از قدرت خام دهه ۱۹۵۰ تا فناوریهای هیبریدی امروز، سیر تحول خودروهای فرمول یک نشاندهنده اوج نوآوری و سرعت است. در این مطلب از مجله بت فوروارد میتوانید هر دهه تکامل سرعت و اینکه چگونه مسیر آینده موتوراسپرت و خودروهای پرفورمنس را شکل داده است را ببینید.
خودروهای فرمول یک نقطه تلاقی ورزش و علم هستند؛ جایی که حتی کوچکترین ارتقا یا تغییر میتواند مستقیما بر عملکرد تأثیر بگذارد. کافی است از مکس فرستاپن بپرسید؛ کسی که بهخوبی میداند هر نوآوری کوچک چه نقشی در کسب قهرمانیها دارد. شب قبل از گرندپری سنگاپور ۲۰۲۴، فرستاپن و تیمش آخرین تنظیمات را روی خودروی او اعمال کردند تا شانس بهتری برای کسب جایگاه داشته باشد و این تغییرات دقیقهنودی کاملا نتیجه داد.
«از کسب رتبه دوم خیلی خوشحالم… واقعا باید به تیمم تبریک گفت؛ آنها بیوقفه تلاش کردند، راهحلهای فوقالعادهای ارائه دادند و طی شب، تغییرات زیادی روی خودرو انجام دادند تغییراتی که تاثیر بسیار بزرگی داشت.» فرستاپن گفت. «خودرو بسیار بهتر شده بود، میتوانستیم با اعتمادبهنفس بیشتری وارد پیچها شویم و توانستیم عملکردمان را به حداکثر برسانیم.»
فرستاپن و تیمش بهخوبی میدانند که کوچکترین تنظیمات میتواند تفاوت بین کسب جایگاه یا از دست دادن آن باشد. مهندسان فرمول یک از جمله تیم فرستاپندر در طول تاریخ فرمول یک؛ همواره طراحی خودروها را تغییر دادهاند تا آیرودینامیک، سرعت و کنترل را بهبود دهند. زیرا تحول خودروهای فرمول یک، مسیری بیوقفه در جستوجوی کمال بوده است. در ادامه با سیر تکامل این ماشینهای شگفتانگیز در دهههای مختلف آشنا شوید.
تکامل سرعت
اوایل دوران فرمول یک (دهه ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰)
ریشههای فرمول یک
جریان شکلگیری فرمول یک از نظر تاریخی به دهه ۱۸۹۰ بازمیگردد؛ زمانی که مسابقات جادهای فرانسه در دوران ادواردین به شدت محبوب شدند. با این حال، دنیای موتوراسپرت رقابتی باید چندین مرحله را پشت سر میگذاشت تا سرانجام فرمول یک به شکل امروزی وارد پیست شود. در سال ۱۹۰۱ اولین مسابقهٔ «گرندپری» برگزار شد، اما چندین دهه طول کشید تا فرمول یک بهعنوان یک رشته رسمی شناخته شود. فدراسیون بینالمللی اتومبیلرانی (FIA) در سال ۱۹۴۶ قوانین استاندارد مسابقات را تدوین کرد، اما شروع رسمی فرمول یک مدرن تا سال ۱۹۵۰ اتفاق نیفتاد.
آغاز تاریخی
نام «فرمول یک» که در ابتدا «فرمول A» نامیده میشد، به قوانینی اشاره دارد که هر شرکتکننده باید از آنها پیروی کند. این مجموعه مقررات، تمامی مشخصات فنی یا همان «فرمول» مورد نیاز برای طراحی خودرو را شامل میشود؛ از آیرودینامیک گرفته تا وزن خودرو و ظرفیت موتور. اولین مسابقه رسمی فرمول یک در سال ۱۹۵۰ در شهر پو در جنوبغرب فرانسه برگزار شد و از همان زمان تقاضا برای این رقابتها بهسرعت افزایش یافت. تنها یک ماه بعد، اولین رقابت قهرمانی جهان در پیست سیلورستون واقع در بریتانیا برگزار شد و مسیر شکلگیری رقابتهای جهانی F1 رسماً آغاز شد.
در آغاز راه، خودروهای فرمول یک فاصله زیادی با ماشینهای فوق آیرودینامیک امروزی داشتند. در آن دوران، نبودِ فناوریهای آیرودینامیکی باعث میشد رانندگان در کنترل خودرو و طی کردن پیچها با چالشهای زیادی روبهرو شوند. رانندگانی مانند خوان مانوئل فانجیو و استیرلینگ ماس بارها هنگام عبور از پیستهای پیچیده دچار حادثه میشدند (البته با وجود تمام این سختیها، همچنان بارها موفق شدند این پیستها را پشت سر بگذارند؛ فانجیو حتی در دهه ۵۰ پنج عنوان قهرمانی به دست آورد).
تکامل سرعت و تغییرات اولیه در فرمول یک
سال ۱۹۵۸ نقطه عطف مهمی در تاریخ فرمول یک بود، زیرا نخستین مجموعه قوانین بزرگ مسابقات معرفی شد. طول مسیر مسابقه از حدود ۳۰۰ مایل به ۲۰۰ مایل کاهش یافت و استفاده از سوخت Avgas بهعنوان استاندارد تعیین شد. همچنین همان سال نخستین خودرویی که موتورش در پشت صندلی راننده قرار گرفته بود وارد رقابت شد؛ خودروی کوپر که توسط «استیرلینگ ماس» در گرندپری آرژانتین رانده میشد.
در سال ۱۹۶۱ قانونگذاران تلاش کردند سرعت خودروها را کاهش دهند و به همین دلیل استفاده از موتورهای ۱.۵ لیتری بدون سوپرشارژ را اجباری کردند. این قانون پنج سال بعد لغو شد و از ۱۹۶۶ رانندگان اجازه یافتند از موتورهای ۳ لیتری استفاده کنند.
ظهور دوران لوتوس (Lotus Era)
دهه ۱۹۶۰ آغازگر عصر لوتوس در فرمول یک بود. تیم لوتوس بریتانیا با کنار گذاشتن شاسیهای لولهای قدیمی و جایگزینی آنها با شاسی مونوکوک آلومینیومی، انقلابی در طراحی خودرو ایجاد کرد و موتوری بسیار مطمئنتر ساخت. این ارتقا باعث شد جیم کلارک طی تنها سه سال، دو قهرمانی را کسب کند.
ورود بالها (Aerofoils) – پایان عصر لوتوس
در اواخر دهه ۶۰، بالها یا ایرفویلها که الهامگرفته از خودروی Can-Am Chaparral اثر «جیم هال» بودند، وارد فرمول یک شدند. بالها با ایجاد داونفورس به خودرو کمک میکنند چسبندگی و پایداری بیشتری داشته باشد. این نوآوری باعث شد خودروها بتوانند با سرعت بیشتری حرکت کنند تا جایی که به نظر میرسید هیچ خودروی دیگری توان رقابت با آنها را ندارد. همین فناوری عملا پایان عصر لوتوس را رقم زد.
تکامل سرعت
دهه ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰
آغاز عصر آیرودینامیک
در دهه ۱۹۷۰، فرمول یک وارد دوران آیرودینامیک شد. تیم لوتوس دوباره به اوج بازگشت؛ زیرا طراحی جدیدی را معرفی کرد که شامل دماغه بیلمانند (Shovel Nose) و بالهای تازهورود بود. این چینش نوآورانه باعث شد خودروی لوتوس در مجموع پنج قهرمانی را با رانندگان مختلف کسب کند. در سال ۱۹۷۵ تیم فراری همراه با رانندگان مطرحی همچون نیکی لائودا و کلی رگاتزونی به صدر F1 رسید.
این رانندگان خودروی 312T با موتور فلت-۱۲ را هدایت میکردند. حدود یک سال بعد، ایرباکسها پشت کابین رانندگان نصب شدند که جریان هوای ورودی به موتور را افزایش میداد. این تغییر آغاز دوران Ground Effect بود فناوریای که به خودرو اجازه میداد به سطح پیست نزدیکتر شود و چسبندگی و بهرهوری بیشتری داشته باشد.
بهینهسازی گراند افکت (Ground Effect Optimization)
مهندسان فرمول یک برای نزدیکتر کردن خودرو به سطح پیست، طرحهای مختلفی را آزمایش کردند. البته رسیدن به نقطه ایدهآل آسان نبود. در ابتدا، خودروها بیش از حد پایین طراحی شده بودند و نمیتوانستند دستاندازهای مسیر یا لبه پیچها را تحمل کنند. با معرفی تونلهای ونتوری (Venturi Tunnels) و بدنه باریکتر، چسبندگی خودرو روی پیست و سرعت در پیچها بهطور چشمگیری افزایش یافت. تونلهای ونتوری با سرعتبخشیدن به جریان هوا در شیارهای کف خودرو، داونفورس بیشتری ایجاد میکردند.
تا اوایل دهه ۱۹۸۰ تقریبا همه تیمها از خودروهای بهینهسازیشده با گراند افکت استفاده میکردند؛ اما این سطح بالای داونفورس ریسک تصادفات را نیز افزایش داد. به همین دلیل، در سال ۱۹۸۲ استفاده از Ground Effect ممنوع شد.
انقلاب توربوشارژ
شرکت رنو اولین خودروی توربوشارژ تاریخ فرمول یک را ساخت: RS01 که توسط ژان-پیر جابوی رانده میشد. در این موتورهای جدید، «توربو لگ» تاخیر بین فشردن پدال گاز و واکنش موتور چالش اصلی بود. زیرا موتور برای رسیدن به توان لازم، ابتدا باید گازهای خروجی کافی تولید میکرد. با این حال، رانندگان با کمی فشار بیشتر روی پدال گاز میتوانستند به سرعتهای خیرهکننده دست پیدا کنند.
توسعه موتورهای توربوشارژ در ابتدا به کندی پیش میرفت، زیرا ۱۱ تیم همچنان از موتورهای قدرتمند Cosworth استفاده میکردند. اما در سال ۱۹۸۳ ورق برگشت؛ زمانی که نلسون پیکه با خودروی مجهز به موتور توربوشارژ بیامو قهرمان جهان شد. در همان دوره، تیم مکلارن موتور TAG-Porsche را معرفی کرد موتوری که فصل بعد پیشرفت چشمگیری داشت. خودروی McLaren MP4/2 با موتور توربو TAG توانست در فصل ۱۹۸۴ از مجموع ۱۶ مسابقه، ۱۲ پیروزی به دست آورد؛ موفقیتی که قدرت بینظیر موتورهای توربو را ثابت کرد.
تکامل سرعت
رقابت افسانهای سنا و پروست
در اواخر دهه ۱۹۸۰، شاهد یکی از مشهورترین رقابتهای تاریخ F1 بودیم: آیرتون سنا در برابر آلن پروست. برخوردها و تنشهای آنها در پیست به یکی از بزرگترین دشمنیهای ورزشی تبدیل شد. یکی از جنجالیترین لحظات میان این دو، زمانی رخ داد که سنا در آخرین دور گرندپری موناکو از پروست سبقت گرفت حرکتی که منجر به اتهام «سرقت پیروزی» شد و سالها موضوع بحث باقی ماند.
پایان دوران توربو در دهه ۸۰
به دلیل افزایش قدرت غیرقابلپیشبینی موتورهای توربوشارژ، فرمول یک تصمیم گرفت در اواخر دهه ۱۹۸۰ استفاده از توربو را ممنوع کند. پس از این ممنوعیت، موتورهای توربو با موتورهای ۳.۵ لیتری تنفس طبیعی (Naturally Aspirated) جایگزین شدند.
دهه ۱۹۹۰ تا ۲۰۰۰
ورود الکترونیک به فرمول یک
دهه ۹۰ میلادی با انفجار فناوری و الکترونیک در خودروهای فرمول یک شناخته میشود. خودروی ویلیامز FW14 با معرفی گیربکس نیمهاتوماتیک و سیستم کنترل کشش (Traction Control) عملا فرمول یک را وارد عصر دیجیتال کرد. این نوع گیربکس به راننده اجازه میداد انرژی موتور را روانتر به چرخها منتقل کند و راحتتر سرعت را افزایش یا کاهش دهد.
با این حال، آیرتون سنا همچنان با خودروی هوندا مک لارن MP4/6 پیروز میدان بود و FW14 در ابتدا توان رقابت با او را نداشت. بعدها، نسخه FW14B به رانندهاش نایجل مانسل کمک کرد تا با سیستم تعلیق فعال (Active Suspension) عملکردی انقلابی ارائه دهد. این سیستم هوشمند میتوانست خود را با شرایط پیست تطبیق دهد و همین موضوع باعث شد FW14B چندین پیروزی بزرگ کسب کند.
رواج سیستمهای کامپیوتری و شروع محدودیتها
با هوشمندتر شدن خودروها، سیستمهای کمکی کامپیوتری به بخش جداییناپذیر طراحی فرمول یک تبدیل شدند اما این روند طولانی نبود. FIA در اوایل دهه ۹۰ استفاده از تعلیق فعال و سایر سیستمهای تنظیم خودکار خودرو را ممنوع کرد. این قوانین سختگیرانه جدید باعث شد رقابت رانندگان واقعیتر شود، زیرا دیگر خبری از کمکهای کامپیوتری نبود و مهارت راننده نقش بیشتری پیدا کرد. در نتیجه، طراحان مجبور بودند قبل از هر فصل، خودروها را طبق استانداردهای جدید بازطراحی کنند کاری که باعث حذف بسیاری از تستهای زمستانی شد. کنترل خودرو نیز دشوارتر شده بود و همین موضوع برخوردها و تصادفات بیشتری ایجاد کرد.
معرفی سوختگیری در مسابقه (Refuelling) – فصل ۱۹۹۷
یکی از اتفاقات مهم فصل ۱۹۹۷، ورود سیستم سوختگیری در میانه مسابقه بود. این موضوع اختلاف زیادی ایجاد کرد؛ برخی هواداران معتقد بودند این قانون هیجان سبقتگیریهای واقعی را کم کرده و مسابقه بیش از حد وابسته به پیتاستاپ شده است. در همین سال، تیم تایرل (Tyrrell) «X-Wings» را معرفی کرد بالچههایی نصبشده روی سایدپاد خودرو. با وجود بحثبرانگیز بودن، ظاهر عجیب و نهچندان جذاب آنها باعث شد چندان مورد استقبال قرار نگیرند و در همان سال بعد ممنوع شدند.
عصر طلایی مایکل شوماخر
در آغاز دهه ۲۰۰۰، ستاره اصلی فرمول یک مایکل شوماخر بود. او بههمراه تیم فراری (Scuderia Ferrari) پنج قهرمانی پیاپی کسب کرد و نام خود را بهعنوان یکی از بزرگترین رانندگان تاریخ این ورزش ثبت کرد.
ورود فناوریهای نوین – پایان دهه ۲۰۰۰
تا اواخر دهه ۲۰۰۰، فناوری دوباره نقش اصلی را در طراحی خودروهای F1 بازی میکرد. در سال ۲۰۰۹ سیستم KERS معرفی شد فناوریای که انرژی حاصل از ترمزگیری را به قدرت اضافه تبدیل میکرد و رانندگان میتوانستند در لحظات حساس از این انرژی برای شتابگیری استفاده کنند. در همین دوران، بالهای جلو و عقب قابل تنظیم (DRS/Adjustable Wings) نیز معرفی شدند تا آیرودینامیک خودروها بهینهتر شود و رانندگان بتوانند در شرایط مختلف پیست بهترین عملکرد را داشته باشند.
دهه ۲۰۱۰ تا امروز
در عصر مدرن فرمول یک، سرعت پیشرفت فناوری به شکل چشمگیری افزایش یافته است. در سال ۲۰۱۱ سیستم کاهش درَگ (Drag Reduction System – DRS) معرفی شد؛ سیستمی که با کاهش مقاومت هوا در خطوط مستقیم، فرصتهای سبقتگیری بیشتری در اختیار رانندگان قرار میدهد.
تکامل سرعت
بازگشت توربوشارژ؛ اینبار در قالب موتورهای هیبریدی (۲۰۱۴)
در سال ۲۰۱۴ موتورهای توربوشارژ دوباره به فرمول یک بازگشتند، اما این بار به صورت هیبریدی. این موتورهای جدید علاوه بر قدرت بالا، ملاحظات زیستمحیطی را هم در نظر دارند. ساختار آنها شامل ترکیبی از یک موتور توربوشارژ و سیستمهای بازیابی انرژی (ERS) است:
-
ERS-K: بازیابی انرژی جنبشی حاصل از ترمز
-
ERS-H: بازیابی حرارت تولیدشده از توربو
این فناوریها باعث شدهاند فرمول یک به سمت پایداری بیشتر حرکت کند و از نظر تکنولوژی، به خودروهای جادهای مدرن نزدیکتر شود هرچند خودروهای فرمول یک همچنان قادر به تولید بیش از ۱۰۰۰ اسببخار قدرت هستند.
ورود فناوریهای پیشرفته به دنیای F1
در سالهای اخیر، فناوریهای نوین نقش حیاتی در توسعه خودروهای فرمول یک داشتهاند:
3D پرینت
مهندسان اکنون قطعات موتور و بدنه را چاپ سهبعدی میکنند تا فرآیند طراحی و توسعه با سرعت بیشتری انجام شود.
واقعیت افزوده (AR)
رانندگان پیش از شروع مسابقه از واقعیت افزوده برای تحلیل مسیر، بررسی نقاط کلیدی ترمزگیری و شناخت پیچهای دشوار استفاده میکنند.
هوش مصنوعی (AI)
هوش مصنوعی در تحلیل عملکرد خودرو، پیشبینی رفتار آیرودینامیکی و بهینهسازی طراحی نقش پررنگی پیدا کرده است. تیمها از AI برای بررسی دادههای لحظهای و شناسایی نقاط ضعف جهت ارتقای سرعت و پایداری استفاده میکنند.
آینده خودروهای فرمول یک
هیچ محدودیتی برای پیشرفت مهندسی فرمول یک وجود ندارد و همیشه امکان شکستن مرزهای عملکرد خودروها هست. خودروی ردبول RB20 نمونهای کامل است، با گیربکس هیدرولیک و هشت سرعته که قدرت فوقالعادهای در اختیار راننده قرار میدهد. فدراسیون بینالمللی اتومبیلرانی (FIA) برنامههای بزرگی برای سال ۲۰۲۶ دارد:
-
خودروها ۳۰ کیلوگرم سبکتر خواهند شد
-
قدرت باتری تا ۳۰۰ درصد افزایش مییابد و بین موتور احتراق داخلی و سیستم الکتریکی تقسیم خواهد شد
-
معرفی حالت دستی (Manual Override Mode) و افزایش قدرت الکتریکی، باعث افزایش تعداد سبقتها در مسابقات میشود
هدف فرمول یک تا سال ۲۰۳۰ رسیدن به انتشار صفر خالص (Net Zero Emissions) است. برای دستیابی به این هدف، نوآوریهای مهندسی فرمول یک باید در بالاترین سطح خود باشند. خوشبختانه هماکنون خودروها از ۱۰٪ سوخت زیستی اتانول استفاده میکنند و هدف نهایی، رسیدن به سوخت ۱۰۰٪ پایدار است.
تکامل سرعت
خودروهای تاریخی و پیشرفتها
تکامل خودروهای موتوراسپرت و خودروهای تاریخی فرمول یک نمادی از نبوغ انسانی و تلاش بیوقفه برای بهبود عملکرد است. از دوران قدرت خام اولیه تا خودروهای مدرن و هیبریدی، فرمول یک همواره مرزهای ممکن در مهندسی موتوراسپرت را جابهجا کرده است. با ورود فناوریهای جدید و نوآوریهای آینده، آینده فرمول یک پیشرفتهای هیجانانگیزتری را نوید میدهد و تضمین میکند که خودروهای فرمول یک همچنان در اوج رقابت و سرعت باقی بمانند.
