Współczesne bolidy Formuły 1 to technologiczne arcydzieła

09-04-2025

Współczesne bolidy Formuły 1 to technologiczne arcydzieła, które łączą aerodynamikę, zaawansowane materiały i hybrydowe jednostki napędowe – wskazał dr hab. inż. Mirosław Szczepanik z Politechniki Śląskiej. W połowie marca odbył się pierwszy w tym roku wyścig mistrzostw świata Formuły 1 - Grand Prix Australii.

Formuła 1 to nie tylko sport motorowy, ale także zaawansowane laboratorium inżynierii do kreowania i testowania nowatorskich, innowacyjnych technologii, które następnie często stają się wyznacznikami trendów w rozwoju motoryzacji. Stawiane przed inżynierami wysokie wymagania wyścigów zmuszają zespoły F1 do ciągłego poszukiwania nowych rozwiązań. Konstrukcja i budowa samochodu to projekt interdyscyplinarny, łączący zagadnienia z zakresów wielu dziedzin nauki i inżynierii: mechaniki, materiałoznawstwa, elektroniki, elektryki, informatyki, chemii – opisał w rozmowie z PAP dr hab. inż. Mirosław Szczepanik, prof. PŚ. Współczesne bolidy Formuły 1 to technologiczne arcydzieła, które łączą aerodynamikę, zaawansowane materiały i hybrydowe jednostki napędowe – ocenił.

Dodał, że nowatorsko skonstruowane maszyny to jedno, a drugie to najlepsi kierowcy. W Formule 1 kierowca i bolid tworzą nierozerwalną całość. Najlepszy samochód bez odpowiedniego kierowcy nie osiągnie sukcesu, a nawet najbardziej utalentowany zawodnik bez dobrze dostrojonego bolidu nie będzie w stanie walczyć o zwycięstwo. Aby osiągnąć maksymalną wydajność, konieczna jest perfekcyjna symbioza człowieka i maszyny. To powoduje, że Formuła 1 od dekad jest uważana za królową motorsportu, górując nad innymi seriami wyścigowymi pod względem prestiżu, technologii i globalnej popularności – podkreślił.

Formuła 1 oficjalnie zadebiutowała w 1950 r. Pierwsze bolidy różniły się znacząco od współczesnych samochodów wyścigowych, a ich konstrukcja była stosunkowo prosta.

Miały one prostą, wręcz kanciastą sylwetkę, z charakterystycznym wąskim nadwoziem i otwartymi kołami. Pierwsze bolidy F1, jak np. Alfa Romeo 158 z 1950 roku, wyposażone były w silnik rzędowy 8-cylindrowy, który miał stosunkowo niewielką moc 190 KM w porównaniu do dzisiejszych jednostek – współczesne silniki hybrydowe mają moc przekraczającą 1000 KM – mówił Mirosław Szczepanik, który jest opiekunem Studenckiego Koła Naukowego PolSl Racing (w jego ramach studenci budują bolidy na zawody Formuła Student, na bazie tych z Formuły 1).

Ponadto, pierwsze bolidy miały napęd na tylną oś i prostą konstrukcję zawieszenia, do tego minimalistyczny kokpit – kierowca miał do dyspozycji tylko podstawowe instrumenty: prędkościomierz, wskaźnik obrotów silnika, a czasami nawet tylko mechaniczne manometry do monitorowania temperatury. Brak pasów bezpieczeństwa czy brak elementu roll-bar i systemu Halo, czyli elementów konstrukcyjnych, które chronią głowę kierowcy w przypadku dachowania, jest dzisiaj niewyobrażalny; do tego prędkości maksymalne dochodzące do 300 km/h. To działa na wyobraźnię – myślę, że kierowcy F1 tamtych czasów byli po prostu bohaterami – podkreślił Mirosław Szczepanik.

Dzisiejsze bolidy – kontynuował – wykonywane są z lżejszych i bardziej wytrzymałych materiałów – ich konstrukcje opierają się na włóknie węglowym, co zapewnia niską masę przy zachowaniu wysokiej wytrzymałości. Ponadto, wyposażone są w zaawansowaną elektronikę i systemy telemetryczne – zespoły korzystają z setek czujników, które przesyłają dane w czasie rzeczywistym, umożliwiając optymalizację strategii i ustawień bolidu.

Jednymi z kluczowych aspektów, nad którymi pochylają się konstruktorzy bolidów jest aerodynamika i efekt przyziemny.

Aerodynamika, czyli nauka zajmująca się przepływem powietrza wokół bolidu, odgrywa kluczową rolę w sposobie, w jaki samochód pokonuje opór powietrza i generuje docisk, gdyż im większy docisk, tym lepsza przyczepność w zakrętach, zaś im mniejszy opór, tym wyższa prędkość maksymalna. Inżynierowie w F1 szukają więc idealnego balansu między tymi dwoma czynnikami, dlatego nawet drobna zmiana kształtu skrzydła, dyfuzora czy wlotów powietrza może mieć ogromny wpływ na wydajność bolidu. W Formule 1 każda tysięczna sekundy może oznaczać wygraną lub porażkę – tłumaczył.

Wskazał, że pierwszym elementem, który kieruje przepływ powietrza wokół całego bolidu jest przednie skrzydło. Nawet minimalna zmiana kąta natarcia czy kształtu może poprawić przepływ powietrza w dół do strefy podłogi, gdzie generowany jest efekt przyziemny. Polega on na wykorzystaniu kształtu bolidu i przepływu powietrza w taki sposób, że powstaje różnica ciśnienia pomiędzy dolną a górną częścią bolidu, co powoduje jego „przyklejenie” do nawierzchni toru. Dzięki temu samochód jest w stanie pokonywać zakręty z większą prędkością, ponieważ siła docisku zwiększa przyczepność opon do asfaltu. Ponadto zmiany kształtu przedniego skrzydła mogą zmniejszyć turbulencje, które wpływają na resztę samochodu czy ułatwić jazdę w „brudnym powietrzu” za rywalem – opisał.

Kluczowa jest również kwestia bezpieczeństwa. Choć obecnie bolidy osiągają ponad 350 km/h, to dzięki zaawansowanym technologiom kierowcy są lepiej chronieni niż kiedykolwiek. Do technologii chroniących kierowców w bolidzie należą: wprowadzony w 2018 roku system Halo (tytanowa obręcz wokół kokpitu chroniąca głowę kierowcy przed uderzeniami i odłamkami), odporne na ogień kombinezony czy system stabilizacji głowy i szyi kierowców HANS.

Z kolei w samej konstrukcji bolidu na bezpieczeństwo wpływ ma m.in. monokok z włókna węglowego, czyli superwytrzymała kabina, która chroni kierowcę nawet przy potężnych uderzeniach; strefy zgniotu (przednie i tylne sekcje bolidu pochłaniają energię uderzenia); tytanowe pałąki ochronne (dodatkowa osłona na wypadek dachowania) oraz zbiornik paliwa odporny na przebicie.

Jak podał Mirosław Szczepanik, F1 w planach ma dążenie do neutralności węglowej do 2030 roku. Od sezonu 2026 planowane jest wprowadzenie nowych jednostek napędowych korzystających z w pełni zrównoważonych paliw (paliwa na bazie ropy naftowej mają być zastąpione nowoczesnymi paliwami syntetycznymi lub biopaliwami, które minimalizują emisję dwutlenku węgla) – podał. Ponadto, w 2026 r. planowane jest jeszcze większe zaawansowanie w kierunku elektryfikacji, co budzi kontrowersje wśród niektórych fanów. Silniki elektryczne są przecież ciche, dlatego F1 pracuje nad nowymi technologiami dźwięku, które mogłyby wytwarzać dźwięk zbliżony do tego z tradycyjnych silników spalinowych, jednocześnie zachowując korzyści wynikające z elektryfikacji. Jednak nie wszyscy są przekonani, czy taki dźwięk będzie w stanie oddać pełną emocjonalną moc wyścigów F1 – podsumował Mirosław Szczepanik.