تحليل تقني: فرق الفورمولا واحد تسعى لبلوغ الحدود القصوى لكفاءة المكابح

قد تمثّل درجات الحرارة المرتفعة وما ينتج عنها من زيادة في التماسك الميكانيكي للسيارات، إلى جانب المقاطع المتتالية المتطلّبة لقدرة كبحٍ عالية، مشكلة حقيقيّة لإدارة حرارة المكابح وتآكلها.

كما ستزداد المهمّة صعوبة هذا العام بعد القيود التي فُرضت على المحادثات اللاسلكيّة ما يعني عدم قدرة الفرق على تحذير سائقيها من ارتفاع درجات حرارة المكابح وخروجها عن السيطرة إلّا في حال اقتراب ذلك من درجة تمثّل خطراً عليهم وإمكانيّة إجبارهم على الانسحاب من السباق.

فكّرت مرسيدس خلال سباق أستراليا في إمكانيّة سحب نيكو روزبرغ بعد إغلاق قطعة حطام فتحة تهوية المكابح لترتفع حرارة فكّ الفرامل بشكلٍ كبير، إلّا أنّ الألماني كان قادراً على إدارة الوضع بنفسه ليتّجه لتحقيق الفوز في الجولة الافتتاحيّة.

 ما سُلّط عليه الضوء في ملبورن، وما من المنتظر أن يحدث في البحرين، يؤكّد مدى تأثّر تأدية السيارات بكفاءة المكابح التي تقترب من حدودها القصوى مثل أيّ جزء آخر من السيارة.

ومع طلب الفرق من مزوّدي المكابح توفير أقراص تتضمّن أكثر من 1200 فتحة تهوية، أصبح ما كان يُنظر إليه في السابق على أنّها حلول متطرّفة أمراً عادياً الآن.

تقدّم كبير

كيمي رايكونن يغلق الفرامل، سيارة فيراري "أس.أف16-أتش" مجهزة بالطوق

تصوير: اكس بي بي

مرّت الفورمولا واحد بفترة كانت فيها الفرق تكتفي بتركيب أقراص وفكّ مكابح قياسيّة من المزوّد والشروع في التسابق بشكلٍ عادي.

لكنّ السعي المتواصل للفورمولا واحد لتحقيق مكاسب إضافيّة انصبّ في مرحلة أولى على تخفيض وزن المكابح، حيث انخفض وزنها من 20 كلغ إلى 6 حالياً. وجاء ذلك من دون خسارة كفاءتها وتأديتها.

لكن مع فرض الاتّحاد الدولي للسيارات «فيا» قيوداً على حجم، ومواد تصنيع وشكل المكابح، وحتّى كيفيّة وصل الفكّ بالسيارة، أدّى ذلك إلى انتقال الفرق لتركيز عملها على أقراص المكابح.

وسرعان ما أدركت أنّه كلّما قلّت كميّة الهواء التي يجب توجيهها لتبريد الأقراص كلّما حصلت على مكاسب انسيابيّة إضافيّة.

إيجاد نقطة العمل المثاليّة

تفاصيل مكابح سيارة ساوبر سي34

تصوير: اكس بي بي

تحتاج أقراص المكابح لدرجة حرارة معيّنة لتقدّم أداءها المثالي، لكن في حال ارتفعت حرارة الكربون أكثر من اللازم فسيؤثّر ذلك في الأداء.

يجب أن تكون حرارة الأقراص بين 350 و600 درجة مئويّة عند بداية منطقة الكبح. وفي حال تجاوزت ذلك المجال فستبدأ بالأكسدة، وربّما تخسر جزءاً من كثافتها ما يؤدّي إلى ارتفاع الحرارة إلى أكثر من ذلك لتصبح مستويات التآكل غير متوقّعة.

أي أنّ الوضع المثالي يتمحور حول إيجاد توازن بين الأداء، وخفّة الوزن وسهولة التبريد.

كما يشرح أندريا ألجيري، المسؤول عن قسم زبائن الفورمولا واحد وسباقات المقعد الأحادي في شركة بريمبو للمكابح: "بلغنا نوعاً ما الحدّ الأقصى لقوّة القرص في العام الماضي من ناحيتي الوزن والصلابة بالمقارنة مع الفكّ. لذلك بدأنا بالتركيز على التبريد".

المزيد من الفتحات

مقارنة بين أقراص المكابح

تصوير: اكس بي بي

بما أنّ القوانين حدّدت القطر الخارجي للقرص، أدركت الفرق سريعاً أنّ زيادة سطح التبريد تكون من خلال زيادة عدد الثقوب عليه.

لم يكن عدد تلك الثقوب يتجاوز الـ 30 حول مركز القرص قبل 20 عاماً من الآن، كما لم يزدد ذلك العدد بشكلٍ كبيرٍ قبل 10 سنوات.

وقال ألجيري حيال ذلك: "كانت لدينا 70 إلى 100 ثقب في المجمل قبل خمس سنوات، لكنّنا وصلنا الآن إلى 1200 ثقب".

وأضاف: "باتت الثقوب أصغر من أجل زيادة السطح المتّصل بالهواء. يعني ذلك أنّ بإمكانك تبريد القرص بشكلٍ أفضل وإبقاء درجة حرارته تحت السيطرة من جهة وتقليص وزنه من جهة أخرى".

جاءت تلك الزيادة الكبيرة في عدد الثقوب بسبب تطوير مزدوج: إدراك الفرق للمكاسب الناتجة عن ذلك، وقدرة مزوّدي المكابح مثل بريمبو على العمل بتفاصيل دقيقة على أقراص الكربون.

"كانت هناك العديد من المطالب من الفرق" قال ألجيري، وأضاف: "لكنّنا كنّا نبحث عن أدوات مختلفة من أجل إحداث تلك الثقوب الصغيرة إذ لم تكن تلك بالمهمّة السهلة".

ثمّ تابع: "صحيح أنّ الكربون مادة ليّنة، لكنّ إحداث ثقوب طويلة بقطر 2.5 مليمتر باستخدام أداة واحدة لم يكن أمراً سهلاً. لذلك استثمرنا في الكثير من الجوانب التقنيّة لإتمام المهمّة".

وأكمل: "كان لدينا ثقوب بقطر 4.5 ملم وانتقلنا بعد ذلك غلى قطر 4 ملم، ثمّ 3 ملم على ما أذكر والآن أصبحنا نستخدم 2.5 ملم. يتطلّب هذا التغيير بعض السنوات".

البحث عن الحدّ الأقصى

دخان يخرج من مكابح سيارة ريد بُل "آر.بي12"

تصوير: اكس بي بي

لا يكتفي مهندسو الفورمولا واحد مطلقاً بما لديهم، وبالرغم من التقدّم الذي أحرزه مزوّدو المكابح إلّا أنّ الفرق لا تزال تسعى للحصول على المزيد.

لكن هناك توازن يجب إحداثه: فكرة إحداث بعض آلاف الثقوب الصغيرة للتبريد لا تتماشى مع الإبقاء على هيكليّة متينة قادرة على تحمّل الضغط.

وقال ألجيري في هذا الخصوص: "يجب أن نحدّ نوعاً ما من خيال المهندسين في الفورمولا واحد! تكون أنماط التبريد المقترحة جيّدة في بعض الأحيان، لكنّهم لا يأخذون بالحسبان مقاومة القرص وتآكله".

وأضاف: "تريد الفرق عدداً كبيراً من الثقوب لكنّها تريد في المقابل مستوى تآكل 0.5 ملم. يكون ذلك جيّداً ربّما خلال التجارب الحرّة الأولى ويجب تغييره بعد ذلك. الأمر بمثابة تنازلٍ حول عمر القرص".

يعتبر الحدّ الأقصى الآن عند 1200 ثقب، لكنّ التكنولوجيا تواصل تقدّمها، ومع توجّه الفورمولا واحد نحو موسم 2017 الذي من المنتظر أن تزيد فيه قدرة الكبح اللازمة بحوالي الثلث، لذلك لا يجب أن نعتقد أنّنا بلغنا حدود تطوير المكابح.

ربّما قد تصبح الحدود الخياليّة حقيقة.