Každý vůz Formule 1 je výsledkem tisíců hodin studia, nesčetných počítačových výpočtů, simulací a testů, stejně jako několika sezení ve větrném tunelu, které jsou nezbytné k optimalizaci každé nejmenší součásti, i když předpisy stanovují limity použití: maximálně 1 200 hodin obsazenosti větrného tunelu, s 960 testy a 240 hodinami času větru.
Brzdové systémy nejsou výjimkou a Brembo podrobuje všechny komponenty dodávané týmům Formule 1 přísným a sofistikovaným testům a simulacím. Existují testy na měření tlaku třmenu, jiné, kde se hodnotí společně s točivým momentem: tyto testy se provádějí aplikací o 50 procent větší síly, než je maximální hodnota předpokládaná při návrhu. Na dynamické lavici navržené společností Brembo je testován celý brzdový systém, včetně pedálové skříně a zavěšení, simulující závod. Pokud senzory dávají pozitivní výsledek, brzda je schválena a může být sériově vyráběna a dodávána týmům pro celý šampionát. Navzdory všem výpočtům a statickým a dynamickým testům je historie závodů bohatá na neočekávané události, které způsobily nepředvídané problémy, čímž ohrozily úspěch Velké ceny.
Ve většině případů byla spouštěcí příčina vnější a nezávislá na činnosti týmu, například komponenta oddělující se od jiného vozu: známá je kamera, která se oddělila od Ferrari Jeana Alesiho na Velké ceně Itálie 1995 a zasáhla rameno zavěšení dvojčete, což přinutilo Gerharda Bergera odstoupit.
Někdy však byly poruchy způsobeny faktory nesouvisejícími s ostatními vozy na trati: například invazí zvířat nebo předmětem přicházejícím z tribuny. Alpine Renault o tom něco ví, protože v roce 2021 na GP Bahrajnu zastavil Fernanda Alonsa po pouhých 33 kolech, aby se vyhnul horším problémům pro jeho A521.
To vše kvůli obalu od sendviče, který se zasekl v zadních brzdových vzduchových přívodech francouzského vozu, což způsobilo přehřátí, které nakonec narušilo funkci brzdového systému.
Inženýři v boxech si prostřednictvím telemetrie všimli, že něco není v pořádku, a rozhodli se pro odstoupení, protože pokračování by bylo hazardem s bezpečností jezdce a jeho kolegů.
Historie Formule 1 a samotného Alonsa nejsou novinkou v takových epizodách: v roce 2015 během GP Španělska s McLarenem byl Alonso nucen opustit závod v 25. kole po chvílích strachu - „zadní brzdy už zřejmě nefungují,“ komunikoval jezdec do boxů.
Poruchu způsobil stržený hledí, které se dostalo do vzduchového přívodu: malý kousek průhledného plastu byl nalezen na dně vozu. Totéž se stalo na GP Belgie 2022, kdy byl obětí Charles Leclerc: hledí proniklo do pravého předního brzdového vzduchového přívodu v prvním kole, což způsobilo kouř, ale naštěstí následná zastávka v boxech umožnila jeho odstranění.
Díky několika senzorům umístěným na různých místech vozu týmy znají teplotu kotoučů a třmenů v každém okamžiku. Na základě těchto dat jsou jezdcům zasílána jakákoli upozornění, aby upravili brzdovou rovnováhu vozu nebo spravovali systém: tato komunikace probíhá, když jsou zaznamenány anomálie ve srovnání s předpověďmi.
Důležitost brzdových přívodů vzduchu
Jak ale fungují brzdové přívody vzduchu a co se stane v případě jejich náhodného zablokování? Kolem rohů kol vozů Formule 1 jsme postupem času viděli stále sofistikovanější karbonové brzdové kanály, které se vyvíjely s přívody vzduchu, klapkami a deflektory navrženými ad hoc, schopnými nejen chladit brzdový systém, ale také plnit aerodynamické funkce.
Je to proto, že vyčištěním vzduchu od turbulence generované rotačním pohybem pneumatiky je možné snížit odpor vozu nebo zvýšit jeho aerodynamický přítlak. V případě zablokování byť jen jednoho z přívodů vzduchu jsou kotouč a destičky nuceny pracovat neustále při teplotách vyšších než optimální provozní teploty.
To vede k jejich oxidaci a během několika intenzivních brzdných událostí hrozí, že teplota třecího materiálu prudce vzroste. Náhodný nedostatek ventilace tak může nejprve ohrozit brzdovou kapalinu a následně třecí materiál.
Kromě velmi rychlého opotřebení začne třecí materiál hořet, čímž se eroduje část kotouče, zatímco brzdová kapalina se vaří, což způsobuje jev zvaný vapor lock. Pokud vůz pokračuje v jízdě za těchto podmínek a řidič více sešlápne brzdový pedál, opotřebení dosáhne ventilačních otvorů, což hrozí explozí kotouče.
Hliník používaný k výrobě brzdových třmenů se taví při 700 °C. Šestipístové třmeny Brembo pro Formuli 1 však mají garantovaný práh 210 °C, což je významné, ale nižší než minimální provozní teplota kotoučů, jejichž rozsah použití je mezi 350 °C a 1 000 °C.
Na rozdíl od kotoučů a destiček, které dosahují velmi vysokých teplot v nejextrémnějších podmínkách, jako je kanadská GP, jejíž rozložení zahrnuje mnoho tvrdých a blízkých brzdných bodů, třmeny Brembo nikdy nepřekročí 200 °C.
Hádanka optimální teploty
Na okruhu Gilles-Villeneuve stejně jako na tratích v Abú Dhabí, Mexico City a Singapuru se role brzdových vzduchových vstupů stává zásadní, protože sekvence prudkého brzdění bez dlouhých rovných úseků, které by umožnily ochlazení brzdových systémů, vyžaduje nasměrování velkého množství vzduchu dovnitř.
Naopak na tratích jako Silverstone, Suzuka nebo Interlagos existuje opačné riziko, a to nedosažení ideální provozní teploty brzd, což má za následek riziko jevu zasklení třecího materiálu.
Za takových podmínek brzdy potřebují méně vzduchu a vzduchové vstupy jsou „částečně uzavřeny“, což účinně snižuje proudění vzduchu směrem k brzdám. Na papíře se tyto volby zdají logické, ale rohové části kola vozu Formule 1 zahrnují mnoho prvků, z nichž každý má různé potřeby.
Navíc je třeba zohlednit dopad na výkon pneumatik, provozní teplotu pohonné jednotky a odpor na rovných úsecích.
Zkrátka skutečné balancování, ke kterému se přidává další proměnná: počet ventilačních otvorů v brzdových kotoučích. Navržené pomocí výpočtů CFD (Computational Fluid Dynamics) jsou výsledkem synergické studie mezi výrobcem kotoučů a konstruktéry vozů.
V závislosti na použitých vzduchových vstupech během sezóny nebo upravených pro konkrétní GP si týmy vybírají verzi kotouče, kterou považují za nejlepší. Pro přední část Brembo vyrobilo kotouče s až 1480 otvory, ale od roku 2022 byla stanovena minimální průměrná velikost 3 mm, což snížilo počet otvorů v předních kotoučích na 1 000 až 1 100.
Týmy dodávané společností Brembo používají dva různé typy karbonových kotoučů: „široká drážka“ a „jednostranná drážka“. Ve specifikaci „široká drážka“ je tloušťka pohonu - části v kontaktu s nábojem - stejná jako tloušťka kotouče, zatímco ve specifikaci „jednostranná drážka“ je tloušťka pohonu menší než tloušťka kotouče.
Toto druhé řešení může upřednostňovat odlišnou ventilační strategii kotouče a lepší uspořádání rohové části kola, ale na úkor optimálního mechanického namáhání karbonu, což omezuje možné vrtání pro ventilaci. Volba jednoho nebo druhého řešení závisí na potřebách každého týmu na základě návrhu jednotlivých vozů.