چه فناوریای اینقدر ایندیکار (IndyCar) را ایمن کرده است؟

این صفحه را به اشتراک بگذارید
چیزی که خودروهای IndyCar را تا این حد ایمن میکند یک قطعه منفرد نیست، بلکه یک اکوسیستم ایمنی لایهای است: اسکرین آیرو در جلوی کابین با قاب تیتانیومی، سلول بقا از جنس فیبر کربن غیرقابل تغییر شکل، مناطق ضربهگیر فروپاشیپذیر و موانع SAFER جذبکننده انرژی در کنار پیست همگی با هم کار میکنند. در سرعتهایی فراتر از 340 کیلومتر بر ساعت، دیگر یک سپر واقعی میان قطعه پرتابشده و راننده وجود دارد.
نکات برجسته
- اسکرین آیرو از فصل 2020 تاکنون در تمام خودروهای IndyCar استاندارد است.
- قاب تیتانیومی 150 کیلونیوتن ظرفیت تحمل بار دارد - همان مقدار بار Halo در فرمول یک.
- شیشه جلو در تستها توانست اجسام پرتابشده تا سرعت 234 mph حدود 377 کیلومتر بر ساعت را تحمل کند.
- مانع SAFER فناوری «دیوار نرم» است که در سال 1998 همراه با ایندیاناپلیس توسعه یافت.
- در سال 2024 اسکرین آیرو سبکتر و دارای تهویه معرفی شد؛ و برای سال 2028 نیز IR-28 رونمایی شد.
هنگام تماشای مسابقات با چرخهای باز همیشه همین فکر به ذهن میآید: سر راننده بیرون است و انگار هیچ حفاظی وجود ندارد. اما در سالهای اخیر این تصویر کاملاً تغییر کرده است. اکنون جلوی آن کابین، یک دیوار شفاف قرار دارد که میان قطعه پرنده و راننده فاصله میاندازد و در اطراف آن، دهها لایه پنهان جذبکننده حادثه در انتظار شماست. بیایید این اکوسیستم را قطعه به قطعه بررسی کنیم.
اسکرین آیرو چگونه متولد شد و چرا ضروری بود؟

بزرگترین خطر مسابقه با کابین باز، debris است - یعنی قطعاتی که از زیر خودرو جهش کرده و در هوا به پرواز آزاد درمیآیند؛ قطعاتی که از خودرویی معیوب جدا میشوند. راننده تقریباً هیچ دفاعی در برابر جسمی که به کلاهش برخورد کند نداشت و متأسفانه این خطر فقط در حد تئوری نماند؛ جان باختن جاستین ویلسون در سال 2015 بر اثر برخورد debris، بحث کابین باز را برای همیشه تغییر داد.
INDYCAR نخستین گام را در سال 2019 برداشت: در ماه مه در ایندیاناپلیس موتور اسپیدوی، یک پروژه مشترک حفاظت از کابین با Red Bull Advanced Technologies اعلام شد. در واقع این فرآیند به سالهای قبلتر بازمیگشت - نخستین نمونههای اولیه در سال 2016 طراحی و به نمایش گذاشته شده بودند و در فوریه 2018 نخستین تست پیست در فینیکس انجام شد. در همان سال، مفهومی از شیشه جلو که با PPG Aerospace توسعه یافته بود نیز در ایندیاناپلیس موتور اسپیدوی آزمایش شد؛ رانندهها مشکلی گزارش نکردند اما آزمایشهای گسترده آزمایشگاهی در آلاباما نشان داد که پیش از اجرا به کار بیشتر نیاز است.
گذار در واقع دومرحلهای بود. مرحله اول، دستگاه Advanced Frontal Protection تیتانیومی بود که در مه 2019 معرفی شد و هدفش تغییر جهت debris پیش از رسیدن به کابین، با ارتفاع 3 اینچ بود. مرحله دوم و اصلی، اسکرین آیرو بود: در آغاز فصل 2020 در تمام خودروها استاندارد شد و نخستین استفاده واقعی رقابتی خود را در ژوئن 2020 در تگزاس موتور اسپیدوی تجربه کرد. نخستین آزمون بزرگ خود را چند هفته بعد در آیووا داد و موفقیتش بلافاصله سر زبانها افتاد.
درون اسکرین آیرو چه چیزهایی وجود دارد؟
از بیرون شبیه یک شیشه جلو ساده به نظر میرسد اما طراحی آن مثل یک ماشین جنگی اندیشیده شده است. اسکلت آن، تیتانیومی است که توسط Red Bull Advanced Technologies طراحی و در اتریش توسط Pankl تولید شده است. یک قاب به شکل هالو. این قاب از سه نقطه به شاسی متصل است: خط مرکزی شاسی، دو نقطه اتصال جانبی عقب و ادغام رول هوپ. ظرفیت تحمل آن 150 کیلونیوتن است - یعنی دقیقاً برابر با مقدار بار FIA هالو در F1. پس آن قاب شیک فقط تزئینی نیست؛ حتی اگر باری به اندازه سقف یک خانه روی آن بیفتد هم شکل خود را حفظ میکند.
در بخش شیشه، کار با PPG است. دو لایه پلیکربنات مقاوم به ضربه در کلاس هوانوردی وجود دارد و بین آنها لایههای میانی خاص پلییورتانی قرار گرفته. به جز شیشههای تیرآف (tear-off) که به شکل U و یکپارچه تولید میشوند 3/8 اینچ یعنی 0,95 سانتیمتر ضخامت، طول 50 اینچ و حداکثر وزن 18 پوند (8,16 کیلوگرم). سیستم گرمایش روی سطح داخلی مستقیماً از سیستم ضدیخ هواپیمایی PPG اقتباس شده است: سیمهای فیلامنت، 650 اینچ مربع از سطح 980 اینچ مربعی شیشه را گرم کرده و از بخار و تعریق جلوگیری میکنند. برفپاککن وجود ندارد، گstrupهای پاککننده هم نیست - در پیتاستاپها لایه تیرآف کثیف بیرونی کشیده میشود؛ تیمها برای هر مسابقه 2-3 دست، یعنی 8-12 تیرآف آماده میکنند.
| ویژگی | مقدار |
|---|---|
| جنس قاب | ساختار تیتانیومی به شکل هالو |
| ظرفیت تحمل | 150 کیلونیوتن (معادل هالوی F1) |
| وزن شیشه | حداکثر 8,16 کیلوگرم (18 پوند) |
| ضخامت شیشه | 0,95 سانتیمتر (بدون تیرآف) |
| سطح گرمشده | 650 اینچ مربع از مجموع 980 اینچ مربع |
| نصب | پایین 25 پیچ، بالا 20 پیچ |
| اولین استفاده در مسابقه | ژوئن 2020، تگزاس موتور اسپییدوی |
شیشه چگونه آزمایش شد؟ ژلهای پرتابشده تا سرعت 332 مایل بر ساعت
آزمایش در شهر هانتسویل آلاباما بسیار شبیه آزمون «برخورد پرنده» شیشههای هواپیما است: بستههای ژلی به وزن 4 پوند (1,8 کیلوگرم) با سرعتهای فزاینده به سطح شیشه پرتاب میشوند. معیار شکست روشن است - اینکه ژل هر دو لایه پلیکربنات را با هم بشکند. شیشه PPG 167، 203 و 234 مایل بر ساعت هر سه پرتاب در این سرعتها را با موفقیت پشت سر گذاشت؛ اما در سرعت 332 مایل بر ساعت در هر سه پرتاب دوام نیاورد. یعنی حد بالایی بین این دو سرعت قرار دارد، که البته 234 مایل بر ساعت هم از حداکثر سرعتهای نزدیک به 240 مایل بر ساعت در ایندیاناپولیس کمتر است. یک شیشه رقیب اما در همان پرتاب اول با سرعت 167 مایل بر ساعت حذف شد - تفاوت را اینگونه نشان میدهند.
فقط شیشه؟ شاسی و سلول بقا
ایروسکرین بهتنهایی هیچ است؛ جادوی اصلی در ساختار اطراف آن است. از سال 2008 به بعد، تأمینکننده انحصاری شاسی همه خودروهای IndyCar شرکت دالارا بوده و قلب خودرو، جعبهای صلب از فیبر کربن است که «سلول بقا» (survival cell) نامیده میشود. این جعبه با ساختار لانهزنبوری (honeycomb) و مواد جذبکننده انرژی تقویت میشود و مأموریتش روشن است: تغییر شکل دادن ممنوع. در تصادف، همه چیز اطراف آن میتواند له شود اما سلولی که راننده در آن مینشیند تا آخرین لحظه مقاومت میکند. آن را مثل کابین یک خودرو در نظر بگیرید؛ بخش بیرونی له میشود اما بخش داخلی آسیبی نمیبیند.
در جلوی این سلول و پشت آن، سازههای له شدنی (کرششو) انرژی ضربه را جذب میکنند. پشت کابین، از جنس EPP یعنی فوم پلیپروپیلن منبسطشده به عنوان مواد تکیهگاه سر استفاده شده است. لایه فومی 3 اینچی اطراف صندلی و 1 اینچی زیر آن وجود دارد - اینها حاصل مقررات ایمنی است که در سال 2012 به کار گرفته شد. حتی بخش اندازهگیری هم جدی است: سنسورهای MEMS در گوشیهای راننده قرار داده میشوند و نیروهای لحظه حادثه ثبت میشوند، به طوری که تیم پس از هر حادثه دقیقاً میداند راننده چقدر نیرو تحمل کرده است. سیستم HANS نیز که سر و ستون فقرات را محافظت میکند، به عنوان یکی از بزرگترین دستاوردهای ایمنی سالهای اخیر، بخشی از این زنجیره است.
قهرمان پنهان کنار پیست: بارییر SAFER
هر اندازه هم که خودرو ایمن باشد، برخورد با دیوار با سرعت 200 مایل در ساعت همچنان یک فاجعه است. دقیقاً به همین دلیل است که در سال 1998، بارییر SAFER (کاهش انرژی فولاد و فوم) که با همکاری INDYCAR و ایندیاناپلیس توسعه یافته بود، بر دیوارهای پیستهای اوال نصب شد. این بارییر یکی از مهمترین نوآوریهای ایمنی در تاریخ ورزشهای موتوری به شمار میرود و منطق آن بسیار هوشمندانه است: یک پوسته از لولههای فولادی با استحکام بالا ضربه را پخش میکند و بلوکهای فومی پشت آن انرژی جنبشی را جذب میکنند. یعنی به جای دیوار سخت بتنی، به دیواری برخورد میکنی که نرم میشود - بخشی از انرژی پیش از رسیدن به راننده از بین میرود.
فناوری هم متوقف نماند: در نسخه دوم از پنج لوله فولادی مساوی 8 اینچی و بلوکهای فومی با شکلدهی متفاوت نسبت به نسخه اصلی استفاده شد. تبدیل بارییر یک پیست به این سیستم حدود 500 دلار به ازای هر فوت هزینه دارد و از سفارش مواد تا نصب، 2 تا 3 ماه زمان میبرد - این ارقام مربوط به آن دوره است اما فلسفه طراحی امروز هم همان است.
Aeroscreen یا Halo؟
ذهن طرفدار F1 فوراً این سؤال پیش میآید: چرا فرمول 1 Halo را انتخاب کرد اما ایندیکار Aeroscreen را؟ Halo سبکتر است - حدود 20 پوند در مقابل وزن کل حدود 40 پوندی Aeroscreen - و از نظر دید، کمدردسرتر تلقی میشد. F1 راهکار صفحهای را رد کرده بود؛ در مقایسه ESPN در اوایل سال 2018، در حالی که Halo «آماده مسابقه» بود، Aeroscreen هنوز در مرحله توسعه بود. اما ایندیکار انتخابی رادیکالتر کرد: یک شیشه کامل که کابین را از هر چیز پرندهای از بالا تا پایین میپوشاند. یک نکته جالب هم این است - هالوی خودروی ایندیکار، نقش قاب سازهای Aeroscreen را ایفا میکند؛ یعنی اختراع F1 اینجا به اسکلت سپر تبدیل شده است. اگر بپرسی چرا اینقدر طول کشید: سنت کابین باز و حس «گلادیاتوری» مسابقه سالها مقاومتی در برابر تغییر ایجاد کرد و پیشگامی F1 در پذیرش Halo نیز یکی از عوامل مؤثر بر این گذار بود.
پس از حوادث بزرگ چه چیزی تغییر کرد؟
ایمنی در IndyCar ایستا نیست؛ هر تصادف مثل یک درس پردازش میشود. در مسابقه 2020 آیووا که نخستین آزمون واقعی Aeroscreen بود، صفحه نقش نجاتبخش ایفا کرد و محافظت از Marcus Ericsson در برابر آوار پرنده یکی از نمونههایی بود که ارزش این سیستم را نشان داد. بخش سازمانی هم دست روی دست نمیگذارد: پس از رخدادهایی که در آن پرچم احتیاط تمامپیست با تأخیر به اهتزاز درآمد، IndyCar قوانین پرچم زرد را بهگونهای بهروزرسانی کرد که بر مبنای ردهبندی یا پنجره پیت نباشد و پس از ماجرای Alexander Rossi نیز قوانین پرچم زرد کامل تغییر کرده بود. در Indy 500 سال 2026، تصادف شدید Ed Carpenter پس از برخورد با Takuma Sato باعث پرتاب شدن چرخها به سمت سکوها شد و اعلام شد که مالک مسابقه یک تحقیق احتمالی را بررسی میکند - یعنی چرخه به همان شکل میچرخد: تصادف، بررسی، قانون.
تجهیزات هم دائماً در حال تحول است. در آوریل 2024 در Long Beach، یک aeroscreen سبکتر رونمایی شد: شامل کانال فوقانی جلویی 14.5 پوندی که به وزن کل اضافه میشود و تهویههایی برای خنکسازی راننده دارد. در افق هم IR-28 قرار دارد - نسل جدید IndyCar معرفیشده برای 2028، در کنار جریان هوای داخلی بهبودیافته و خنکسازی بهتر، سازههای ضربه جانبی قویتر و کارآمدتر در جذب انرژی را وعده میدهد.
اما آیا واقعاً تفاوتی برای رانندگان وجود دارد؟
به نظر من برجستهترین پاسخ این است: امروز رانندگان از تصادفهای 200 مایل بر ساعت بلند میشوند و با پای خودشان راه میروند. از دوره تست، رانندگان رضایت خود را از طراحی پایه اعلام کردند و پیشنهادهایی برای بهبود ارائه دادند. این قدرت اکوسیستم است: شیشه آوار را نگه میدارد، قاب halo بار را تحمل میکند، survival cell له نمیشود، سازههای جمعشونده انرژی را میبلعند، مانع SAFER دیوار را نرم میکند و حسگرها دادهها را ثبت میکنند. هیچکدام بهتنهایی قهرمان نیستند اما در کنار هم، کابوس کهن مسابقات چرخ باز را بهطور جدی کوچک میکنند. به نظرم دفعه بعد که مسابقه IndyCar را تماشا میکنی، یک بار دیگر به آن دیوار شفاف جلوی کابین نگاه کن - دیگر میدانی چقدر مهندسی در خود جای داده است.
منابع
- ایندیکار برنامهای برای نوآوری در محافظ کابین اعلام میکند
- ایرواسکرین ایندیکار - مهندسی خودروهای مسابقهای
- ایرواسکرین بهبودیافته و سبکتر برای نخستین نمایش در لانگ بیچ
- ایندیکار ۱۵ سال پیشگامی در استفاده از SAFER را جشن میگیرد
- چه چیزی خودروی مسابقهای سری NTT ایندیکار را منحصربهفرد میکند؟ - ایندیکار ۱۰۱
- دیوار SAFER - مرکز MWRSF دانشگاه نبراسکا-لینکلن
- دیوار SAFER - ویکیپدیا
- هالو (وسیله ایمنی) - ویکیپدیا
- ایرواسکرین: چگونه فناوری رد شده توسط فرمول یک جانها را نجات میدهد
- ایرواسکرین ایندیکار هدف ارتقای ایمنی راننده را دنبال میکند - Design News
- ساختار ایندیکار، محفظه ایمنی نهایی - Design News
- درون سلول بقا خودروی ایندیکار - Happy Hour Racing
- پشت صحنه ایرواسکرین ایندیکار #سهشنبهفناوری - رال لترمن لانیگان
- ایندیکار از فناوری MEMS برای ایمنی رانندگان بهره میبرد - EE Times
- فناوری ایمنی راننده در ایندیکار - مهندسی خودروهای مسابقهای
- قوانین جدید ایندیکار با هدف ایمنی - Augusta Chronicle
- مقایسه هالوی فرمول یک با جلوشیشه ایندیکار - ESPN
- ایرواسکرین ایندیکار نخستین آزمون واقعی را پشت سر گذاشت و در آیووا جانها را نجات داد - Ars Technica
- پرچم احتیاط سراسری با تأخیر منجر به تغییر قوانین ایندیکار شد - ESPN
- ایندیکار دستورالعملهای زرد سراسری را تغییر داد - Yahoo Sports
- ایندیکار از IR-28 برای سال ۲۰۲۸ رونمایی کرد - Yahoo Sports
- دیوارهای SAFER در نَسکار - اسمیتسونین