Гидроусилители рулевого управления в Формуле 1

Рулевое управление с сервоприводом используется в Формуле 1 уже довольно давно: этого требует и возросший уровень прижимной силы, генерируемый аэродинамическим оперением современных машин, и особая геометрия передней подвески. Однако FIA еще с 2000-го года запретила электромеханические усилители руля ввиду их высокой стоимости, а также стремясь повысить степень непосредственного участия гонщика в процессе управления. В этой ситуации команды нашли альтернативные варианты: логика подсказывали, что наиболее очевидным из них будет более активное использование систем гидравлики, которыми в любом случае оснащена машина.

Одним из традиционных поставщиком компонентов для усилителей рулевого управления (ГУР) является британское подразделение американской компании Moog Inc. Мартин Джонс, руководитель автоспортивного отдела Moog UK, рассказал Racing Engineering, что «Прежние усилители требовали многоканальной системы дублирования, подобной тем, что используются в авиастроении, однако их было несложно перенастраивать через специальные компьютерные программы. Как ни странно, но эти электро-гидравлические усилители были запрещены под предлогом их дороговизны, однако модернизация гидро-механических систем обходится еще дороже, поскольку для этого необходимо переделывать механические детали… Зато гидро-механические усилители легко интегрируются с традиционным реечными рулевым управлением, применяемым в автогонках».

Компания Moog, взяв за основу миниатюрный электро-гидравлический клапан, производившийся для нужд авиации, переделала его, еще уменьшив в размерах и приспособив для применения в автогонках. В машине Формулы 1 такой клапан серии E024, используются в целом ряде гидросистем, в частности, отвечающих за управление акселератором, переключение передач, выключение сцепления и регулировки дифференциала.

По заказам команд Ф1 и с учетом их специфических требований Moog UK разработала несколько версий ГУР, основанных на использовании двух базовых вариантов. Во-первых, это так называемый «роторный клапан», разработанный компанией совместно с Williams GP; во-вторых, «линейный клапан», используемый многими командами.

По словам Мартина Джонса, система, основанная на использовании роторного клапана, сравнима с гидроусилителями, применяемыми в легковом автомобилестроении, но намного компактнее и легче. Кроме того, ее несложно перестраивать, изменяя уровень производительности, причем, ее характеристики могут быть нелинейными; при небольших углах поворота колес она практически не потребляет энергии: в результате рулевое управление остается достаточно «тугим» и сходно по поведению с классическим рулевым механизмом без сервопривода.

ГУР, основанные на применении линейного клапана устроены несколько иначе: в них вместо торсиона, контролирующего степень усилия на руле, используется реечный механизм на линейных подшипниках. Даже минимальные движения шестерни (+/-0,5 мм) через механическую связь передаются на катушку клапана, который, в свою очередь, регулирует ток жидкости в системе гидравлики, помогающей перемещению рейки рулевого управления. Эта система, также, как и роторная, обеспечивает высокую информативности управления, потребляет мало энергии и легко поддается настройке.

В 2010-м в связи с запретом на дозаправки команды уделили гидроусилителям больше внимания, чем в предыдущие годы, поскольку машины на старте гонок стали заметно тяжелее: это потребовало изменений характеристик производительности сервоприводов.