Jak ewoluowały bolidy F1 na przestrzeni lat?
- Fabian Koziołek
- 4 dni temu
- 6 minut(y) czytania
Pierwsze bolidy Formuły 1 przypominały przedwojenne samochody wyścigowe: miały silnik z przodu, wąskie opony i niemal żadnych elementów aerodynamicznych. Współczesne konstrukcje to z kolei karbonowe laboratoria, w których silnik spalinowy współpracuje z napędem elektrycznym, a komputer zarządza przepływem energii i ustawieniem skrzydeł.
Jednak przemiana nie polegała wyłącznie na zwiększaniu mocy. O kierunku rozwoju bolidów F1 decydowały również bezpieczeństwo, efektywność oraz przepisy FIA, które wielokrotnie ograniczały wydajność najskuteczniejszych wynalazków motoryzacji.
Silnik z przodu i 350 KM, czyli początki Formuły 1
Kiedy w 1950 roku rozegrano pierwszy sezon mistrzostw świata, konstrukcje startujące w Grand Prix opierały się jeszcze na przedwojennych rozwiązaniach. Dobrym przykładem jest Alfa Romeo 158. Powstała w 1937 roku, a trzynaście lat później pozwoliła Giuseppe Farinie zdobyć pierwszy tytuł mistrza świata.
Samochód miał doładowany, rzędowy silnik ośmiocylindrowy o pojemności 1,5 l, umieszczony przed kierowcą. Nadwozie wykonano z aluminium, natomiast główną konstrukcję stanowiła stalowa rama rurowa. Dzięki temu bolid posiadał moc około 355 KM i ważył 709 kg.
Alfa osiągała prędkość 290 km/h, ale przyspieszenie do 60 mph, czyli 96 km/h, zajmowało jej mniej więcej 4 s. Korzystała z hamulców bębnowych i wąskich opon o wysokim profilu. Kierowca siedział zaś w otwartym kokpicie, bez współczesnych pasów, ochrony głowy i struktur pochłaniających energię uderzenia.
Pierwszy wielki przełom konstrukcyjny nastąpił dopiero pod koniec dekady. Upowszechniony wtedy przez Coopera układ z silnikiem umieszczonym za kierowcą poprawił rozkład masy, trakcję i zwrotność samochodu. Jack Brabham zdobył w takiej konstrukcji mistrzostwo w 1959 i 1960 roku. W efekcie układ z silnikiem z przodu błyskawicznie stał się przestarzały.
Monokok, silnik nośny i pierwsze skrzydła
Na początku lat 60. większość bolidów nadal powstawała wokół ramy zespawanej ze stalowych rur. Dopiero Colin Chapman, założyciel Lotusa, zastąpił ją konstrukcją wzorowaną na technice lotniczej.
Zaprezentowany przez niego w 1962 roku Lotus 25 miał nitowany monokok wykonany z aluminiowych arkuszy. Poszycie nie osłaniało już oddzielnej ramy, lecz samo przenosiło obciążenia. W efekcie samochód Formuły 1 stał się lżejszy, sztywniejszy i węższy, a kierowca otrzymał lepszą ochronę. Jim Clark zdobył za kierownicą tego bolidu mistrzostwo w 1963 roku.
Tyle wystarczyło, by konstrukcja Lotusa 25 wyznaczyła kierunek rozwoju wszystkich późniejszych bolidów.
Kolejnym krokiem w ewolucji był Lotus 49 z 1967 roku. Jego 3-litrowy silnik Cosworth DFV V8 dysponował mocą około 405 KM i stanowił element nośny samochodu. Przykręcono go bezpośrednio do monokoku, natomiast do tylnej części zamocowano skrzynię biegów i zawieszenie. Pozwoliło to zmniejszyć masę i liczbę elementów konstrukcyjnych.
Pod koniec dekady pojawiły się również skrzydła. Konstruktorzy przestali bowiem koncentrować się wyłącznie na redukowaniu oporu powietrza i zaczęli świadomie wytwarzać docisk. Pierwsze wysokie skrzydła były jednak delikatne i mocowane bezpośrednio do zawieszenia, dlatego po niebezpiecznych awariach szybko ograniczono ich rozmiary oraz sposób montażu.
Aerodynamika i era turbo, czyli rewolucja lat 70.
W kolejnej dekadzie wygląd bolidów zmienił się diametralnie. Wąskie nadwozia ustąpiły klinowatym konstrukcjom z szerokimi oponami typu slick, rozbudowanymi skrzydłami oraz bocznymi sekcjami mieszczącymi chłodnice.
Symbolem tej przemiany został Lotus 72. Ważył tylko 530 kg, a jego silnik Cosworth osiągał moc od 445 do 480 KM. Ponadto chłodnice przeniesiono z nosa na boki nadwozia, dzięki czemu przód mógł otrzymać niski, aerodynamiczny profil. Zastosowano także hamulce umieszczone bliżej środka samochodu, co zmniejszyło masę nieresorowaną.
Jeszcze większą rewolucję przyniosły Lotus 78 z 1977 roku i jego następca, Lotus 79. Boczne sekcje podwozia ukształtowano w nich jak odwrócone skrzydła. Zwężające się i rozszerzające tunele Venturiego przyspieszały przepływ powietrza pod samochodem, obniżały ciśnienie i przyciągały bolid do nawierzchni. Z kolei ruchome fartuchy uszczelniały przestrzeń między podłogą a torem.
Dzięki efektowi przypowierzchniowemu Lotus 79 mógł wytwarzać ogromny docisk bez korzystania z równie dużych skrzydeł. Mario Andretti zdobył nim mistrzostwo w 1978 roku.
Warto również dodać, że w 1977 roku Renault RS 01 zapoczątkowało pierwszą erę turbo. Początkowo samochód był awaryjny i otrzymał przydomek „żółtego czajnika”, ponieważ często kończył wyścigi w kłębach dymu. Jednak potencjał niewielkiego, turbodoładowanego silnika V6 okazał się zbyt duży, aby konkurenci mogli go zignorować.
Włókno węglowe, turbodoładowanie i komputery
Na początku lat 80. silniki turbo osiągały coraz wyższą moc, szczególnie w ustawieniach kwalifikacyjnych. Jednocześnie efekt przypowierzchniowy pozwalał pokonywać zakręty z prędkościami, do których nie były dostosowane tory ani ówczesne standardy bezpieczeństwa. Zaczęto więc wprowadzać ograniczenia.
Od 1983 roku przepisy wymagały płaskiej sekcji podłogi między osiami, eliminując stosowane wcześniej tunele Venturiego, a po sezonie 1988 całkowicie zakazano turbodoładowania.
Najważniejszym osiągnięciem tej dekady nie był jednak silnik, lecz nowy materiał konstrukcyjny. McLaren MP4/1 z 1981 roku otrzymał pełny monokok z kompozytu włókna węglowego. Był sztywniejszy od konstrukcji aluminiowej, a przy tym zapewniał znacznie lepszą ochronę podczas wypadku.
Włókno węglowe okazało się tak skuteczne, że pozostaje podstawowym materiałem bolidów F1 do dziś.
Ponadto w 1989 roku Ferrari 640 wprowadziło skuteczną półautomatyczną skrzynię biegów sterowaną łopatkami przy kierownicy. Dzięki temu kierowca nie musiał zdejmować rąk z kierownicy ani operować klasyczną dźwignią, a kolejne przełożenia mógł zmieniać szybciej.
Później, na początku lat 90., rozwój elektroniki doprowadził do powstania Williamsa FW15C.
Bolid z 1993 roku dysponował między innymi:
aktywnym zawieszeniem,
kontrolą trakcji i ABS-em,
automatyczną zmianą przełożeń,
regulacją prześwitu,
systemem zmniejszającym opór na prostych.
Ponadto komputer utrzymywał nadwozie w położeniu zapewniającym optymalną pracę podłogi i skrzydeł. Jednak od 1994 roku większości tych rozwiązań zakazano, aby ograniczyć prędkości i pozostawić kierowcy większy wpływ na prowadzenie.
Dodatkowo, po tragicznych wypadkach Rolanda Ratzenbergera i Ayrtona Senny na Imoli, zaostrzono wymagania dotyczące kokpitów, struktur zderzeniowych oraz testów bezpieczeństwa. W 1998 roku zwężono także bolidy z 2 do 1,8 m, a slicki zastąpiono oponami rowkowanymi.
Od silników V10 do napędu hybrydowego
Na przełomie wieków F1 kojarzyła się przede wszystkim z wysokoobrotowymi silnikami V10. Dopiero od 2006 roku zastąpiły je wolnossące silniki V8 o pojemności 2,4 l. Jednocześnie nadwozia obrastały w niewielkie skrzydełka, owiewki i deflektory służące do precyzyjnego sterowania przepływem powietrza.
Przepisy na sezon 2009 uprościły aerodynamikę, przywróciły slicki i dopuściły KERS. System odzyskiwał część energii traconej podczas hamowania, a następnie wykorzystywał ją do krótkotrwałego zwiększenia mocy. Dwa lata później pojawił się DRS, czyli ruchomy element tylnego skrzydła ułatwiający wyprzedzanie.
Największa zmiana nastąpiła w 2014 roku. Wolnossące V8 zastąpił układ napędowy złożony z turbodoładowanego V6 1,6 l, akumulatora oraz dwóch maszyn elektrycznych:
MGU-K odzyskiwało energię kinetyczną podczas hamowania,
MGU-H odzyskiwało energię z wału turbosprężarki napędzanej spalinami, a także pozwalało sterować jej prędkością.
W 2017 roku samochody ponownie poszerzono do 2 m i wyposażono w szersze opony. Większy docisk oraz przyczepność pozwoliły ustanowić rekordy okrążeń na 11 torach.
Rok później obowiązkowy stał się system halo, czyli tytanowa konstrukcja chroniąca głowę kierowcy, która musi wytrzymać pionowe obciążenie wynoszące 116 kN.
Powrót efektu przypowierzchniowego
Konstrukcje używane do 2021 roku wytwarzały bardzo zaburzoną strugę powietrza. Według analiz F1 bolid jadący 10 m za rywalem mógł tracić nawet 44% docisku, przez co stawał się niestabilny i szybciej zużywał opony.
Dlatego w 2022 roku głównym źródłem docisku ponownie stała się podłoga. Wróciły tunele aerodynamiczne, ale bez ruchomych fartuchów znanych z Lotusa 79. Uproszczono skrzydła, usunięto bargeboardy i odpowiednio ukształtowano strugę za samochodem, aby ułatwić jazdę za przeciwnikiem.
Widoczną zmianą było także zastąpienie 13-calowych obręczy kołami 18-calowymi z oponami o niższym profilu. Rosnące wymagania bezpieczeństwa, większe koła i układ hybrydowy sprawiły jednak, że bolidy stały się wyraźnie cięższe.
Współczesne bolidy F1 od sezonu 2026 roku
Przepisy obowiązujące od 2026 roku mają ograniczyć rozmiary i masę samochodów. Maksymalny rozstaw osi skrócono o 200 mm do 3,4 m, a minimalną masę zmniejszono z 800 do 768 kg. Węższe stały się również przednie i tylne opony.
Rozbudowane tunele poprzedniej generacji zastąpiła bardziej płaska podłoga. Jednocześnie wprowadzono aktywną aerodynamikę. Na prostych przednie i tylne skrzydło ustawiają się w pozycji zmniejszającej opór, natomiast przed zakrętami wracają do konfiguracji zapewniającej wysoki docisk.
Zmieniły się również proporcje napędu. MGU-H usunięto, ale moc MGU-K zwiększono ze 120 do 350 kW, czyli około 476 KM. Oznacza to, że energia elektryczna odpowiada teraz za mniej więcej połowę potencjału całego układu. Ponadto DRS został zastąpiony przez tryb wyprzedzania, który zapewnia kierowcy jadącemu dostatecznie blisko rywala dodatkową energię elektryczną.
Silnik to wciąż turbodoładowany V6 1,6 l, lecz korzysta obecnie z zaawansowanego paliwa zrównoważonego, produkowanego m.in. z odpadów komunalnych, biomasy niespożywczej i węgla wychwyconego z atmosfery. Nie zawiera ono składników pochodzących z ropy naftowej.
Ewolucja, która zatacza koło
Współczesny bolid korzysta z karbonowego monokoku, napędu hybrydowego, aktywnych skrzydeł i systemów odzyskiwania energii. Jednocześnie rozwija pomysły znane z wcześniejszych dekad: turbodoładowanie, efekt przypowierzchniowy oraz ruchomą aerodynamikę.
Historia F1 pokazuje więc, że postęp nie przebiega po prostej linii. Każda konstrukcja jest kompromisem pomiędzy możliwościami inżynierów, bezpieczeństwem kierowcy, jakością rywalizacji i ograniczeniami regulaminu.
A jeśli chcesz na własnej skórze przekonać się, jak wygląda jazda prawdziwym bolidem F1, odwiedź naszą stronę i weź udział w evencie Formula Drive - Poprowadź Bolid F1.
