Nowoczesne samochody Formuły 1 to jednomiejscowe pojazdy o otwartym nadwoziu, kołach wystających poza ich obrys i spojlerach zamontowanych z przodu i z tyłu. Konstrukcja bolidu musi być zgodna z precyzyjnymi przepisami wydawanymi przez FIA, dlatego poszczególne samochody nie różnią się zbytnio od siebie. Dodatkowo przepisy Formuły 1 uniemożliwiają sprzedaż konstrukcji danego zespołu (konstruktora) innej stajni.

Koszt budowy bolidu (samo nadwozie, bez silnika) szacowany jest na 150-300 tys. dolarów. W ciągu roku czołowe zespoły budują do dziesięciu egzemplarzy danego modelu, wydając na ten cel do 2 mln dolarów (Toyota wydała na ten cel 2,8 mln dolarów w sezonie 2005). Ogromne sumy pieniędzy pochłania rozwój, badania i praca w tunelu aerodynamicznym: najsłabsze zespoły mogą na ten cel wydawać ok. 15 mln dolarów, a zespoły z czołówki nawet 75 mln. Trudne do określenia są koszty programu budowy silnika, ale szacuje się, że na ten cel wydaje się od ok. 10 mln do przeszło 170 mln dolarów.

Osiagi

Dzięki coraz bardziej rozwiniętej technologii, bolidy Formuły 1 osiągają oszałamiające szybkości i przyspieszenie. W trakcie demonstracji na torze Silverstone w Wielkiej Brytanii, kierowca McLarena, David Coulthard startując siedemdziesiąt sekund po parze dwóch zwykłych samochodów marki Mercedes-Benz ze startu stojącego, był w stanie bez trudu wyprzedzić je przed linią mety już w pierwszym okrążeniu. Przejazd całego okrążenia na torze Silverstone zajmuje nie więcej niż 3 minuty.

Większość współczesnych bolidów ma następujące osiągi:

  • 0-96 km/h (0-60 mil/h) w 2,3 sek.
  • 0-160 km/h (0-100 mil/h) w 3,6 sek.

Aby zredukować szybkość i zwiększyć bezpieczeństwo kierowców, FIA wprowadziła przepis dla konstruktorów, który ograniczył użycie komputerów do kontroli pracy silnika. Mimo wprowadzenia zmian, konstruktorzy dalej poprawiają osiągi swoich samochodów, zwiększając moc silników i efektywność aerodynamiki. Nowe przepisy na sezon 2005 zredukowały siłę docisku o ok. 28%, z czego prawie wszystko odzyskano.

Silnik

Silnik, umieszczany tuż za fotelem kierowcy, to jednostka V8 o pojemności 2400 ccm. Obecne konstrukcje zostały wprowadzone w sezonie 2006 zastępując jendostki V10 o pojemności 3000 ccm (wprowadzone w 1995 r. kiedy to również zmniejszono pojemność z 3500 ccm by spowolnić bolidy i obniżyć koszty). Słabsze zespoły mają prawo do używania starych specyfikacji silników z ograniczoną liczbą obrotów (do 15 000 obr./min).

Moc silników wynosi około 780 KM (stare jednostki V10 miały moc bliską 1000 KM), a ich obroty przekraczają 20 000 na minutę. Nadwyrężony silnik produkuje ok. 1 758 kW ciepła, które musi być odprowadzone, zazwyczaj do atmosfery, poprzez radiatory, które umieszczone są po bokach samochodu. Chłodzenie powietrzem, którego przez radiatory przepływa około 650 litrów na minutę, jest konieczne, ponieważ zakazane jest chłodzenie cieczami.

W większości bolidów silnik stanowi integralną część podwozia, co oznacza, że z przodu jest do niego podłączony kokpit, a z tyłu skrzynia biegów i tylne zawieszenie.

Obecnie pięć (Renault, Ferrari, Toyota, Honda i BMW Sauber) z jedenastu zespołów buduje zarówno własne nadwozia jak i silniki. W przypadku pozostałych zespołów, jednostki napędowe dostarczane są przez firmy niezależnych producentów lub odsprzedawane przez inne zespoły (Ferrari, Mercedes, Cosworth, Toyota, Honda).

FIA dążąc do spowolnienia bolidów od kilku sezonów wprowadza przepisy zwiększające żywotność silników. W sezonie 2004 dozwolona była wymiana silnika co każde Grand Prix, ale obowiązywał zakaz zmieniania silnika w trakcie jednego weekendu (obejmującego treningi, kwalifikacje i wyścig). Zgodnie ze zmianami wprowadzonymi od sezonu 2005 jeden silnik jest stosowany przez co najmniej dwa kolejne Grand Prix. W przypadku zmiany silnika w tym czasie pozycja startowa kierowcy zostaje obniżona o 10 pozycji w stosunku do wyników kwalifikacji do danego wyścigu. W nowym regulaminie na sezon 2008 zwiększono żywotność silnika do trzech wyścigów, a karą za jego przedwczesną wymianę ma być dodatkowy balast w samochodzie.

Skrzynia biegow

Samochody Formuły 1 używają półautomatycznych, sekwencyjnych skrzyń biegów z maksymalnie siedmioma biegami do przodu i jednym do tyłu (obowiązkowym). Kierowca daje sygnał zmiany biegów używając łopatek umieszczonych za kierownicą. W zależności z której strony łopatka zostanie pociągnięta, bieg zostaje zwiększony lub zredukowany. Dzięki takiemu rozwiązaniu kierowca ma możliwość zmiany biegów bez odrywania rąk od kierownicy. System elektryczno-hydrauliczny umożliwia zmianę biegów nawet w ciągu kilkudziesięciu milisekund, co jest rozwiązaniem dużo wydajniejszym niż w konwencjonalnych przekładniach. W zwykłych samochodach osobowych najszybsi zmieniają bieg w około pół sekundy.

Aerodynamika

Aerodynamika samochodów jest projektowana tak, aby uzyskać jak najlepszy docisk do podłoża, co radykalnie zmniejsza poślizg kół i zwiększa efektywność transmisji mocy z kół na podłoże. Każda część nadwozia jest projektowana właśnie z tą myślą.

Dobrze ustawiona aerodynamika może mieć większe znaczenie niż opony, wg ekspertów aż 80% przyczepności pochodzi z aerodynamiki, a tylko 20% z opon. Sekretem dobrego ustawienia jest kompromis pomiędzy jak największą siłą docisku i jak najmniejszym oporem. Najtrudniej jest osiągnąć kompromis w przypadku tylnego spojlera, który produkuje największą siłę dociskową (około jedną trzecią), ale także największy opór. To właśnie w konstrukcji tego elementu zachodzą największe zmiany z wyścigu na wyścig. Przedni spojler wytwarza około 25% siły docisku, a dyfuzor, którego kanały skierowane są do góry, wytwarza jej 40%.

Aerodynamika jest jednym z najważniejszych elementów przy projektowaniu samochodu Formuły 1. W dzisiejszych czasach jej rozwój nie jest praktycznie możliwy bez specjalnych tuneli aerodynamicznych. Jeden z najnowocześniejszych należy w chwili obecnej do zespołu BMW Sauber, a koszt takiego budynku wynosi około 45 mln Euro.

W tunelach nie testuje się tylko nowych elementów nadwozia, ale także np. wpływ zmiennych podmuchów wiatru na stabilność samochodu. Tunel zespołu Williams, który wyposażony jest w 60-tonowy wiatrak i silnik o mocy 4000 KM, jest w stanie symulować huragany.

Budowa

Nadwozie
Głównym elementem nadwozia jest kabina (tzw. monocoque), mieszcząca w sobie kokpit kierowcy oraz bezpieczny zbiornik paliwa, umieszczony za kierowcą. Bezpośrednio do kabiny mocowany jest silnik, zawieszenie i elementy aerodynamiczne. Monocoque musi spełniać bardzo rygorystyczne normy i z powodzeniem przejść wiele testów zderzeniowych i obciążeniowych.

Nadwozie wykonane jest z włókien węglowych spiekanych w specjalnych piecach. Taki materiał gwarantuje dużą sztywność i odporność całej konstrukcji przy jednoczesnym zachowaniu niskiej wagi.

Wymiary nadwozia są dość szczegółowo określone przepisami, choć brakuje w nich wytycznych dotyczących na przykład długości, wysokości czy rozstawu osi samochodu. Precyzyjnie określona jest na przykład szerokość – 180 centymetrów – oraz wiele dodatkowych wymiarów, jak na przykład maksymalna szerokość tylnej części nadwozia przed i za tylną osią (odpowiednio 140 i 100 cm), przedni i tylny zwis nadwozia (odpowiednio 120 i 60 cm od osi).

Samochód wraz z kierowcą musi ważyć co najmniej 605 kilogramów podczas kwalifikacji i 600 kilogramów podczas reszty weekendu wyścigowego.

Kokpit

Kokpit bolidu F1 jest bardzo ciasnym i niewygodnym miejscem. Montuje się w nim fotel kierowcy i kierownicę, która stanowi centrum sterowania bolidem. Cała kabina wykonana jest z włókien węglowych, które zapewniają jej niebywałą trwałość. Monocoque (bo taką nazwę nosi kokpit) ma zapewnić kierowcy zarówno komfort jazdy jak i przetrwanie w razie wypadku. Ta część bolidu poddawana jest wielu rygorystycznym testom i jest jedną z nielicznych części, która ze względu na swoją wytrzymałość może być używana przez cały sezon.

Fotel

Kierowca jest przytwierdzony do fotela sześcio-punktowymi pasami bezpieczeństwa. Sam fotel nie może być przymocowany do kokpitu na stałe, mocuje się go za pomocą maksymalnie dwóch poziomych sworzni. Fotel musi być także wyposażony w specjalne mocowania umożliwiające wykorzystanie urządzenia KED (Kendrick Extrication Device). Urządzanie to chroni szyję i kręgi podczas wyciągania kierowcy z bolidu. Mocowanie jest ujednolicone i w każdym bolidzie fotel może być wyciągnięty za pomocą jednego narzędzia. Fotel podobnie jak cały kombinezon kierowcy musi być wykonany z materiałów niepalnych.

Kierownica

Kierownica w bolidzie F1 stanowi centrum zarządzania pracą samochodu. W zależności od samochodu znajduje się na niej do 20 przycisków. Koszt budowy kierownicy wynosi średnio około 35 000 Euro! W trakcie sezonu na jednego kierowcę przypadają około cztery kierownice. Liczba ta może jednak się zmienić, np. stajnia McLaren kierownicę z bolidu kierowcy, który w Grand Prix stanął na podium włącza do udokumentowanej kolekcji i nie jest ona używana już w żadnym innym wyścigu.

Paliwo

Aktualnie w F1 używa się specjalnego rodzaju benzyny bezołowiowej. Jest to jednak paliwo specjalnie przygotowywane dla F1, o nieco innym składzie niż zwykła benzyna dostępna na stacjach benzynowych. Skład tego paliwa jest bardzo dokładnie kontrolowany i dobierany optymalnie do charakterystyki toru i panujących warunków atmosferycznych. Paliwo to jest jednakowe dla wszystkich stajni. Stajnie nie mogą na własną ręke go ulepszać. Aby uniknąć wszelkich wątpliwości, paliwo to jest dystrybuowane i tankowane pod ścisłą kontrolą sędziów. Od czasu do czasu są też przeprowadzane kontrole próbek paliwa, pobieranego bezpośrednio przed startem z baków bolidów. Od sezonu 2000 paliwo używane w F1 musi być zgodne z normami, które w Unii Europejskiej zaczęły obowiązywać od roku 2005 (maksymalna zawartość siarki w paliwach została zredukowana z 150 do 50 ppm).

Zgodnie z przedstawionymi przez FIA przepisami technicznymi na sezon 2008, co najmniej 5,75% paliwa będzie musiało być pochodzenie biologicznego. Federacja chce, aby prace nad paliwem dla Formuły 1 przyczyniły się do rozwoju biopaliw do wykorzystania w drogowych samochodach.

Zbiornik paliwa, wykonany z odpornej na przecieki gumy i pokryty Kevlarem, umieszczany jest jak najniżej w kadłubie tuż za fotelem kierowcy. Podczas tankowania paliwo dostarczane jest przez wąż tankujący z szybkością ok. 12 l/s, warunkiem jest prawidłowe umieszczenie końcówki węża we wlewie do baku. Zużycie paliwa podczas wyścigu wynosi około 75 litrów na 100 kilometrów, ale jest ono uzależnione od charakterystyki toru.

Opony

Zgodnie z przepisami, opony muszą mieć w części stykającej się z podłożem minimum cztery ciągłe rowki równoległe do kierunku jazdy, co redukuje nieco osiągane prędkości. Opony całkowicie gładkie, tzw. sliki, mają najlepszą przyczepność do podłoża w suchych warunkach atmosferycznych, ale zostały zakazane od sezonu 1997. Opony nie mogą być szersze niż 355 mm na przodzie i 380 mm z tyłu samochodu. Opony stosowane w Formule 1 mogą pokonać dystans do 200 km, dla porównania, zwykła opona stosowana w zwyczajnych samochodach jest w stanie pokonać około 80 000 km, a opona motocyklowa 15 000 km. Taka różnica w wytrzymałości spowodowana jest tym, że opony F1 są wykonywane ze znacznie bardziej miękkich i szybciej ścierających się gatunków gumy, niż stosowane w zwykłych oponach. Stosowanie miękkiej gumy zdecydowanie zwiększa przyczepność opony do podłoża.

Optymalna temperatura, w której pracują opony w Formule 1 to 110°C. Do rozgrzewania opon przed jazdą służą specjalne pokrowce, które doprowadzają je do temperatury 90°C. Różnica w temperaturze jest o tyle ważna, że jest bardzo powiązana z zawieszeniem i prześwitem. W przypadku zmniejszenia temperatury opon zmniejsza się ciśnienie gazu i prześwit co może prowadzić do dobijania podłogi do trasy, a nawet do niebezpiecznych sytuacji, np. wypadnięcia z trasy. Problem występuje najczęściej podczas jazdy za samochodem bezpieczeństwa, w celu zachowania odpowiedniej temperatury kierowcy jadą w charakterystyczny sposób.

Obecnie w Formule 1 rywalizują dwie firmy oponiarskie: francuska Michelin i japońska Bridgestone. Zgodnie z planami FIA, w sezonie 2008 zostanie wprowadzona tzw. opona kontrolna, co jest równoznaczne z monopolem na dostawę opon dla jednej firmy. Francuzi nie byli zainteresowani uczestnictwem w mistrzostwach bez konkurenta i ogłosili, że wycofają się po sezonie 2006. W tej sytuacji Bridgestone najprawdopodobniej zmonopolizuje Formułę 1 już od 2007 r. Mniej prawdopodobne opcje to dostawa opon przez firmę Pirelli lub powrót Michelin.

Hamulce

Tarcze hamulcowe wykonane są z włókien węglowych, ich grubość nie może być mniejsza niż 28 mm, a średnica nie może być większa niż 278 mm. Dozwolone jest używanie dwóch klocków hamulcowych. Podczas hamowania rozgrzewają się do temperatury 1000 stopni C w niespełna sekundę. Hamulce są elementem mało trwałym i wymieniane są co Grand Prix.

Bezpieczeństwo

Kierowca Formuły 1 jest chroniony przez wiele zabezpieczeń, począwszy od wytrzymałej kabiny z włókien węglowych, pełniącej funkcję “komory przetrwania”, skończywszy na ognioodpornym ubraniu. Po drodze mamy takie elementy, jak sześciopunktowe pasy bezpieczeństwa rozpinane w ułamku sekundy centralną klamrą (kierowca musi być w stanie wyskoczyć z samochodu w ciągu pięciu sekund, i to bez korzystania z udogodnienia w postaci wyjmowanej kierownicy), ważący niewiele ponad kilogram kask wytrzymujący trafienie kulą karabinową czy specjalny system ochrony głowy i karku, tzw. HANS.

HANS utrzymuję głowę kierowcy w pionowej pozycji przy uderzeniu czołowym, dzięki czemu nie dochodzi do nadwyrężenia czy uszkodzenia szyjnego odcinka kręgosłupa. HANS redukuje siłę działającą na kark aż o 86 procent.

Na bezpieczeństwo kierowców ma wpływ także konstrukcja torów – w ostatnich latach żwirowe pobocza zastępuje się asfaltowymi, na których samochody bardziej efektywnie wytracają prędkość przy jednoczesnym wyeliminowaniu ryzyka przekoziołkowania. Proste, stalowe bariery obudowane ścianami opon zastępuje się natomiast specjalnymi barierami, pochłaniającymi więcej energii w czasie uderzenia.

Zaczerpnieto cytaty z Wikipedi na licencji GNU FLD