.jpg/1280px-2019_Texas_Autocross_Weekend_17_(University_of_Texas_No._50).jpg)
Formula SAE — студенческий конкурс дизайна, организованный SAE International (ранее известным как Society of Automotive Engineers, SAE). Конкурс был основан в 1980 году студенческим отделением SAE в Техасском университете в Остине после того, как предыдущие соревнования по асфальтовым гонкам оказались несостоятельными.
Концепция Formula SAE заключается в том, что вымышленная производственная компания заключила контракт с командой студентов-дизайнеров на разработку небольшого гоночного автомобиля в стиле Formula . Прототип гоночного автомобиля должен быть оценен на предмет его потенциала в качестве производственного изделия. Целевой маркетинговой группой для гоночного автомобиля являются непрофессиональные гонщики выходного дня по автокроссу . Каждая студенческая команда проектирует, строит и тестирует прототип на основе ряда правил, целью которых является как обеспечение безопасности на трассе (автомобилями управляют сами студенты), так и содействие умному решению проблем. В соревновании есть подразделения по внутреннему сгоранию и электричеству, которые в основном различаются только правилами для трансмиссии.
Прототип гоночного автомобиля оценивается в ряде различных мероприятий. График очков для большинства мероприятий Формулы SAE: [1]
В дополнение к этим мероприятиям, различные спонсоры соревнований предоставляют награды за выдающиеся достижения в области дизайна. Например, лучшее использование этанолового топлива E-85, инновационное использование электроники, пригодность к переработке, ударопрочность, аналитический подход к проектированию и общие динамические характеристики — вот некоторые из доступных наград. В начале соревнований автомобиль проверяется на соответствие правилам во время технического осмотра. Его тормозная способность, устойчивость к опрокидыванию и уровень шума проверяются до того, как автомобиль будет допущен к участию в динамических мероприятиях (Skidpad, Autocross, Acceleration и Endurance).
Крупные компании, такие как General Motors , Ford и Chrysler , могут иметь сотрудников, взаимодействующих с более чем 1000 студентов-инженеров. Работая в командах от двух до 30 человек, эти студенты доказали, что способны производить функционирующий прототип транспортного средства. [2]
В число добровольцев, участвующих в оценке дизайна, вошли некоторые из самых выдающихся инженеров и консультантов гоночной индустрии, в том числе покойные Кэрролл Смит , Билл Митчелл, Дуг Милликен, Клод Руэль, Джек Олд, Джон ЛеПланте, Рон Торанак и Брайан Кубала.
Сегодня соревнования расширились и включают более 12 мероприятий по всему миру. Например, Formula Student — аналогичное мероприятие, санкционированное SAE в Великобритании, а также Formula SAE Australasia (Formula SAE-A), проходящее в Австралии . Verein Deutscher Ingenieure (VDI) проводит соревнования Formula Student Germany на трассе Хоккенхаймринг .
В 2007 году было открыто ответвление под названием Formula Hybrid . Оно похоже на Formula SAE, за исключением того, что все автомобили должны иметь гибридные бензиново-электрические силовые установки. Соревнование проходит на New Hampshire International Speedway . [1]
В 2010 году была открыта Formula Student Electric, в рамках которой студентам необходимо построить гоночный автомобиль с полностью электрическим приводом.
В 2017 году состоялось открытие Формулы Студент без водителя.
Формула SAE имеет относительно немного ограничений по производительности. Команда должна состоять исключительно из активных студентов колледжей (включая водителей), что накладывает очевидные ограничения на доступные рабочие часы, навыки, опыт и представляет уникальные проблемы, с которыми профессиональные гоночные команды не сталкиваются с оплачиваемым, квалифицированным персоналом. Это ограничение означает, что остальные правила могут быть гораздо менее строгими, чем в большинстве профессиональных серий.
Студентам разрешено получать советы и критику от профессиональных инженеров или преподавателей, но все проектирование автомобилей должно быть сделано самими студентами. Студенты также несут исключительную ответственность за сбор средств, хотя большинство успешных команд основаны на учебных программах и имеют спонсируемые университетом бюджеты. Кроме того, система очков организована таким образом, что множественные стратегии могут привести к успеху. Это приводит к большому разнообразию автомобилей, что является редкостью в мире автоспорта.
Двигатель должен быть четырехтактным , поршневым двигателем с циклом Отто и рабочим объемом не более 710 куб. см. Воздушный ограничитель круглого сечения должен быть установлен ниже по потоку от дроссельной заслонки и выше по потоку от любого компрессора , с диаметром не более 20 мм для бензиновых двигателей, наддувных или безнаддувных, или 19 мм для двигателей, работающих на этаноле. Ограничитель поддерживает уровень мощности ниже 100 л. с. в подавляющем большинстве автомобилей FSAE. Чаще всего используются серийные четырехцилиндровые двигатели спортивных мотоциклов объемом 600 куб. см из-за их доступности и рабочего объема. Однако есть много команд, которые используют меньшие V-образные и одноцилиндровые двигатели, в основном из-за их экономии веса и преимуществ компоновки. Очень редко команды создают двигатель с нуля, вот лишь несколько примеров: 554-кубовый V8 от Университета Западного Вашингтона , представленный в 2001 году, двигатель «WATTARD» от Мельбурнского университета , представленный в 2003–2004 годах, и V-образный твин от Оклендского университета .
Аккумулятор не должен иметь напряжение более 600 В, но не иметь ограничения по емкости. На соревнованиях устанавливается счетчик электроэнергии, гарантирующий, что не будет потребляться более 80 кВт. Большинство команд предпочитают использовать литий-ионные элементы, но разрешены также свинцово-кислотные элементы и другие устройства хранения энергии, такие как конденсаторы — это объясняет, почему обычно упоминаемый аккумуляторный блок в этом соревновании называется аккумулятором . Напряжение и температура элементов должны контролироваться, а отдельные элементы должны быть соединены плавкими перемычками. Эти проблемы заставляют многие (особенно молодые) команды использовать предварительно настроенные модули элементов, которые соединены вместе в корпусе аккумулятора. Организаторы соревнований пытаются подготовить команды к технической проверке электромобилей для соревнований, заставляя команды заполнять форму электробезопасности (ESF) перед соревнованиями — в этой форме описываются многие детали, используемые в системе высокого напряжения, а также проектные решения, которые принимает команда.
Подвеска не имеет ограничений, за исключением правил безопасности и требования иметь общий ход колеса 50 мм. Большинство команд выбирают независимую подвеску на все четыре колеса , почти повсеместно двухрычажную . Активная подвеска является законной.
Сложные аэродинамические пакеты, хотя и не требуются для участия в соревнованиях, распространены среди самых быстрых команд на соревнованиях. С низкими скоростями соревнований FSAE, редко превышающими 60 миль в час (97 км/ч), конструкции должны быть тщательно обоснованы в ходе судейства дизайна с помощью испытаний в аэродинамической трубе , вычислительной гидродинамики и испытаний на трассе. Аэродинамические устройства регулируются максимальным размером, а аэродинамические устройства с электроприводом запрещены.
Ограничений по весу нет. Вес среднестатистического гоночного автомобиля Формулы SAE обычно составляет менее 440 фунтов (200 кг) в гоночной комплектации. Однако отсутствие регулирования веса в сочетании с несколько фиксированным потолком мощности побуждает команды принимать инновационные стратегии экономии веса, такие как использование композитных материалов, сложные и дорогие проекты по обработке и быстрое прототипирование . В 2009 году за часть гонки на выносливость, посвященную экономии топлива, было присвоено 100 из 400 очков выносливости, вместо 50. Это изменение правил обозначило тенденцию к уменьшению размеров двигателей в попытке сэкономить вес и повысить экономию топлива. Несколько ведущих команд перешли с мощных четырехцилиндровых автомобилей на меньшие одно- или двухцилиндровые двигатели, которые, хотя и выдают гораздо меньшую мощность, позволяют экономить вес на 75 фунтов (34 кг) или более, а также обеспечивают гораздо лучшую экономию топлива. Если легкий одноцилиндровый автомобиль может поддерживать приемлемый темп в гонке на выносливость, он часто может компенсировать потерю очков в общем зачете по сравнению с более тяжелыми и мощными автомобилями за счет исключительного показателя экономии топлива.
Большинство правил касаются безопасности. Автомобили должны иметь два стальных обруча определенной толщины и сплава, независимо от состава остальной части шасси. В носовой части должен быть амортизатор удара , и данные об испытаниях на удар этого амортизатора должны быть представлены до начала соревнований. Автомобили также должны иметь два гидравлических тормозных контура, полные пятиточечные гоночные ремни безопасности и должны соответствовать геометрическим шаблонам для расположения водителя в кабине для всех участвующих водителей. Испытания наклона гарантируют, что никакие жидкости не прольются из автомобиля при резких поворотах, и не должно быть прямой видимости между водителем и топливными, охлаждающими или масляными магистралями. Электромобили также оснащены цепью отключения , которая представляет собой физический электрический путь, по которому проходит ток, замыкающий главные контакторы автомобиля. Все кнопки безопасности, переключатели и цепи являются частью цепи отключения, так что удаление любой из них должно сделать физически невозможным присутствие высокого напряжения вне аккумулятора.
_win_First_Place_trophy_with_race_car_and_%241,000_(10002858).jpg/1280px-University_of_Texas_at_Arlington_Mechanical_Engineering_students_(not_identified)_win_First_Place_trophy_with_race_car_and_%241,000_(10002858).jpg)
В 1979 году единственный SAE Mini-Indy был проведен в Университете Хьюстона . Задуманный доктором Куртом М. Маршеком, конкурс был вдохновлен практической статьей, опубликованной в журнале Popular Mechanics , для небольшого транспортного средства в стиле «Indy », сделанного из дерева и оснащенного двигателем Briggs and Stratton мощностью пять лошадиных сил . Используя соревнования Mini Baja в качестве руководства, студенты инженерного факультета должны были спроектировать и построить небольшие транспортные средства в стиле «Indy», используя тот же стандартный двигатель, который использовался в статье Popular Mechanics . Тринадцать школ подали заявки и одиннадцать соревновались. Техасский университет в Эль-Пасо выиграл общее соревнование под руководством главного редактора.
Хотя доктор Уильям Шаптон (который недавно покинул Университет Цинциннати , чтобы присоединиться к Мичиганскому технологическому университету ) выдвинул идею проведения аналогичного соревнования в 1980 году, никто не взялся организовать еще один Мини-Инди.
В 1980 году, когда члены нового студенческого отделения SAE в Техасском университете (Остин) узнали, что Mini-Indy умер, они разработали концепцию нового межвузовского студенческого конкурса инженерного дизайна, который позволил бы студентам применить то, чему они учились в классе, к сложной реальной проблеме инженерного дизайна: проектированию и разработке гоночного автомобиля. Члены студенческого отделения UT SAE Роберт Эдвардс и Джон Теллкамп провели обсуждение среди членов UT SAE и представили конкурс, который включал бы проектирование и постройку гоночного автомобиля по образцу гоночной серии SCCA Formula 440 начального уровня, которая была популярна в то время. Профессор Мэтьюз придумал название «Formula SAE», следуя формату Formula A и Formula Vee, но подчеркивая, что этот новый гоночный автомобиль был инженерным соревнованием, а не соревнованием водителей. Школы встречались после окончания учебного года, чтобы соревноваться и определять, кто построил лучший автомобиль. Эдвардс, Теллкамп и другие студенты UT SAE Джо Грин, Дик Мортон, Майк Бест и Карл Моррис разработали набор правил безопасности и конкуренции и представили их членам студенческого отделения SAE и профессору Рону Мэтьюсу, консультанту факультета UT SAE. Затем профессор Мэтьюс связался с Бобом Сехлером из отдела образовательных связей SAE в штаб-квартире SAE и попросил его разрешения как на учреждение нового межвузовского студенческого конкурса инженерного дизайна, так и на проведение первого конкурса Formula SAE летом 1981 года, и он согласился. Недавно сформированное отделение UT SAE, состоящее в основном из энтузиастов автомобилестроения и мотоциклов, получающих инженерное образование, включая нескольких человек, которые оставили карьеру в областях, где рынок труда практически исчез из-за экономической депрессии в начале 1980-х годов, включая некоторых опытных автомехаников, восприняло и приняло концепцию, не имея ни малейшего представления о том, во что они ввязываются. Руководители студенческого отделения SAE Майк Бест, Карл Моррис и Сильвия Обрегон вместе с доктором Мэтьюзом приступили к планированию и организации мероприятия, которое должно было состояться в следующем году.
Здесь важно отметить, что Formula SAE была НЕ простым переименованием соревнований Mini-Indy, а вместо этого была совершенно новым межвузовским студенческим конкурсом инженерного дизайна. В отличие от всех предыдущих студенческих гоночных/дизайнерских соревнований, одобренных SAE, включая Mini-Indy, правила Formula SAE оставляли выбор двигателя за командой разработчиков, при условии использования 4-тактного двигателя с впускным ограничителем диаметром один дюйм. (Текущие правила Formula SAE позволяют командам использовать 4-тактные двигатели объемом до 710 куб. см с меньшим ограничителем.) Кроме того, в отличие от всех предыдущих студенческих гоночных/дизайнерских соревнований, одобренных SAE, включая Mini-Indy, модификации двигателей были разрешены и поощрялись. Первое соревнование Formula SAE проводилось на парковке бейсбольного поля UT (поле Disch-Falk) в кампусе Техасского университета в выходные, посвященные Дню памяти, 1981 года. В число судей входил легендарный инженер/владелец/водитель гоночных автомобилей и чемпион Indy 500 Джим Холл. В то время как внезапный техасский ливень заставил всех бежать в укрытие прямо перед соревнованием на выносливость в тот день, погода не смогла испортить настроение студентам, судьям и зрителям, и родилась Формула SAE. Техасский университет продолжал проводить мероприятие с 1982 по 1984 год, поскольку популярность и количество участников росли. В последующие годы Техасский университет перенес соревнования Формулы SAE на другие парковочные площадки, которые включали перепады высот и подъездные пути, что вынуждало использовать работающие подвески. Событие стало международным в 1982 году с участием команды Universidad La Salle из Мехико. Существенными изменениями правил в 1982 году стали: 1) ограничение рабочего объема в 600 куб. см (300 куб. см для двигателей Ванкеля), но правило ограничителя диаметром в 1 дюйм было сохранено, 2) требование к независимой подвеске 4 колес (в Mini-Indy не было никаких правил подвески), и 3) добавление временного класса «B&S» транспортных средств, которые изначально были разработаны для Mini-Baja, должны были сохранить двигатель Briggs & Stratton мощностью 8 л. с. и не должны были соответствовать правилу независимой подвески 4 колес. Formula SAE продолжала оставаться международным соревнованием, когда вернулась команда из Universidad La Salle. Поскольку единственными ограничениями для двигателей были ограничение рабочего объема в 600 куб. см и максимальный диаметр впуска в 1 дюйм, творчество расцвело. Также в 1983 году временный класс B&S был ликвидирован, Техасский университет в Остине представил первое составное транспортное средство Formula SAE, а Университет Маркетта представил первый двигатель с турбонаддувом. Правила позволяли болиду Формулы SAE соревноваться в течение двух лет в знак признания усилий, необходимых для создания и тестирования качественного автомобиля. Это также давало студентам возможность получить опыт перепроектирования и улучшения элементов дизайна, которые не работали. Правила 1984 года специально разрешали турбокомпрессоры, нагнетатели и использование закиси азота, но двигатель должен был дышать через 25.4-миллиметровое выходное отверстие литья карбюратора (1984 год был задолго до электронного впрыска топлива). Ограничители впуска двигателя были позже ужесточены, поскольку автомобили становились быстрее из года в год, поскольку знания передавались внутри и между командами. Также было обнародовано правило колесной базы 65-100 дюймов, как и правило, требующее, чтобы все автомобили имели «кузов, напоминающий формульный автомобиль». Поле Формулы SAE выросло до одиннадцати автомобилей в 1984 году, поэтому Техасский университет в Остине решил, что соревнование достаточно созрело, чтобы его можно было безопасно передать другим хозяевам.
Техасский университет в Остине принимал соревнования до 1984 года. В 1985 году соревнования принимал Техасский университет в Арлингтоне . Там доктор Роберт Вудс под руководством комитета студенческих мероприятий SAE изменил концепцию соревнований с той, где студенты собирали чисто гоночный автомобиль, на ту, которая отражала соревнования SAE Mini-Baja, где им предстояло спроектировать и построить автомобиль для ограниченного серийного производства.
В 1991 году соревнования проводила компания General Motors, в 1992 году — Ford Motor Co., а в 1993 году — Chrysler Corp. После соревнований 1992 года эти три компании сформировали консорциум для проведения Формулы SAE.
По окончании соревнований 2008 года консорциум прекратил свое существование. В настоящее время мероприятие финансируется SAE за счет спонсорства компаний и пожертвований, а также вступительных взносов команд.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )