تکنولوژی‌ های فرمول یک در بازار خودرو

بسیاری از تکنولوژی‌های خودرویی که امروز در خودروهای خیابانی استفاده می‌شود، زمانی به عنوان یک نوآوری بزرگ و خاص در بالاترین سطح خودرویی دنیا یعنی خودروهای فرمول یک معرفی شده‌اند؛ تکنولوژی‌هایی که امروزه بسیار ساده و رایج هستند تا جایی که شاید کمتر کسی فکر می‌کرد که روزی از فرمول‌ ۱ به خودروهای خیابانی و اقتصادی راه پیدا کنند.

از فرمول یک تا خیابان

بسیاری از تکنولوژی‌های مختلفی که امروزه در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند، زمانی به عنوان یک نوآوری خاص در صنایع دفاعی شناخته می‌شدند. مسابقات فرمول‌ یک نیز، زمینه‌ساز معرفی نوآوری‌های بزرگی شده است که برخی از آنها به خودروهای تولید انبوه نیز راه پیدا کرده‌اند. در واقع می‌توان گفت فرمول‌ ۱، به عنوان یک آزمایشگاه برای معرفی و سنجش نوآوری‌های خودرویی است تا اگر این اختراعات در سخت‌ترین آزمایشات خودرویی که حین مسابقات فرمول یک رخ می‌دهد، سربلند بیرون آمدند، برای استفاده به صورت اقتصادی و تجاری نیز آماده شوند. در واقع با معرفی هر نوآوری گران‌قیمتی که در سطح خودروهای فرمول‌ یک پیاده می‌شود، زمان زیادی باید بگذرد تا بتوان با روش‌های گوناگون و در کنار آن با پیشرفت و بلوغ تکنولوژی، قیمت تمام شده برای حضور در خودروهای تولید انبوه منطقی و اقتصادی باشد. از این ‌رو هنوز هم برخی از این اختراعات از خودروهای فرمول یک خارج نشده‌اند و هنوز در سطح بالایی مانده‌اند. اما برخی از نوآوری‌های خودرویی در زمینه پیشرانه و گیربکس، آیرودینامیک، سیستم تعلیق، آلیاژهای فلزی و… را می‌توان نام برد که از پیست‌های فرمول ۱ به سطح خیابان‌های شهری رسیده‌اند. ضمن اینکه این مسابقات، فرصتی برای تست و آزمایش محصولات مختلفی مثل روغن موتور و تایر خودرو نیز بوده است.

پدال تعویض دنده پشت فرمان

امروزه اکثر خودروها با گیربکس اتوماتیک، پدال‌هایی در پشت فرمان برای تعویض دنده دارند. این سیستم برای اولین بار در دهه هشتاد میلادی و توسط کمپانی فراری معرفی شد تا راننده بتواند بدون برداشتن دست‌هایش از روی فرمان، اقدام به تعویض دنده کند. این کار هرچند در خودروهای خیابانی، بیشتر یک سیستم فرمایشی و برای افزایش لذت رانندگی است اما در یک خودرو فرمول یک، اثر بالایی در راندمان راننده خواهد داشت. به هرحال، استفاده از اهرم در پشت فرمان برای تعویض دنده که امروزه حتی در خودروهای سنگین نیز دیده می‌شود، یکی از نوآوری‌هایی است که از دنیای فرمول ‌یک به خودروهای خیابانی رسیده است.

موتور هات وی

یکی از پیچیده‌ترین حالت‌های قرارگیری توربوشارژر در پیشرانه خودرو، سبکی است که به نام Hot V شناخته می‌شود و برای اولین بار توسط فراری در دهه هشتاد میلادی اجرا شد. در این روش، توربوشارژر تا حد ممکن به موتور خودرو نزدیک است تا کمترین فاصله را با خروجی دود اگزوز از موتور خودرو داشته باشد. به این ترتیب، افت دمای گازهای خروجی از اگزوز تا رسیدن به توربوشارژر به حداقل می‌رسد و در نتیجه، گازهای عبوری از توربوشارژر دارای سرعت بیشتری خواهد بود. چرا که کاهش دمای این گازها، به شکل مستقیم روی سرعت آنها اثر می‌گذارد. در نتیجه، توربوشارژر عملکرد بهتری خواهد داشت و از طرفی چون که به ورودی هوای موتور نیز نزدیک‌تر است، هوای ارسالی به سیلندرها نیز کمتر دچار آشفتگی شده و سرعت بیشتری برای ورود به موتور دارد. این سیستم برای اولین بار در دنیای خودروهای خیابانی و تولید انبوه توسط مرسدس بنز برای مدل AMG GT-S استفاده شد در حالی که قبلا عملکرد خود را در پیشرانه‌های فرمول ‌یک نشان داده بود. قابل ذکر است که این نوع جایگیری توربوشارژر، هم بسیار پیچیده بوده و هم هزینه بالایی دارد و به همین علت فقط در خودروهای گران قیمت در حال پیاده سازی و اجراست.

سیستم تعلیق فعال

خودرو فرمول یک ویلیامز در سال ۱۹۹۲ به عنوان یکی از خودروهای خاص در دنیای فرمول ‌یک شناخته می‌شود. چرا که این خودرو در کنار قهرمانی‌هایش، به عنوان معرفی‌کننده یکی از کاربردی‌ترین سیستم‌های تعلیق تاریخ خودروسازی نیز شناخته می‌شود. سیستم تعلیق فعال که با نیروی هیدرولیک کار می‌کند، در گذشته نیز برای برخی از خودروها استفاده شده بود اما با بهینه‌سازی‌های زیادی که توسط تیم ویلیامز روی این نوع از سیستم تعلیق پیاده شد، استفاده گسترده از آن اقتصادی‌تر و کارامد‌تر شد و حالا نیز به یکی از رایج‌ترین سیستم‌های تعلیق در خودروسازی تبدیل شده است. افزایش هندلینگ خودرو در عبور از پیچ‌ها و پایداری بهتر خودرو، امکان تعریف نرمی و سختی سیستم تعلیق، تنظیم خودکار ارتفاع خودرو و… از کارکردهای سیستم تعلیق فعال است.

بازیابی انرژی جنبشی

یکی از سیستم‌هایی که چند سال پیش، استفاده از آنها در خودروهای فرمول ۱ مجاز اعلام شد، سیستم بازیابی انرژی ترمز است. این انرژی که در اثر اصطکاک لنت‌های ترمز با دیسک‌ها به دست می‌آید، در حالت عادی به صورت حجمی از گرمای زیاد خود را نشان می‌دهد. اما در سیستم kers که مخفف عبارت Kinetic Energy Recovery System است، با تبدیل به انرژی الکتریکی در باتری‌ها ذخیره می‌شود تا راننده آن را در زمان نیاز و برای افزایش شتاب‌گیری، استفاده کند. امروزه این سیستم در خودروهای هیبریدی نیز دیده می‌شود تا در کنار ترمزگیری با سیستم ترمز، ژنراتور مربوطه نیز وارد مدار شود و در کنار کمک به کاهش سرعت خودرو، به شارژ شدن باتری‌ها نیز کمک کند. ضمن اینکه روی برخی از خودروهای الکتریکی با عملکرد بالا و اسپرت نیز از سیستمی مشابه kers نیز استفاده می‌شود.

فیبر کربن

امروزه از فیبرکربن در خودروهای اسپرت و سوپراسپرت به شکل وسیعی استفاده می‌شود. از ساخت قطعات کوچک بدنه گرفته تا بدنه‌های کاملا فیبر کربنی و حتی شاسی و قسمت‌هایی از اطراف پیشرانه و… . قطعات فیبر کربنی هم وزن کمتری دارند و هم استحکام بالای آنها باعث می‌شود تا ایمنی خودرو نیز افزایش پیدا کند. ضمن اینکه به خاطر سطح صاف و صیقلی آن، از نظر کاهش مقاومت در برابر هوا و افزایش آیرودینامیک نیز به طور کامل موثر است. در دهه ۸۰ میلادی، تیم فرمول یک مک‌لارن اقدام به تست این کامپوزیت برای ساخت برخی از قسمت‌های خودرو خود کرد. نتیجه کار عالی بود اما به خاطر هزینه‌های بالای ساخت قطعات فیبر کربنی و همچنین تست نشدن این تکنولوژی در گذشته، استفاده از آن چندان رونق نگرفت. با شروع قرن ۲۱ و افزایش تیراژ خودروهای اسپرت و سوپراسپرت، این کامپوزیت نیز کم‌کم جای خود را در صنعت خودروسازی باز کرد و بسیاری از قطعات بدنه خودروهای اسپرت و حتی شاسی برخی از خودروهای سوپراسپرت نیز از این ماده سبک وزن ساخته شد. مک‌لارن مرسدس SLR جزو اولین خودروهایی بود که شاسی آن از فیبرکربن ساخته شد.

دکمه های روی فرمان

امروزه، دکمه‌های روی فرمان به عنوان یکی از کاربردی‌ترین نوآوری‌ها در صنعت خودرو شناخته می‌شوند. کاربرد این نوآوری ساده در کار با قسمت‌های مختلف خودرو مثل کروز کنترل، سیستم صوتی و تصویری، سیستم‌های مختلف خودرو مثل لانچ کنترل و سیستم تعیلق و… است. این دکمه‌ها هم کار با قسمت‌های مختلف خودرو را راحت‌تر می‌کند و هم به این خاطر که نیاز نیست راننده دستان خود را از روی فرمان بردارد، در ایمنی رانندگی موثر خواهد بود. دکمه‌های روی فرمان برای اولین بار در خودروهای فرمول یک در دهه ۷۰ میلادی رویت شد و آغاز استفاده گسترده از آن در دهه ۹۰ بود. چرا که با افزایش سرعت خودروهای فرمول ۱، راننده نمی‌توانست با سرعت میانگین ۳۰۰ کیلومتر در ساعت، به دنبال دکمه مورد نظر برای کار با سیستم مورد نظرش باشد. امروزه بیش از ۲۰ دکمه مختلف روی فرمان خودروهای فرمول یک وجود دارد.

دور موتور روی فرمان

یکی از خاص‌ترین انواع نشانگر دور موتور خودرو، استفاده از چراغ‌های نورانی به سبک خودروهای فرمول ‌یک، روی فرمان است. این سیستم برای اولین بار در این خودروهای مسابقه‌ای پیاده‌سازی شد و امروزه نیز به شکل محدود در برخی از خودروهای اسپرت و سوپراسپرت نیز دیده می‌شود که البته جنبه زیبایی دارد و القای حس اسپرتی آن، تاثیرگذارتر از کاربردش است.

پیشرانه با دو میل سوپاپ

امروزه کمتر پیشرانه‌ای را می‌توان پیدا کرد که دارای یک میل سوپاپ در سرسیلندرش باشد و معمولا به خاطر وجود چهار سوپاپ در هر سیلندر، شاهد دو میل سوپاپ در بالای موتور هستیم. اولین موتور با اینگونه طراحی در سال ۱۹۱۰ و توسط ارنست هِنری فرانسوی معرفی شد. او موتوری برای خودرو مسابقه‌ای سان‌بیم طراحی کرد که برای آن، دو میل سوپاپ در نظر گرفته بود تا عملکرد بهتری داشته باشد.

توسعه روانکارهای موتور

از آنجایی که فرمول ‌یک از سخت‌ترین مسابقات موتوری دنیاست برای توسعه و آزمایش محصولات شرکت‌های مختلف، یک میدان بزرگ به حساب می‌آید. سازنده‌های روانکارهای موتور، یکی از مهم‌ترین شرکت‌های درگیر در این مسابقات هستند تا بتوانند محصولات خود را در این مسابقات، تست و بررسی کنند. شرکت شل که سابقه همکاری طولانی با فراری دارد، یکی از شناخته‌شده‌ترین این شرکت‌ها محسوب می‌شود. حتی شرکت‌هایی که در ساخت مکمل‌های سوخت و تمیزکننده‌های سیستم سوخت‌رسانی نیز مشغول هستند، در این مسابقات، محصولات خود را بررسی می‌کنند.

تایرسازان و فرمول یک

تایرسازان بزرگی مثل پیرلی، بریجستون، دانلوپ، میشلن و… از شناخته‌شده‌ترین تامین‌کنندگان تایر در مسابقات فرمول‌ یک هستند. این شرکت‌ها، محصولات خود را در این مسابقات نمایش داده و آنها را آزمایش می‌کنند تا بتوانند از نتایج آن در ساخت تایرهای خیابانی نیز بهره ببرند.

علم آیرودینامیک

یکی از مهم‌ترین نتایجی که از مسابقات فرمول ‌یک به دست آمده است، استفاده از قطعات آیرودینامیکی خودروهاست. در دهه ۵۰ میلادی بود که یکی از مهندسین برند پورشه، باله‌ای روی پورشه ۵۵۰ نصب کرد. او از این وسیله برای مسابقات سال ۱۹۵۶ نیز استفاده کرد اما قوانین مسابقات، اجازه استفاده‌های بعدی از قطعات آیرودینامیکی را نداد. تا اینکه در مسابقات دهه ۷۰ میلادی، لوتوس بار دیگر با نصب باله‌هایی رو بدنه خودروی خود، علم آیرودینامیک را به شکل گسترده‌ای پیاده کرد. نتیجه کار که افزایش نیروی رو به پایین بود، به شکل واضح خود را نشان داد. امروزه نیز بسیاری از نتایجی که در این مسابقات در زمینه استفاده از قطعاتی مثل اسپویلر، دیفیوزر، کانارد و… کسب می‌شود را می‌توان در خودروهای خیابانی و خصوصا سوپراسپرت‌ها دید.

سیلندر با پوشش الماس

از گذشته، شرکت‌های خودروسازی که در مسابقات فرمول ‌یک شرکت می‌کنند، از یک پوشش الماس برای جداره‌های داخلی سیلندرها استفاده می‌کنند تا در عین سختی بسیار بالا، بتوانند اصطکاک بین رینگ و جداره سیلندر را به خاطر صیقلی بودن، کاهش دهد. امروزه نیز از این روش در ساخت پیشرانه‌های خودروهای گران‌قیمت و اسپرت استفاده می‌شود که فراری ۴۵۸ یکی از اولین خودروهایی است که جداره داخلی سیلندر آن، پوشش الماس دارد.

 گیربکس دوکلاچه

گیربکس‌ دوکلاچه که معمولا با نام DSG و یا DCT شناخته می‌شود و امروزه در بسیاری از خودروهای خیابانی و اسپرت نیز به چشم می‌خورد، برای اولین بار در دهه ۸۰ میلادی و در مسابقات فرمول ‌یک رونمایی شد. سرعت بالای تعویض دنده در این گیربکس‌ها و عدم نیاز به گرفتن کلاچ، باعث می‌شود تا سرعت عمل راننده بالا رفته و دور موتور نیز در حین تعویض دنده، کاهش پیدا نکند.

نویسنده: علیرضا داودی