تاریخچه خودروهای فرمول یک؛ معرفی نسل‌های مختلف و فناوری‌ها

از سال ۱۹۵۰ تا امروز، طرفداران دنیای خودرو و موتوراسپرت هر سال رقابت تماشایی راننده‌های فرمول یک را تماشا کرده‌اند. قبل از تشکیل قالب فعلی فرمول یک، قهرمانان این سری مسابقات در هواپیماهای جنگنده بودند، اما با پایان جنگ جهانی، خودروهای تک‌سرنشینه‌ی قدرتمند، ماشین جنگی جدید این خلبانان بود. در هر سال فرمول یک بخش راننده‌ها، تیم‌ها و البته خودروها تغییرات ریز و درشت مشاهده می‌شود. معمولاً بدنه‌های آیرودینامیک با باله‌های عریض‌تر، تایرهای پهن‌تر و باتوجه به قوانین، قوای فنی تغییر داده می‌شود تا جذابیت این مسابقات، حفظ شود. در طول بیش از ۶۰ دهه، خودروهای فرمول یک بسیار متفاوت شده‌اند؛ فراری ۲۰۱۸‌ سباستین فتل با آلفارومئو ۱۹۵۰ خوآن مانوئل فنجیو اصلاً قابل مقایسه نیست.

خودروهای مدرن فرمول یک در مقایسه با چند دهه‌ی گذشته، بزرگ‌تر، کم‌ارتفاع‌تر، سریع‌تر و تاحدودی کم سر و صداتر شده‌اند. برای مثال فلیپه ماسا در گرن‌پری ۲۰۱۵ مکزیک با خودروی ویلیامز-مرسدس، نهایت سرعت ۳۶۴ کیلومتر بر ساعت و پابلو مونتویا سال ۲۰۰۵، سرعت ۳۷۲.۶ کیلومتر بر ساعت را در پیست مونزا ثبت کرد. مهندسی خودروهای مدرن فرمول یک با فناوری‌های پیشرفته در سیستم تعلیق، پیشرانه‌ی هیبرید، گیربکس و طراحی آیرودینامیک کاملاً در سطح دیگری است. بررسی نسل‌های مختلف خودروها و دوران متفاوت مسابقات فرمول یک، بسیار جذاب است.

در این مقاله قصد داریم تا نگاهی کوتاه به روند پیشرفت خودروهای فرمول یک، در نسل‌های مختلف این مسابقات داشته باشیم.

اولین فصل از قالب مدرن فرمول یک در سال ۱۹۵۰ با ۶ گرن‌پری و یک مسابقه‌ی ایندیاپولیس 500 برگزار شد. اولین خودروهای فرمول یک با مدل‌های مدرن بسیار تفاوت داشتند؛ پیشرانه‌ی بزرگ در کاپوت بلند، روبروی راننده‌ای که در انتهای بدنه‌ی طویل خودرو قرار داشت، نصب شده بود. آلفارومئو 158 با پیشرانه‌ی ۸ سیلندر خطی ۱.۵ لیتری سوپرشارژ و قدرت بیش از ۳۵۰ اسب بخار محصول سال ۱۹۳۸، تمام ۶ گرن‌پری فصل ۱۹۵۰ را به مقام اول به‌پایان رساند. در این دوران هنوز جادوی آیرودینامیک به فرمول یک راه نیافته و طراحی خودروها ساده بود؛ طرح موتورمیانی خودروها، در دهه‌ی ۱۹۶۰ پیاده‌سازی شد.

دهه‌ی ۱۹۵۰؛ دوران درخشش راننده‌ها

تا اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰، تنها راننده‌ها ستاره‌ی فرمول یک بودند، اما از سال ۱۹۵۸ مقام قهرمانی برند خودروساز نیز به فرمول یک اضافه شد. تا قبل از سال ۱۹۵۸، قوانین محدود به کوچک‌تر شدن ابعاد پیشرانه‌ها بود اما با نزدیک شدن به دهه‌ی ۱۹۶۰ استفاده از بنزین استاندارد به‌جای بنزینی الکلی ضروری اعلام شد. از سال ۱۹۵۱ تا ۱۹۶۰، آلفارومئو، فراری، مازراتی و مرسدس‌بنز بهترین خودروهای فرمول یک را با طراحی مشابه تولید می‌کردند.

سال ۱۹۶۸ یکی از مهم‌ترین و البته پرحادثه‌ترین فصل‌های تاریخ فرمول یک است. با درک بیشتر از قوانین آیرودینامیک، تیم‌های بیشتری به استفاده از باله‌های بزرگ چند متری روی آوردند؛ درواقع هر گرن‌پری میدانی برای آزمون و خطای آیرودینامیک تیم‌ها بود. حاصل این آزمایش‌ها، مرگ ۵ راننده‌ی بااستعداد مانند جیم کلارک، یکی از بهترین راننده‌های تاریخ فرمول یک بود. پس از مرگ ۵ راننده، استفاده از باله‌های بزرگ و بلند ممنوع و قوانین جدیدی برای ایمنی تنظیم شد. در دهه‌ی ۱۹۶۰، خودروهای فرمول یک نسبت به گذشته بزرگ‌تر، کم ارتفاع‌تر و قدرتمندتر شده بودند، اما تغییر قابل توجهی در پیست‌ها انجام نشده بود.

با آغاز دهه‌ی ۱۹۷۰، طراحی خودروهای فرمول یک مشابه مدل‌های امروزی شد. روند پیشرفت در طول این دهه بسیار بالا بود و تیم‌هایی که درک بهتری از قوانین آیرودینامیک داشتند، پیروز میدان شدند. دهه‌ی ۱۹۷۰ فرمول یک، شاید دراماتیک‌ترین دوران این مسابقات باشد؛ در این سال‌ها بریتانیایی‌ها و ایتالیایی‌ها بر سر آیرودینامیک و قدرت پیشرانه راقابت داشتند و البته داستان جذاب دو راننده‌؛ جیمز هانت انگلیسی و نیکی لائودا اتریشی هم، برای همیشه در تاریخ ماندگار شد. بریتانیایی‌ها با استفاده از طراحی آیرودینامیک، در ۷ گرن‌پری پیروز شدند تا فراری با تمرکز بر پیشرانه‌ی قدرتمندتر چندان موفق ظاهر نشود.

با اینکه در قوانین فرمول یک، استفاده از توربوشارژر مجاز بود، اما برای اولین بار در سال ۱۹۷۷، رنو مدل RS01 با پیشرانه‌ی ۶ سیلندر V شکل ۱.۵ لیتری توربوشارژ را به دنیای فرمول یک وارد کرد. در سال ۱۹۷۷ تمام تیم‌ها از پیشرانه‌ی ۸ سیلندر V شکل ۳ لیتری فورد کازورث استفاده می‌کردند و تنها تیم‌های آلفارومئو، BRM و ماترا نوع ۱۲ سیلندر V شکل ۳ لیتری را روی خودرو نصب کرده بودند. رنو RS01 در مراحل اول چندان قابل اعتماد نبود و به‌واسطه‌ی مشکلات فنی و بلند شدن دود از پیشرانه، لقب «قوری زرد» به‌ آن داده شد. در سال ۱۹۷۹، خودروی توربوشارژ رنو عملکرد قابل توجهی از خود نشان داد تا تیم‌های دیگر هم به استفاده از توربوشارژر فکر کنند.

شاید در نگاه اول طراحی مک‌لارن MP4/1 محصول سال ۱۹۸۱ انقلابی به‌نظر نرسد، اما این مدل اولین خودروی تاریخ فرمول یک است که به‌جای شاسی فلزی از فیبرکربن استفاده می‌کند. تنها تغییر متریال ساخت شاسی باعث شد تا MP4/1 فوق‌العاده سبک و البته مقاوم و مستحکم باشد. در ابتدا بسیاری از تیم‌ها استفاده از فیبرکربن در طراحی خودرو را برای ایمنی مناسب نمی‌دانستند، اما پس از ثابت شدن عملکرد این شاسی، ساخت و طراحی خودرو با فیبرکربن به یک استاندارد تبدیل شد. MP4 به‌معنی پروژه‌ی چهار مارلبورو است.

در سال ۱۹۸۳، استفاده از پنل‌های بزرگ برای ایجاد داونفورس بالا ممنوع شد و کف خودرو باید تماماُ مسطح می‌شد؛ تیم‌های برای طراحی خودرو از طراحی متفاوت بخش جانبی بدنه استفاده کردند. برای اولین بار بود که پس از طرح آیرودینامیک لوتوس در ۱۹۷۷، کف خودروها باید مسطح طراحی می‌شد؛ دلیل این امر داونفورس فوق‌العاده بالا در پیچ‌ها و افزایش خطر تصادف‌های مرگ‌بار بود. در این دوران تمام خودروها از پیشرانه‌های توربوشارژر استفاده می‌کردند، بنابراین پیت استاپ برای سوخت‌گیری دوباره به مسابقات اضافه شد. البته این قانون چندان دوام نداشت و دوباره در سال ۱۹۸۴ سوخت‌گیری ممنوع شد.

با استفاده از توربوشارژر، تیم‌ها به‌دنبال افزایش بوست و قدرت خروجی بودند؛ پس از چند فصل قوانین محدودکننده در بوست توربوشارژر، سرانجام این سیستم پرخوران به‌طور کامل از خودروهای فرمول یک حذف شد. بر اساس قوانین جدید، تنها پیشرانه‌های ۸ و ۱۲ سیلندر با حداکثر حجم ۳.۵ لیتر، قلب تپنده‌ی خودروها بودند. در این سال خودروی افسانه‌ای مک‌لارن MP4/5 با پیشرانه‌ی ۱۰ سیلندر V شکل ۳.۵ لیتری در اختیار راننده‌ای بزرگ، آیرتون سنا برزیلی قرار گرفت.

سال ۱۹۹۴ به‌ دو دلیل تاریخ‌ساز شد؛ اولین قهرمانی جهان مایکل شوماخر و مرگ آیرتون سنا، ۳ دوره قهرمان جهان و راننده‌ی تکرارنشدنی برزیل. قبل از تصادف مرگ‌بار سنا، بارها در مورد لزوم نصب یا حذف سیستم‌های الکترونیکی کمک‌راننده مانند سیستم تعلیق فعال، ترمز ABS، کنترل کشش و شروع حرکت در خودروهایی که قدرتمندتر از همیشه شده بودند، بحش شکل گرفته بود. مرگ سنا آغازی بود بر محدودیت‌های جدید در قوای فنی و البته تغییرات عمده در پیست‌های گرن‌پری. سنا جزو افرادی بود که حذف تمام سیستم‌های کمک راننده بدون تغییر در قوای فنی خودروها را نامناسب دانست و فصل ۱۹۹۴ را پرتصادف پیش‌بینی کرد. برای اولین بار پس از سال ۱۹۸۳، در سال ۱۹۹۴ قانون سوخت‌گیری دوباره اجرا شد.

خودروهای فرمول یک در طول دهه‌ی ۲۰۰۰ به‌قدری کم استهلاک و قابل اطمینان بودند که مقامات فدراسیون جهانی اتومبیلرانی (FIA) مجبور به تصویب قوانین سخت‌گیرانه‌تر شدند. کاهش حداکثر دور موتور و اضافه شدن باله‌های قابل تنظیم از این تغییرات بودند. در دهه‌ی آغازین قرن جدید، درخشش مایکل شوماخر مقدمه‌ای بود بر  محبوبیت فرناندو آلونسو، کیمی رایکونن، لوئیس همیلتون و جنسن باتن در سال‌های بعد.

با آغاز فصل ۲۰۱۴، پیشرانه‌ی ۸ سیلندر V شکل ۲.۴ لیتری کنار گذاشته شد و نمونه‌ی ۶ سیلندر V شکل ۱.۶ لیتری با فناوری بازیابی انرژی موسوم به KERS به خودروهای اضافه شد. در فناوری KERS، هنگام ترمزگیری با چرخش یک فلای‌ویل انرژی هدررفت ذخیره می‌شود تا در هنگام شتاب‌گیری کمک‌کننده باشد. پس از سال ۱۹۸۸، دوباره خودروهای فرمول یک از پیشرانه‌های مجهز به توربوشارژر استفاده کردند. دوران هیبرید فرمول یک با درخشش پیشرانه‌های مرسدس همراه بوده است؛ تا امروز برای جذاب‌تر شدن و سبقت‌گیری‌های بیشتر تغییراتی در قوانین آیرودینامیک داده شده است.

بر اساس اعلام رسمی، قوانین و پیشرانه‌های جدید فرمول یک از فصل ۲۰۲۱ از راه خواهند رسید و تمرکز اصلی بر فناوری‌های پیشرفته‌تر هیبرید است. پیش از این، استفاده از قوای فنی تمام برقی در آینده پیشنهاد شده بود که در حال حاضر با وجود مسابقات فرمول E، اطلاعات بیشتری از عملی شدن این ایده منتشر نشده است.

به‌طور کلی قوانین پیشرانه‌ی خودروهای فرمول یک در نسل‌های مختلف را می‌توان به‌صورت زیر خلاصه کرد.

• سال ۱۹۵۰ تا ۱۹۵۳؛ تنفس طبیعی ۴.۵ لیتر یا سوپر و توربوشارژ ۱.۵ لیتر
• سال ۱۹۵۴ تا ۱۹۵۷؛ تنفس طبیعی ۲.۵ لیتر یا سوپر و توربوشارژ ۰.۷۵ لیتر
• سال ۱۹۵۸ تا ۱۹۶۵؛ تنفس طبیعی ۱.۳ تا ۱.۵ لیتر
• سال ۱۹۶۶ تا ۱۹۸۵؛ تنفس طبیعی ۳ لیتر یا سوپر و توربوشارژ ۱.۵ لیتر
• سال ۱۹۸۶؛ سوپر و توربوشارژ ۱.۵ لیتر
• سال ۱۹۸۷ تا ۱۹۸۸؛ تنفس طبیعی ۳.۵ لیتر یا سوپر و توربوشارژ ۱.۵ لیتر
• سال ۱۹۸۹ تا ۱۹۹۴؛ تنفس طبیعی ۳.۵ لیتر حداکثر ۱۲ سیلندر
• سال ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۹؛ تنفس طبیعی ۳ لیتر حداکثر ۱۲ سیلندر
• سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۵؛ تنفس طبیعی ۳ لیتر حداکثر ۱۰ سیلندر
• سال ۲۰۰۶؛ تنفس طبیعی ۲.۴ لیتر حداکثر ۸ سیلندر (۳ لیتر سال ۲۰۰۵ برای تیم‌هایی که به ۲.۴ لیتر جدید دسترسی ندارند)
• سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۰۸؛ تنفس طبیعی ۲.۴ لیتر حداکثر ۸ سیلندر تا دور موتور ۱۹ هزار
• سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳؛ تنفس طبیعی ۲.۴ لیتر حداکثر ۸ سیلندر تا دور موتور ۱۸ هزار
• سال ۲۰۱۴ تا امروز؛ توربوشارژ ۱.۶ لیتری حداکثر ۶ سیلندر تا دور موتور ۱۵ هزار به‌همراه KERS