F1 fékrendszer

Az egyik legelképesztőbb része egy Formula-1-es autónak a fékrendszer. A fékek képesek az autót 320 km/h-ról 3 másodperc alatt 80 km/h-ra lassítani 100 méter úton.

A fékek azon kevés alkatrészek közé tartoznak, amelyeket a csapatok nem maguk készítenek. Ennek oka az, hogy a nagy tapasztalatokkal rendelkező fékbeszállítók nagyon jó minőségű termékeket szállítanak, így nem kell költséges fejlesztésekbe fogni. A TOYOTA az egyetlen, amely más utat választott. Filozófiájuknak megfelelően mindent házon belül készítenek el. A többi csapatot két gyártó, az olasz Brembo, és az angol AP Racing látja el fékekkel. A csapatok általában fizetnek a féktechnikáért, kivéve a Williams és Ferrari csapatot. Az előbbi az AP-vel az olasz gárda a Brembo-val áll szponzori szerződésben.

Gondolhatnánk, hogy a szponzori szerződés kiváltságot jelent a két csapatnak, de ez nem így van. A fékek közel azonosak, mivel a beszállítók a költségek alacsonyan tartásának érdekében a csereszabatosságra törekednek az alkatrészeknél. A kevés egyedi alkotóelemek egyike a féknyereg, amelyet minden autóhoz egyedileg készítenek el különböző felfüggesztés-geometriák miatt. Az szponzori szerződés egyetlen előnye az, hogy a Williams és a Ferrari igényire „jobban odafigyelnek” a gyártók.

A féktárcsák és a fékpofák modern, szénszálas anyagokból készülnek. Alkalmazásuknak oka az acélhoz képest alacsonyabb tömeg, és a jó surlódási tulajdonság. A 400-800 °C tartományba eső üzemi hőmérsékleten a tárcsa és a fékpofák között 0.6 körül mozog a surlódási együttható értéke. A magas hőmérsékletek miatt gyakran látszódnak az autók izzó féktárcsái.

A fékszerelvényekkel kapcsolatban elvárás, hogy könnyűek legyenek, annak érdekében, hogy a felfüggesztésen a lehető legkisebb legyen a rugózott tömeg. Ennek megfelelően egy karbon féktárcsa 1,5 kg, a fékpofák 30 dkg egy féknyereg 2.5 kg tömegű. Mivel az edzésen csak néhány kört kell teljesíteni, további tömegcsökkentés céljából a könnyített féknyergek mellett vékonyabb 21 mm-es féktárcsák kerülnek az autókra. (A szabályok 28 mm-ben limitálja a féktárcsa vastagságát.)

A fékek teljesítőképességeinek határát manapság nem a kifejthető fékerő jelenti. A fékhatás korlátait a gumik minősége határozza meg, ezért a fékerő fokozására nem sok energiát fordítanak a gyártók, mivel a fékteljesítmény fokozásával maximálisan 1 tizedmásodperc javulás érhető el körönként. A mai gumik tapadása, és nagyon jó a lassító hatása miatt, csökkent a fékpedál érzékenysége, amin a megfelelő hűtéssel lehet javítani, ezért a fejlesztések jelenleg a fékhűtő rendszerek irányában folynak. Ennek egyik jele a Ferrari által az elmúlt évben bevezettet dob alakú fékhűtő, amely hatékonyabb hűtést tesz lehetővé az előző konstrukcióknál. A fékhűtő rendszer beömlőnyílása két részre oszlik. Az egyik nyíláson a féknyerget hűtő levegő áramlik a másikon a féktárcsáé. A kerékagy belsejében lapátok vannak, amelyek a hűtőnyíláson beáramló levegőt a féktárcsában lévő sugárirányú furatokon keresztül átáramoltatják, ezzel biztosítva a hűtést. A tárcsák hőmérsékletét egy szenzor folyamatosan figyeli, amely alapján meg tudják határozni a hűtés mértékét. Edzéseken előfordul, hogy a kisebb közegellenállás érdekében a nem kerülnek fel a hűtőnyílások.

A fékezés hatékonyságának másik korlátja a pilóta fizikai ereje, mivel minden fékerő fokozó szerkezetet tilos alkalmazni. A fékezés nehézséget jól jellemzi, hogy például Olivier Panis autójába a 2001-es Német Nagydíjon egy megnagyobbított fékpedált építettek be azért, hogy a francia pilóta két lábbal tudjon fékezni az egyenesek végén. A pilóták többsége bal lábbal fékez, az egyetlen kivétel Rubens Barrichello. A brazil az egyetlen, aki a jobblábas fékezést részesíti előnyben. Ennek egyetlen oka az, hogy jobblábas fékezésnél kevesebbet fogyaszt alatta az autó, egyébként neki teljesen mindegy hogy hogyan lassít.

A stabilitás nagyon fontos a fékezések során ezért versenyzők akár menet közben is tudnak állítani a fékerő eloszlásán az első és a hátsó kerekek között. Az autókat általában úgy állítják be, hogy a fékerő 60%-a az első kerekekre hasson, mivel fékezéskor a súly az előre tolódik. 50-50%-os eloszlásnál a hátsó kerekek könnyen beblokkolhatnak, ami az autó azonnali megcsúszásához vezetne.

A versenyek végére a féktárcsák és a fékbetétek teljesen elkopnak. A három legnehezebb pálya a fékek számára, Imola, Montreal, és Monza. 1998-ban Mika Hakkinen példáján keresztül láthattuk, mennyire is kopnak a fékek. Történt ugyanis, hogy Monzában egyszerűen rosszul számolták ki a McLaren fékkopását, és a csökkenő fékhatás miatt Mika több poziciót is vesztett a verseny végére.

Érdekesség, hogy a Brembo 2000 őszén 40 milló dollárért ugyan megvette az AP Racing-et de ennek ellenére külön dolgoznak saját F1-es projectjeiken. A Brembo és az AP mérnökcsapata teljesen független egymástól, semmilyen információt nem cserélnek egymással. Mindkét gyártó a legjobb szeretne lenni, a legjobb csapatoknak szeretne fékrendszert szállítani. A Brembo 3, az AP 1 mérnökkel képviselteti magát a versenyeken. A mérnökök hűtéssel kapcsolatos számításokat végeznek továbbá a Brembo kopás kalkulációkat is szolgáltat csapatainak. A mérnökök munkáját egy beépített szenzor is segíti, amely folyamatos tájékoztatást ad a kopás mértékéről. A fejlesztések általában két-három csapat bevonásával folynak, annak érdekében, hogy minél több információ álljon rendelkezésre. A Brembo és az AP a fékrendszerek fő alkotórészeit, a féknyergeket, fékhengereket, féktárcsákat és a fékpofákat maguk állítják elő.

Szabályok

1	Minden autót fel kell szerelni egy fékrendszerrel, amelynek két fékkörrel kell rendelkeznie, és egy pedál működteti. Az egyik körnek az első két keréken lévő fékeket kell működtetnie, a másodiknak a hátsókat. A rendszert úgy kell megtervezni, hogy, ha az egyik kör meghibásodik, akkor a pedál a másikat még tudja működtetni.
2	Minden olyan szerkezet tiltott, amely a fékrendszer bármely pontjában a fékteljesítményt növeli.
3	A féknyergeknek olyan alumínium ötvözetből kell készülnie melyeknek a rugalmassági modulusza nem haladja meg a 80 GPa értéket.
4	Kerekenként egy féknyereg használható, maximálisan 6 dugattyúval.
5	Minden fékdugattyúnak körkeresztmetszetűnek kell lennie.
6	A féknyerget maximum két ponton lehet rögzíteni.
7	Kerekentként egy féktárcsa használható, amelynek maximális vastagsága 28 mm, maximális átmérője 278 mm lehet.
8	A fékpofák száma 2 lehet kerekenként.
9	A fékhűtő nyílás nem lehet nagyobb 280x120 mm-nél, és semmilyen irányban nem nyúlhat túl a keréken.
10	Nem alkalmaztó semmilyen olyan rendszer, amely megakadályozza a kerekek blokkolását.