Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa?

(+ videa) Jako snad všechno u F1, i brzdění je skutečná věda. Pojďme se podívat, co se za zpomalením formulí skrývá a co vše dnes brzdy dělají.
  1. Autoforum.cz
  2. Rubriky a sekce
  3. Technika

Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa?

18.10.2015 | Marek Bednář | 18 příspěvků

Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa?

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

(+ videa) Jako snad všechno u F1, i brzdění je skutečná věda. Pojďme se podívat, co se za zpomalením formulí skrývá a co vše dnes brzdy dělají.

Existuje snad jen málo pochybností, že při penězích, které se ve Formuli 1 točí jsou technologie monopostů kdekoli jinde než na špici toho, co člověk může na asfaltu potkat. Brzdy nejsou výjimkou, ovšem principielně nejsou zas tak rozdílné od toho, co máme ve svých autech všichni - pilot šlape na pedál a ten hydraulickým vedením a pístky tiskne brzdové destičky na kotouč. Vzniká tření a automobil zpomaluje. To je ale asi tak všechno, čím si jsou brzdy na silničních autech a na formulích podobné.


Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 1 - Brzdy F1 dalsi 02Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 2 - Brzdy F1 dalsi 01Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 3 - Brzdy F1 dalsi 03
Brzdy ef-jedniček obyčejně ani nevypadají. A obyčejné vážné nejsou

Brzdy u Formule 1 musí používat systém brake-by-wire, tedy primárně elektronické ovládání, protože je nutná integrace s hybridním systémem KERS. Na silnici člověk potká většinou ocelové brzdové kotouče, u některých aut jsou kotouče karbon-keramické. Formule 1 však používá pro destičky i kotouče stejný materiál, který je znám pod jménem karbon-karbon. Je to kompozitní materiál, který vzniká vyztužením grafitu karbonovými vlákny.

Je to materiál velmi dobře odolný teplotním výkyvům, takže se používá třeba na špičky interkontinentálních balistických raket nebo na nosy raketoplánů - proto jsou černé. A na brzdy formulí se karbon-karbon používá už od roku 1976. Je také asi o 50 % lehčí a má větší koeficient tření při správných teplotách, asi 0,6 oproti 0,3 u silničních systémů. Také ale má citelně kratší životnost než karbon-keramické brzdy.

Výrobců takovýchto brzd, resp. třecích součástek pro Formuli 1 není mnoho - jsou to firmy Brembo, Safran/Carbon Industrie a Hitco. V důsledku změn pravidel od roku 2014, kdy musela hmotnost aut narůst na 691 kilogramů, se také musely trochu změnit parametry brzd. Samozřejmě muselo být počítáno i se systémem KERS, který bere kinetickou energii ze zadních kol a tak tam můžou být menší, tenčí a tím pádem i lehčí konvenční brzdy.

Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 4 - brzdy f1 kotoucTajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 5 - brzdy f1 trmen 03
Kotouče a třmeny brzd Formule 1 v detailu

Firma Brembo vyvinula materiál, označený CER, který je podle ní lépe odolný opotřebení, rychleji se dostane na provozní teplotu a rozsah provozních teplot je větší. Právě opotřebení je velmi důležitým aspektem brzd u Formule 1, protože k němu dochází trochu jinak než u silničních aut. Tam je hlavním důvodem tření; u brzd formule je to ovšem také oxidace, de facto vypalování materiálu.

To je od teploty cca 600 °C hlavní zdroj opotřebení, ovšem nejlepší brzdný účinek se dostaví od teploty cca 650 °C. Ani zde však nekončíme, brzdy se běžně zahřívají na teploty okolo 1 200 °C. Aby k vypalování docházelo po co nejkratší dobu, je potřeba brzdy chladit. Používá se vzduch, který sice povrch brzdového kotouče chladí, ale také ho zásobuje ohromným množstvím kyslíku, který oxidaci přispívá.

Často přehlíženou součástkou brzdového systému jsou třmeny, ovšem i ty jsou velmi důležité. Ty vyrábí rovněž tři společnosti - Brembo, AP Racing a Akebono. Třmeny, které se na monopost nakonec dostanou, jsou výsledkem vývoje, při kterém výrobce se závodním týmem úzce spolupracuje. Třmeny se mezi jednotlivými týmy liší zejména v tvrdosti a hmotnosti, jinak jsou si docela podobné.

Co ovšem podobné být nemusí, je jejich umístění. Třmen nebývá zrovna lehký, takže by bylo co nejlepší ho umístit na dolní stranu kotouče, ovšem také potřebujete brzdy odvzdušnit či vyměnit brzdovou kapalinu a na to potřebujete ventil co nejvýš. Některé týmy volí třmen na přední straně kotouče, jiné na zadní.

Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 6 - brzdy f1 trmen 01Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 7 - brzdy f1 trmen 02
Pohled na třmeny bez vnějších krycích částí brzd

Další samostatnou kapitolou je chlazení brzd, které jsme nakousli už výše. Je velmi komplexní - a také pro každý okruh jiné, což může být překvapivé. Totiž, větší kanály pro přívod chladicího vzduchu znamenají také větší aerodynamický odpor, což znamená snížení maximální rychlosti. Tam, kde se hodně brzdí, je ovšem potřeba brzdy také pořádně chladit. Výrobci těchto součástek tedy také spolupracují s týmy na vývoji přesně pro daného řidiče a daný okruh.

„Na tratích s dlouhými rovinkami mají brzdy čas vychladnout, takže teplotní rozdíly mohou dosahovat až 1 000 stupňů. To znamená zvýšené riziko teplotního šoku a selhání disku,” říká Franck Ribas, šéf oddělení pro brzdové systémy pozemních vozidel u Safranu. Selhání disku je právě to, co poslalo mimo trať Lewise Hamiltona na Hockenheimringu v sezóně roku 2014 - disk se přehřál a rozletěl se na kousky, podobně jako v jednom z videí ze zkušebny níže.

„Brzdy u všech závodních aut jsou chlazeny tak, že vzduchové kanály přivádí vzduch ke kanálkům v brzdovém kotouči a také k jeho povrchu. Kolik vzduchu bude přivedeno, se upravuje namontováním různě velkých kanálů. Např. na okruhu v Montrealu, kde se hodně brzdí, používáme jedny z největších kanálů vůbec. Rozdíl v aerodynamické efektivitě auta s nejmenšími a největšími kanály je asi 1,5 %, což znamená 1 km/h maximální rychlosti auta. Menší vzduchové kanály se používají tam, kde je potřeba méně brzdit. Tímto způsobem se upravují brzdy a dosahuje se akceptovatelného poměru mezi výkonem brzd a jejich opotřebením,” vysvětluje Pat Symonds z týmu Williams F1.

Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 8 - brzdy f1 chlazeni 01Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 9 - brzdy f1 chlazeni 01Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 10 - brzdy f1 chlazeni 03Tajemství brzd Formule 1: jak fungují nejlepší brzdy světa? - 11 - Brzdy F1 dalsi 04
I chlazení brzd je vědou samo o sobě

Kanály pro přívod chladicího vzduchu k brzdám se nacházejí na vnitřních stranách zavěšení kol, nevede tu nic skrz karoserii monopostu. A také se k nim váže jedna nepřesnost v pravidlech, kterou všechny týmy odhalily už před lety a směle ji využívají. V pravidlech stojí, že veškeré části karoserie musí být pevně spojeny s odpruženou částí auta, tzn. nesmí být na neodpružené části.

Vzduchové kanály zezadu brzd jsou také přesně limitovány rozměry, ale není specifikováno, co to je vzduchový kanál. Takže za koly vidíme křidélka generující přítlak a někde mezi nimi je skutečný kanál pro přívod chladicího vzduchu. Ovšem, veškeré tyhle kousky karbonu jsou označeny za „vzduchový kanál” a pravidlům je tak vyhověno. Zároveň ale tvoří přítlak přímo u kol, což je geniální řešení.

Samozřejmě, veškerý tento vývoj není zadarmo a to se odráží v cenách brzdových komponent. Např. Brembo dodá během sezóny každému týmu 10 sad brzdových třmenů, 140 až 240 brzdových kotoučů a 280 až 480 jednotlivých brzdových destiček. Sada kotoučů stojí okolo 4 500 dolarů, tedy asi 105 tisíc korun, sada destiček přijde na 2 400 dolarů, tj. cca 56 tisíc korun. Kolik stojí týmy samotné brzdy, známo není, ale při cenách „spotřebního materiálu” v řádu statistíců počítejme s miliony...


Brembo popisuje své brzdové systémy


Takhle Brembo brzdy pro formule testuje


A takhle to vypadá, když kotouč praskne

Zdroj: Racecar Engineering

Marek Bednář

Diskuze 18 příspěvků

Všechny články na Autoforum.cz jsou komentáře vyjadřující stanovisko redakce či autora. Vyjma článků označených jako inzerce není obsah sponzorován ani jinak obdobně ovlivněn třetími stranami.