштабную модель, идеальную по всем параметрам. Разные команды используют разные масштабы, McLaren, к примеру, имеют 40% трубу, Ferrari создают полу-масштабные модели. Если модель оказывается большой, то аэро поток будет искажен боковыми сторонами аэродинамической трубы, эти взаимодействия называют 'блокирущие факторы' и они, несомненно, искажают верные результаты. Модели обычно создаются из карбона с алюминивыми "примочками", такими как антикрылья, подвеска. Модели должны быть очень прочными, т.к. тунель создает сильное давление на эродинамические компоненты, и гибкие детали, в данном случае, будут искажать результаты. Команды создают 3 или 4 модели, с различными частями, изменяющимися в течение разработок.

Карбоновое волокно.

Хотя John Barnard впервые использовал карбоновое волокно в создании монокока на McLaren MP4/1 в 1981 году, это является единственным методом создания болидов F1 и по сей день. Изначально карбон был разработан для использования его в аэрокосмических технологиях, и в скором времени он заменил алюминий, в силу своей прочности, жесткости и легкости.
Карбоновое волокно начинает свою жизнь в виде "карбоновой одежды" ($35 за метр квадратный), которая затем слоями укладывается в определенную форму. Обычный элемент, как тормозной трубопровод, создается из трех слоев, а монокок из пяти, затем из "сотов", а после еще пять слоев.
Другое явное преимущество карбона состоит в том, что в отличии от алюминия, которому очень трудно придать определенные формы, он этому легко поддается. Но с другой стороны, после незначительной аварии, алюминий может быть выправлен и пущен в действие снова, чего не может позволить такой дорогой материал как карбон.

Нагрузки и краш-тесты.

Болиды F1 являются предметом всеразличных тестов. Тесты проводятся для того, чтобы была уверенность в том, что болид достаточно прочен и сконструирован так, что в случае аварии, пилот не будет травмирован. На ряду с прочностью, болиды должны иметь определенные области, "поглащающие" удары, сотрясения, деформацию, чтобы рассеивать как можно больше энергии, обеспечивая тем самым безопасность пилоту. Шасси должны пройти большое количество краш тестов, тестов статичной и боковых нагрузок, чтобы быть допущенными к гонке. "Исходное шасси" должно проходить каждый тест в отдельности, в то время как гоночное шасси, - только некоторые. Гоночное шасси должно весить с точностью до нескольких процентов как и "исходное", с целью показа того, что оно будет вести себя при нагрузках также.
Носовые обтекатели и пр. аэродинамические компоненты подвергают динамическим тестам. Носовой обтекатель должен деформироваться таким образом, чтобы не допустить поломки шасси, а также способствовать сбросу скорости. Это дает уверенность в том, что энергия поглащается болидом, а не пилотом. Если таких технологий не будет, то даже трудно представить себе во что превратится пилот после, так часто наблюдаемых, аварий. Эти тесты проводятся на "санях", которые разгоняют до 15 м/с, при помощи спец. шнура.

LI 7.05.22