Статические и динамические симуляторы машин Формулы 1 14/08/2010, по материалам Racecar Engineering
После введения запрета на тесты по ходу сезона команды Формулы 1 вынуждены заменять реальную работу на трассах исследованиями в аэродинамической трубе и компьютерным моделированием.
Мы уже писали о системах вычислительной гидродинамики, позволяющих инженерам проводить виртуальную «продувку» аэродинамических решений, в этом году в чемпионате дебютировала первая машина, полностью разработанная на компьютерах CFD, но сегодня речь пойдёт о другом направлении работы, в котором используются сложные компьютерные системы – виртуальных симуляторах машин.
Команды Формулы 1 используют два типа симуляторов – статический и динамический. В статическом используется реальный или приближенный к нему монокок, жестко закреплённый перед большим сферическим экраном. На экране воспроизводится картинка, имитирующая конкретную трассу и её прохождение с использованием руля, педалей и других органов управления. Рисунок и особенности трассы передаются очень точно, обычно компании-поставщики арендуют автодром на несколько дней, чтобы снять максимально детальную электронную копию, привязанную к координатам GPS.
Динамический симулятор базируется на решениях, используемых в авиации для подготовки пилотов. Первый такой тренажер на примитивной электромеханической платформе появился в США ещё в 1919 году и был предназначен для тренировки запуска двигателя и подготовки к взлёту, спустя десять лет система могла, пусть и с небольшой степенью достоверности, имитировать полёт, контролируя позицию воздушного судна по трём осям. Современные технологии позволяют добиться большего.
Многие команды используют симуляторы небольшой голландской компании Cruden BV, которая известна и на рынке развлечений под брендом Hextech. Базовый симулятор Cruden имеет шесть степеней свободы, его применяют для обучения гонщиков – молодежь отрабатывает навыки управления многочисленными системами машины, а опытные пилоты могут сосредоточиться на прохождении конкретной связки поворотов с использованием виртуальных решений, копирующие реальные новинки, подготовленные командой.
Любопытно, что для неопытных гонщиков часто используют более острые настройки, которые несколько преувеличивают реальные реакции машины – так легче получить необходимые навыки, чем прислушиваясь к небольшим изменениям в поведении машины.
Программное обеспечение обычно базируется на алгоритмах Racer и rFactor, которые доступны рядовым болельщикам, но с множеством доработок, позволяющих учитывать детальные настройки аэродинамики, характеристики покрытия, износ резины. В результате, используя компьютерную модель нового аэродинамического обвеса, инженеры могут оперативно оценить её влияние на баланс машины, услышать комментарии гонщиков, понять направление дальнейшей работы.
Возможен и обратный процесс – у команд есть возможность построить виртуальную машину, соответствующую пожеланиям гонщика, его стилю пилотирования, работе с рулём, настройкам тормозов, выбору точек торможения. Часто разработанные таким образом решения воплощаются в конструкции реальных машин.
Используются и более необычные подходы, к примеру – метод случайного поиска, когда компьютер перебирает различные сочетания аэродинамических элементов, меняя их свойства и размеры, в поиске оптимального времени прохождения конкретной трассы или связки поворотов. Не всегда найденные решения удаётся воплотить в жизнь, но иногда это позволяет взглянуть на ситуацию с другой стороны.
Гонщики активно используют симуляторы для подготовки к Гран При и поддержания формы. Виртуальная машина надёжна, не нуждается в дозаправках и смене шин, а обычную программу трёхдневных тестов в Хересе позволяет отработать за десять часов.
Конечно, в ближайшее время компьютеры не заменят живую работу на трассе, но прогресс очевиден. Вряд ли программисты, разрабатывавшие игры для приставок и первых персональных компьютеров, могли надеяться, что однажды их идеи будут использоваться для подготовки боевых гонщиков Формулы 1.
Источник
