Gombnyomásra lejtett táncot az F1 technikailag legfejlettebb kocsija

A 2022-es F1-szezon a sportág legkomolyabb mértékű szabályváltoztatásával érkezik el, erre készülve sorra vesszük a Forma–1 legfontosabb, legérdekesebb vagy épp legcsúnyább technikai újításait a legrondábbra sikerült, némely esetben mégis gyors F1-kocsiktól a hatkerekű szörny(ek) születésén át a legnagyobb húzásokig. A negyedik részben pedig következzen két Williams, ami a rajtuk dolgozó mérnökök zsenijének köszönhetően technikailag messze a mezőny fölé nőtt.

Az 1990-es évek egyértelműen a Williamsről szóltak a Forma–1-ben. Az 1977-ben alapított csapat gyorsan a csúcsra ért, 1980-ban már dupla világbajnoki címet ünnepelhettek, a 80-as évek végére pedig összesen négy konstruktőri és három egyéni vb-címet szereztek. A 90-es években még nagyobb sikereket arattak, 1992–97 között a hat szezonból csak egyszer nem a Williams volt a legjobb, a pilóták között pedig hatból négy vb-sikert húztak be.

A Williams sikereit egyfelől a korszak talán legjobb erőforrásának számító Renault-motorok, másfelől a jelenleg a Red Bull kocsijain dolgozó tervező, Adrian Newey tervei alapozták meg, de számos, teljesen egyedi megoldással is előrukkoltak a Williamsnél. A BBC az F1 valószínűleg legfejlettebb autóiként jellemezte az 1992-ben Nigel Mansell, 1993-ban Alain Prost kezei között kettős világbajnoki címet szerző FW14B és FW15C kódjelű autókat, amik utcahosszal jártak a mezőny többi tagja előtt. És nem mellesleg gombnyomásra akár arra is képes volt, hogy nekiálljon táncolni:

Mindjárt rátérünk arra, hogy pontosan mit is látunk a képen, előtte viszont egy – ígérjük – nagyon rövid felzárkóztató. Az 1990-es évek első fele érdekes korszak volt az F1-ben, az autókat ugyanis számos olyan technikai újítással vértezték fel, amik megkönnyítették a pilóták dolgát. A „versenyzői tehetség és az autótechnika között kezdtek elmosódni a határvonalak. A pilótafülkében a régi vágású izom és tökösség kezdett összecsapni a digitális aggyal” – vezeti fel az 1992-es világbajnok autóról írt cikkét Rowan Horncastle a Top Gear magazinban.

Ezek a technikai megoldások viszont igencsak vitatottak voltak, a háromszoros F1-világbajnok Ayrton Senna 1992-ben például a Nemzetközi Automobil Szövetség elnökének, Max Mosley-nak küldött karácsonyi üdvözlőlevelében kifejezetten kérte a vezetést segítő elektronikai rendszerek betiltását. Erre két oka volt. Egyfelől az az évi világbajnok Williams láthatóan mindenki, így Senna csapata, a McLaren előtt járt ezen a téren. Másfelől a vitathatatlanul kiváló képességekkel rendelkező pilóta úgy érezte, a vezetést segítő rendszereknek köszönhetően más, nála kevesebb tehetséggel rendelkező pilóták is kezdenek hasonló szinten vezetni, mint ő.

A kipörgésgátló az 1980-as évek elején jelent meg az utcai autókban, elsőként a Toyota kezdte ezzel felszerelni a járműveit, és ahogy az lenni szokott, a technikára a motorsport is hamar felfigyelt. Az 1990-es évek elejére ilyen-olyan formában minden F1-kocsiban volt kipörgésgátló, vagyis olyan elektronikai rendszer, amely figyelte az egyes kerekeket, és szükség esetén a meghajtott kerekekre jutó teljesítményt csökkentve akadályozta meg a kipörgést. Vagyis lényegében lassította az autót, hogy csökkentse a kipörgést.

A rendszert a háttérben nem kisebb név tesztelte, mint a későbbi világbajnok Damon Hill, aki 1991-től kezdve a Williams tesztpilótája volt. Elsődleges feladata a Paddy Lowe által felügyelt elektronikai rendszer tökéletesítése volt, hogy mire 1992-ben beépítik az autóba, minden flottul menjen. Hill először a franciaországi Paul Ricard versenypályán, az F1-csapatok kedvelt tesztpályáján ismerkedett a rendszerrel.

„Akkoriban még nem volt szimulátor, úgyhogy elképzelése sem lehetett arról, mit tapasztal majd. Nem volt módunk előre ellenőrizni a rendszert, volt egy szerintünk jó algoritmusunk, betápláltuk azt, és kiküldtük a pályára Hillt. Ő, ahogy visszatért a pályáról, közölte, hogy nem tetszik neki a dolog, érezte, hogy visszafogja a rendszer, hallja, ahogy az algoritmus a kanyarból kigyorsítva, gázadás közben letilt egy-egy hengert. Erre mondtam neki, hogy ez remek, de azért csak gyorsabb voltál körönként egy másodperccel”

– elevenítette fel Lowe a kipörgésgátló elektronikájának első bevetését az F1 Beyond the Grid című podcastjében. A Lowe által említett részletekből az is kiderül, mennyire úttörő megoldás volt a rendszerük. Egy, a mai autókban teljesen alapvetésnek számító rendszert építettek be az autóba, ami a kerekek forgási sebességéből kiszámolta és közölte a motort vezérlő elektronikával, hány hengert iktasson ki pár pillanatra a V10-es motorból.

A motort gyártó Renault-nál persze a hajukat tépték a mérnökök, amikor a Williams közölte velük, hogy a szinte műszaki műalkotásnak tekinthető erőforrásukból szándékosan kiiktatnak pár hengert időről időre. A Williams persze nem sokat foglalkozott ezzel, csak az eredményt nézték, az pedig jött is. Mindezt ráadásul egyetlen sornyi szoftverkóddal érték el, ami a hatékonyságát figyelembe véve egészen bámulatos.

Az 1992-es szezon első futamán, Dél-Afrikában Nigel Mansell 741 ezredmásodperccel nyerte az időmérőt Ayrton Senna McLaren-Hondája előtt, a futamot pedig 24 másodperc előnnyel nyerte a csapattárs Riccardo Patrese és a 34 másodperccel a harmadik helyen célba érő Senna előtt. A nagy előny miatt a futam közben be sem kapcsolták a kipörgésgátlót Mansellnél, Patrese pedig csak időszakosan használta, hogy le-lerázza Sennát, nehogy túl nagy terhet jelentsen a hengerek ki-be kapcsolása a motornak – mindezt egy, a kormányra szerelt gombbal meg tudta tenni Mansell. Idővel aztán kiderült, hogy a motor szinte mindent kibír, úgyhogy a Williams már nem is bajlódott a ki-be kapcsolgatással.

Mansell az első öt futamot megnyerte, a szezon 16 nagydíjából 9-et fejezett be győztesként, és már a Magyar Nagydíjon, öt futammal a szezon vége előtt világbajnok volt – a vb-címet nyerő kocsiját 2020-ban a négyszeres világbajnok Sebastian Vettel vette meg a saját gyűjteményébe. Adjuk hozzá azt, hogy a 16 futamból 15-ön (93,8%) a Williams nyerte az időmérőt, 10-en a futamot (62,5%), a szezon 1036 köréből 867-et töltött élen valamelyik Williams-autó (83,7%), és jól látszik, mennyire nem volt ellenfelük.

Abban, hogy ennyire uralták a Forma–1-et 1992-ben, a forradalmi kipörgésgátló rendszerük, az Adrian Newey által tervezett autó aerodinamikája, illetve a Frank Dernie által kidolgozott aktív felfüggesztés is fontos szerepet játszott – meg persze Mansell és Patrese sem voltak akármilyen pilóták. Dernie elmondása szerint egyébként az egész ötlet egy, a csapatnál jelentkező mérnöktől jött, aki mentőautók számára dolgozott ki egy hidraulikus, önkiegyenlítő felfüggesztést, ezt ültették át az F1-kocsira.

A Williams nem kevés energiát ölt az autótáncoltatós videón működés közben látható aktív felfüggesztés kifejlesztésére. Paddy Lowe, a csapat elektronikai részlegének egykori vezetője szerint 8 évet öltek a rendszer finomításába, mire az belekerült Nigel Mansell 1992-es világbajnok autójába. A rendszer a következő évre is maradt, a Williams akkor is duplázott, de akkor már Alain Prost volt a világbajnok pilótájuk.

Az erőfeszítés persze a rendkívül magas fejlesztési költség ellenére is megérte, Lowe számításai szerint körönként egy másodpercet nyertek az aktív felfüggesztésnek köszönhetően – ha hozzáadjuk ehhez a kipörgésgátló rendszer okozta gyorsulást, már 2 másodpercnél vagyunk.

Az úgynevezett aktív felfüggesztéssel még a Lotus kezdett el kísérletezni az 1980-as évek elején – ez is a nagy újító Colin Chapman fejéből pattant ki –, de valahogy nem állt össze náluk a rendszer, Senna 1987-ben csak két futamot tudott nyerni a kísérleti megoldással. A Lotus mintáját követve sok csapat foglalkozott az akkor kiforratlan technológiával, de igazán csak a Williams mélyedt el benne, olyannyira, hogy ők nem is álltak le a fejlesztésével addig, amíg nem állt össze teljesen a kép. Ez pedig 1992-re jött el.

De hogy mi is az aktív felfüggesztés? A mostani F1-kocsikban már nem találkozunk ezzel, az 1993-as szezon végén ugyanis betiltották az ilyen rendszereket, főleg a Williams nagy bánatára. A mostani F1-kocsik ugyanazzal a beállítással teszik meg a teljes kört, így az ideális beállítás megtalálásakor figyelembe kell venni a pálya karakterisztikáját, és hogy mely területet előnyben részesítve nyerheti a legnagyobbat az adott csapat.

Az aktív felfüggesztéssel egészen más volt a helyzet, a versenyautó a komplex elektronikai és hidraulikus rendszerének köszönhetően menet közben tudott alkalmazkodni a pályához, méghozzá úgy, hogy a kerekek függőleges állását egy fedélzeti számítógép segítségével lényegében valós időben optimalizálta a rendszer, hogy a kerekek minden körülmények között merőlegesek legyenek az aszfaltra, a legnagyobb tapadást biztosítva. Ez így volt kanyarodás, gyorsítás és fékezés közben is – az autó lényegében mindig ideális helyzetbe hozta saját magát.

A Williams által kidolgozott rendszer válaszideje 0,002 másodperc volt, a valós idejű reagálást tehát lényegében szó szerint kell venni. A hatékonyságát pedig jól mutatja, hogy Riccardo Patrese egy 1992-es futamon azért nem vette észre egyből, hogy defektet kapott, mert a rendszer tökélesen ellensúlyozta a defekt hatását, és még azzal együtt is vissza tudta állítani az autó hasmagasságát a normál értékre. Az már csak a hab a tortán, hogy a futam közben az autóból fogyó üzemanyag miatti egyensúlyváltozást is kompenzálta a rendszer.

A többi csapat fejlesztése nem tudta felvenni ezzel a versenyt, a Ferrari saját megoldása például 25-ször lassabb volt a Williamsénél, csak 0,05 másodperces volt a reagálási ideje.

Azért eleinte nem mindenki volt elragadtatva az aktív felfüggesztésről. A McLarennel 1985-ben, 1986-ban és 1989-ben is világbajnok Alain Prost, aki a Ferrarit elhagyva érkezett a Williamshez 1993-ban, úgy érezte, mintha zsibbadt lenne alatta az autó, amikor először beleült az FW15C-be. Gyorsan tegyük hozzá, hogy a szezon 16 futamából Prost 7-et nyerve lett világbajnok (16-ból 11-szer volt dobogós), Damon Hill további három futamgyőzelmet gyűjtött, tehát a zsibbadtság egyáltalán nem hátráltatta.

Az aktív felfüggesztésnek köszönhetően egy előzési mód is volt a kocsiban. Előzési helyzetben egy sárga gombot megnyomva a rendszer az aszfalthoz közelebb húzta az autó hátulját, hogy így kiiktassa a diffúzort. Ezzel csökkent ugyan a leszorítóerő, de nőtt a végsebesség, az egyenesekben pedig pont ez volt a kívánatos. Érdekesség, hogy a 2021-es F1-szezon végén egy hasonló, igaz, nem gombnyomásra aktiválódó rendszert lehetett felfedezni a Mercedesen, amelynél bizonyos tempó fölött a hátsó felfüggesztés „összeomlott”, csökkentve a leszorítóerőt, és növelve a végsebességet.

A fentebb taglalt kipörgésgátló és az aktív felfüggesztés mellett az 1993-as Williamsben volt blokkolásgátló (ABS), telemetriai rendszer, elektronikus vezérlés, pneumatikus motorszelep-vezérlés, kormánysegédlet. Ennyi elektronikai rendszer mellett felborultak a Williamsnél a korban szokásos szerepek – a többi csapatnál a mechanikai részen dolgozó mérnökök és szerelők fordultak kéréssel az egy-két elektronikai emberhez, a Williamsnél viszont az elektronikai részleg diktált mindenki másnak, hogy mit szeretnének, illetve mit lehet és mit nem.

Valamint egy kísérleti váltórendszer is, ami lényegében végtelen számú fokozatot biztosított volna a motornak. Persze a nem kísérleti váltó sem volt akármi: a félautomata váltó gombnyomásra automatára állt át, a rendszer pedig gyorsabb sebességváltást biztosított a pilótáknak úgy, hogy közben mindkét kezük maradhatott a kormányon. Ez az időmérővel szemben inkább a futamon volt nagy előny a mezőny többi tagjával szemben – ha megnyomták az „auto fel” gombot, a rendszer addig váltott felfelé a fokozatok között, amíg a pilóta manuálisan közbe nem avatkozott.

A kísérleti megoldás a több közúti autóban, illetve elég sok robogón is elérhető CVT, vagyis folyamatosan változó áttételű váltó. Az előnye egyszerűen: csak nyomni (motor esetén húzni) kell a gázt, a motor pedig minden erejét felhasználva egyenletes gyorsulást biztosít. A jelenlegi F1-kocsikban 8 fokozatot kell kalibrálni, a CVT-vel viszont a motor kompromisszum nélkül, mindig a legjobb teljesítményt biztosító fordulatszámon működött. A pontos működéséről laptársunknál, az Alapjáraton olvashat.

A kísérleti váltó viszont éles helyzetbe soha nem jutott el, a Williams csak teszteken próbálgatta, mígnem a Nemzetközi Automobil Szövetség – lényegében minden vezetést segítő rendszerrel együtt – betiltotta azokat az 1994-es idényre. A szabály szerint minden váltónak 4–7 közötti fokozattal kellett rendelkeznie, a megfogalmazás pedig explicit módon tért ki a CVT-t tiltására, hogy véletlenül se legyen félreértés.

Bár ezek a technikai megoldások mind-mind azt jelentették, hogy a Williams a többiek előtt járt, további pluszt jelentett számukra, hogy a Renault-motor ereje (30 lóerővel több volt benne, mint az előző évi modellben) és kiváló fogyasztása miatt 1992-ről 1993-ra 20 literrel csökkenteni tudták az üzemanyagtartály méretét (230-ról 210 literre), ezzel jelentős mennyiségű túlsúlytól szabadultak meg, a 1992-es FW14B ugyanis egész évben 20-25 kilóval a minimális súlyhatár fölött volt.

A vezetést segítő elektronikai rendszerek betiltása után némileg átalakultak az erőviszonyok a Roland Ratzenberger és Ayrton Senna halálos baleseteivel beárnyékolt 1994-es szezonra. Damon Hill maradt a Williamsnél, a világbajnokként visszavonuló Prost helyére Senna szerződött – őt a San Marinó-i Nagydíjon történt halála után David Coulthard és Nigel Mansell pótolták. A Williams a hatalmas fölényét jelentő segédeszközök elvétele ellenére is világbajnok lett a konstruktőrök között, Damon Hill pedig egyetlen ponttal maradt el a világbajnoki pontversenyben a hét vb-címéből elsőt nyerő Michael Schumacher mögött, igazolva, hogy a Williams kiváló autót épített az 1990-es évek első felében, és nem csak az elektronikai újításoknak köszönhetően nyújtottak kiemelkedőt.

Hogy a 2022-es szezonban érvénybe lépő szabályváltoztatások hoznak-e olyasmi dominanciát valamelyik csapat számára, mint amilyen fölényben a Williams volt három évtizede, azt még nem tudjuk, sorozatunk ötödik, záró részében viszont részletesen átveszünk mindent, ami 2021-ről 2022-re változik az F1-kocsikon a sportág történetének legnagyobb szabálymódosítása után.