Когда пилот поднимает ногу с педали газа в конце прямой на скорости 300км/ч, машина начинается замедляться с ускорением чуть больше 1g, которое обеспечивается только силой сопротивления воздуха. При нажатии на педаль тормоза добавляется еще около 3,25g замедления, но только после того, как тормоза прогреются до рабочей температуры. В это время в тормозах поглощается и преобразовывается в теплоту около 2200л.с. Через несколько секунд скорость машины упадет до 100км/ч, и пилот сможет спокойно войти в поворот. Приблизившись к апексу поворота он снимет ногу с педали тормоза и нажмет газ в пол.
В течение этих нескольких секунд на пилота наваливается куча дел: необходимо переключить передачи с 5 до 2; поддерживать оптимальную тормозную силу(с уменьшением скорости уменьшается нормальная сила на дорогу => снижается допустимая максимальная сила торможения); производить обгон. Такие моменты со всей яркостью отделяют отличных пилотов от просто хороших.
Пилоты почти всегда бывают недовольны поведением машины при торможении, и большинство аварий и вылетов, случающихся при торможении, говорят об этом. Поэтому нет ничего удивительного в том, что конструкторы создавали все более и более сложные алгоритмы системы управления тормозами, которые могли помочь взять от машины как можно больше при торможении.
Цифра, приведенная выше, говорит о том, что тормоза являются самой мощной системой болида и самой влиятельной на его устойчивость. Технические дисциплины, которые необходимо знать при проектировании тормозов включают: детали машин, материаловедение, теплотехника, теория автомобиля. В идеале, машина должна быть оснащена тормозной системой, способной достигать предела сцепления шин с трассой на любых скоростях движения, но при этом никогда не превышать этого предела. Тепловая энергия, выделяющаяся при торможении, должна быть рассеяна в окружающую среду таким образом, чтобы не изменились рабочие условия и характеристики тормозной системы и смежных с ней узлов(подшипники в ступице, шины). Распределение тормозных сил между колесами должно быть регулируемым(система АБС), чтобы улучшить устойчивость и управляемость болида при торможении в поворотах.
Максимальную тормозную силу, которая может быть реализована, ограничивают нормальная сила действующая на дорогу и коэффициент сцепления шин с дорогой. Прижимная сила(аэродинамика), статическое распределение массы машины по осям и характеристики подвески играют значительную роль в распределении и изменении при торможении нормальной нагрузки на каждое колесо. Увеличение прижимной силы(развитие аэродинамики) и появление шин с высоким коэф. сцепления в 1970гг привели к тому, что тормоза, состоявшие из чугунных дисков и металлокерамических тормозных накладок с содержанием асбеста, уже не могли справиться с выделяющейся при торможении тепловой энергией. Самое простое решение для любого другого тормозного механизма, использующегося в промышленности, в такой ситуации было бы увеличение его размеров(увеличение теплопоглощения). Однако, для гоночного автомобиля такое решение недопустимо. Поэтому Гордон Марри из Бребема в середине 1970гг первым применил композиционные материалы, содержащие углерод, в конструкции тормозов. Первые такие тормоза очень сильно походили по конструкции на авиационные.
Пара трения углерод-углерод сохраняет свои фрикционные свойства постоянными при более высоких температурах чем пара чугун-металлокерамика. Кроме этого, масса тормоза из композиционного материала при прочих равных условиях в 4 раза меньше чем чугун-металлокерамического. Тормоза из новых материалов, работающие при более высоких температурах, позволяют значительно лучше использовать воздух для своего охлаждения. Однако, при их эксплуатации возникла новая проблема: перегрев ступичных подшипников, тормозных механизма и жидкости. Как было сказано выше, первые тормоза, спроектированные Г.Марри, из углерода очень сильно походили на авиационные, но разные циклы нагружения (гонки и авиация) вызвали проблемы с охлаждением и установкой тормозов, которые были решены только к середине 80гг. Авиационные тормоза спроектированы только для одного(за один полет) тяжелого торможения. Они обычно многодисковые, выделившаяся теплота поглощается холодными колесами и элементами шасси, при этом нет подвода воздуха для охлаждения трущихся поверхностей. Тормоза гоночного автомобиля должны работать при продолжительной серии тяжелых торможений, между каждым торможение имеется очень небольшой промежуток времени, за который тормоза должны охладиться до требуемой температуры. Охлаждение тормозов осуществляет подводом воздуха через небольшие воздухозаборники перед колесами. Далее воздух направляется в "тело" диска трения и суппорта см.рис.1. Очевидно, что более простой была бы конструкция, в которой воздух подается непосредственно на поверхности трения, усложнение конструкции объясняется тем, что если воздух подавать прямо на поверхности трения, то увеличится скорость окисления поверхности, что ведет к еще большему увеличению скорости износа. Весь процесс охлаждения и износа контролируется с помощью тепловых датчиков и датчиков износа, установленных в дисках, накладках и тормозных поршнях.
На сегодняшний день технология изготовления тормозов из композиционных материалов с содержанием углерода достаточно развита. Такие характеристики тормозов как коэф.трения-температура-износ могут быть подобраны каждой трассы. Фирмы, специализирующиеся на производстве композиционных материалов(SEP и Hitco) и на производстве тормозных механизмов(Brembo и AP), сняли с плеч конструкторов команд Ф1 заботы по созданию тормозов. Команды Ф1 концентрируют свое внимание на решении проблем, возникающих у пилотов во время гонки, когда они управляют этими мощными системами при торможении на входе в поворот. Высокая прижимная сила и шины с еще большим коэф. сцепления в начале 90гг привели к тормозных систем с усилителем(физической силы мышц ног пилота стало не хватать для извлечения макс. тормозной силы ), с усилителями в Ф1 пришли и антиблокировочные системы тормозов.
Системы усиления и АБС были запрещены в конце 1993г. Это оставило пилотов один на один с тормозными системами, для которых у них не было достаточной величины сила на педали на ход педали. Инженеры команд Ф1 направили свои силы увеличение жесткости тормозной системы, особенно на суппортах, что могло дать выигрыш в уменьшении хода педали. Алюминий в конструкции суппортов в начале был заменен на композиционный материал(наполнитель - сталь, матрица - алюминий), а затем появились суппорта из сплава бериллия и алюминия, который отличался высокой жесткостью и малым весом. Применение таких суппортов привело к увеличению затрат, а когда у всех команд появились такие суппорта, то и к отсутствию конкуренции в этой области. После этого ФИА внесла изменения в регламент, касающиеся материалов применяемых при изготовлении шасси. Материалы, применяемые при изготовлении шасси, должны иметь максимальный модуль упругости равный 80ГПа. Это изменение заставило команды начать поиск легкого материала с таким модулем упругости. ФИА испугавшись дальнейшего роста затрат еще более ужесточило это правило для сезона 2000г, снизив допустимый модуль упругости с 80 до 40ГПа. А в 2001г это правило было применено и к двигателю.
Данные действия ФИА оставили инженерам команд для решения при проектировании тормозов только один вопрос - распределение тормозной силы по осям. На рис.2 показано распределение в процентах нормальной нагрузки на переднюю ось машины в зависимости от скорости и возможное замедление в долях g. Как видно, с уменьшение скорости изменяется распределение нормальной нагрузки на переднюю ось и уменьшается максимально возможное замедление. Современные болиды Ф1 имеют два тормозных контура, управляемы при помощи одной педали. Так как распределение тормозной силы оказывает значительное влияние на устойчивость машины, то изменение баланса тормозных сил между осями при движении оставлено пилоту. Механизм распределения тормозных сил управляется из кокпита при помощи переключателя. Пилот выбирает конкретное значение исходя из условий движения, количества топлива в баке и своего стиля вождения. Однако, даже самые лучшие пилоты не могут настроить идеального распределения тормозных сил во время движения.
Сегодня технический регламент требует от инженеров команд обеспечения равного давления в тормозных цилиндрах тормозов передней и задней осей. Распределение тормозных усилий между осями ограничивается "пассивными" настройками

LI 7.05.22