Jaka technologia sprawia, że IndyCar jest tak bezpieczne?

Udostępnij tę stronę
To, co czyni samochody IndyCar tak bezpiecznymi, to nie jeden element, lecz wielowarstwowy ekosystem bezpieczeństwa: tytanowa rama aeroscreen przed kokpitem, deformująca się karbonowa komora przeżycia (survival cell), strefy zgniotu oraz pochłaniające energię bariery SAFER przy torze - wszystkie one działają razem. Przy prędkościach przekraczających 340 km/h między odrywającym się elementem a kierowcą istnieje już prawdziwa tarcza.
Najważniejsze informacje
- Aeroscreen jest standardem we wszystkich samochodach IndyCar od sezonu 2020.
- Rama tytanowa ma nośność 150 kiloniutonów - taka sama wartość obciążenia jak Halo w F1.
- Szyba jest w stanie wytrzymać w testach odłamki wyrzucane z prędkością do 234 mph (około 377 km/h).
- Bariera SAFER to technologia "miękkiej ściany" opracowana w 1998 roku wraz z torem Indianapolis.
- W 2024 roku zaprezentowano nowy, lżejszy aeroscreen z wentylacją; a na 2028 rok ogłoszono IR-28.
Kiedy oglądamy wyścigi samochodów z otwartymi kołami, zawsze przychodzi nam do głowy ta sama myśl: głowa kierowcy jest na zewnątrz, jakby nie było żadnej ochrony. Tymczasem w ostatnich latach ten obraz zmienił się radykalnie. Teraz przed tym kokpitem stoi przezroczysta ściana, która wchodzi między odłamki a kierowcę, a wokół niej czeka na ciebie dziesiątki ukrytych warstw pochłaniających energię uderzenia. Przyjrzyjmy się temu ekosystemowi krok po kroku.
Jak powstał aeroscreen i dlaczego był konieczny?

Największym ryzykiem wyścigów z otwartym kokpitem są odłamki - czyli części oderwane od uszkodzonego pojazdu, które podskakują spod auta i swobodnie lecą w powietrzu. Kierowca praktycznie nie miał żadnej obrony przed obiektem lecącym w stronę kasku, a to ryzyko niestety nie pozostało tylko w teorii; śmierć Justina Wilsona w 2015 roku w wyniku uderzenia odłamków na zawsze zmieniła debatę o otwartym kokpicie.
INDYCAR zrobił pierwszy krok w 2019 roku: W maju na torze Indianapolis Motor Speedway ogłoszono wspólny z Red Bull Advanced Technologies projekt ochrony kokpitu. Właściwie proces sięgał dalej w przeszłość - pierwsze prototypy zaprojektowano i zaprezentowano w 2016 roku, a w lutym 2018 na torze Phoenix przeprowadzono pierwszy test na torze. W tym samym roku na Indianapolis Motor Speedway przetestowano także koncepcję osłony szyby opracowaną z PPG Aerospace; pierwsze podejście nie wystarczyło, ale obszerne badania laboratoryjne w Alabama wykazały, że przed wdrożeniem potrzebne są dodatkowe prace - przejście odbywało się właściwie w dwóch etapach.
Wdrożenie odbywało się właściwie w dwóch etapach. Pierwszym etapem było urządzenie Advanced Frontal Protection, o wysokości 3 cali, wykonane z tytanu, zaprezentowane w maju 2019 roku, którego celem było zmienianie kierunku odłamków, zanim dotrą one do kokpitu. Drugim i głównym etapem był aeroscreen: Na początku sezonu 2020 stał się standardem we wszystkich samochodach, a pierwsze prawdziwe użycie bojowe miał w czerwcu 2020 roku na torze Texas Motor Speedway. Pierwszy egzamin zdał kilka tygodni później w Iowa, a jego sukces od razu stał się tematem rozmów.
Co jest w środku aeroscreena?
Z zewnątrz wygląda jak zwykła szyba, ale projekt zaprojektowano jak maszynę bojową. Szkielet to Ramka w kształcie halo wykonana z tytanu, zaprojektowana przez Red Bull Advanced Technologies, a wyprodukowana przez firmę Pankl w Austrii. Rama ta jest przymocowana do podwozia w trzech punktach: osi podwozia, dwóch tylnych punktach montażowych bocznych oraz integracji z pałąkiem chroniącym (roll hoop). Nośność wynosi 150 kiloniutonów - czyli dokładnie ta sama wartość obciążenia FIA, co Halo w F1. A zatem ta elegancka rama to nie tylko dekoracja; nawet gdyby spadł na nią ciężar równy dachowi domu, zachowałaby swój kształt.
Jeśli chodzi o szybę, robotę wykonuje PPG. Dwie warstwy poliwęglanu odporne na uderzenia w klasie lotniczej, a pomiędzy nimi specjalne warstwy pośrednie z poliuretanu. Grubość wynosi 3/8 cala, czyli 0,95 cm - nie licząc rozebranych folii tear-off w kształcie litery U, produkowanych jako pojedynczy element - długość 50 cali, a waga maksymalnie 18 funtów (8,16 kg). System grzewczy na wewnętrznej powierzchni został zaadaptowany bezpośrednio z systemu przeciwoblodzeniowego PPG stosowanego w samolotach: druty filamentowe podgrzewają 650 cali kwadratowych z 980 cali kwadratowych powierzchni szyby, zapobiegając parze i skraplaniu. Nie ma wycieraczek ani rąk do pomocy - podczas pit stopów zrywa się zewnętrzną, zabrudzoną warstwę tear-off; zespoły przygotowują na każdy wyścig 2-3 paczki, czyli 8-12 folii tear-off.
| Cecha | Wartość |
|---|---|
| Materiał ramy | Konstrukcja halo z tytanu |
| Nośność | 150 kiloniutonów (odpowiednik F1 Halo) |
| Waga szyby | Maksymalnie 8,16 kg (18 lb) |
| Grubość szyby | 0,95 cm (bez tear-off) |
| Podgrzewana powierzchnia | 650 cali kwadratowych / łącznie 980 cali kwadratowych |
| Montaż | 25 śrub na dole, 20 śrub na górze |
| Pierwsze użycie w wyścigu | Czerwiec 2020, Texas Motor Speedway |
Jak Testowano Szybę? Żele Wystrzeliwane z Prędkością do 332 mph
Test w Huntsville w stanie Alabama bardzo przypomina test "uderzenia ptaka" szyb samolotowych: paczki żelowe o wadze 4 funtów (1,8 kg) wystrzeliwuje się w szybę z rosnącymi prędkościami. Kryterium niepowodzenia jest jasne - żel musi przebić obie warstwy poliwęglanu jednocześnie. Szyba PPG przeszła wszystkie strzały z prędkościami 167, 203 i 234 mph; żadnej z trzech strzałów z prędkością 332 mph nie wytrzymała. A zatem górna granica mieści się między tymi dwiema prędkościami, a nawet 234 mph nie odbiega daleko od prędkości szczytowych zbliżonych do 240 mph w Indianapolis. Konkurencyjna szyba została wyeliminowana już przy jednym strzale z prędkością 167 mph - różnica jest więc oczywista.
Tylko Szyba? Halo i Komora Przetrwania
Aeroscreen sam w sobie to nie wszystko; magia tkwi w konstrukcji wokół niego. Dallara jest jedynym dostawcą podwozi dla wszystkich samochodów IndyCar od 2008 roku, a serce pojazdu to tak zwana "komora przetrwania" (survival cell) - sztywność zapewnia pudełko z włókna węglowego. To pudełko wykorzystuje plastry miodu (honeycomb) oraz materiały pochłaniające energię, a jego zadanie jest jasne: deformacja jest zabroniona. W wypadku wszystko wokół może się zgnieść, ale komora, w której siedzi kierowca, opiera się do końca. Wyobraź to sobie jak kabinę samochodową; zewnętrzna część się gniecie, wewnętrzna nie ulega uszkodzeniu.
Przed tą komorą i za nią znajdują się konstrukcje zgniatające (crushable), które pochłaniają energię uderzenia. Za kokpitem jako materiał podpory głowy (headrest) znajduje się EPP, czyli spieniony polipropylen. Wokół fotela znajduje się warstwa pianki o grubości 3 cali, a pod nią 1 cal - są one efektem przepisów bezpieczeństwa wprowadzonych w 2012 roku. Co więcej, strona pomiarowa jest poważna: Czujniki MEMS umieszcza się w słuchawkach kierowcy, aby rejestrować siły działające w momencie wypadku, dzięki czemu po każdym wypadku zespół dokładnie wie, jak obciążony był kierowca. System HANS, chroniący głowę i kręgosłup, jako jeden z największych przełomów w dziedzinie bezpieczeństwa ostatnich lat również jest częścią tego łańcucha.
Ukryty bohater przy krawędzi toru: Bariera SAFER
Niezależnie od tego, jak bezpieczne jest auto, uderzenie w ścianę przy prędkości 200 mil na godzinę to nadal katastrofa. Właśnie dlatego w 1998 roku na ścianach owali zamontowano barierę SAFER (Steel and Foam Energy Reduction), opracowaną we współpracy między INDYCAR a Indianapolis. Uznaje się ją za jedną z najważniejszych innowacji bezpieczeństwa w historii sportów motorowych, a jej logika jest bardzo sprytna: powłoka wykonana z rur ze stali o wysokiej wytrzymałości rozprasza uderzenie, a bloki pianki za nią pochłaniają energię kinetyczną. Innymi słowy, zamiast twardego betonowego muru uderzasz w ścianę, która się ugina - część energii jest niszczona, zanim dotrze do kierowcy.
Technologia nie stanęła w miejscu: w drugiej wersji użyto pięciu równych, 8-calowych rur stalowych oraz bloków pianki uformowanych inaczej niż w oryginale. Przystosowanie bariery toru do tego systemu kosztuje około 500 dolarów za stopę, a od zamówienia materiałów do montażu potrzeba 2-3 miesięcy - to dane z tamtego okresu, ale filozofia projektu jest dziś taka sama.
Aeroscreen czy Halo?
Kibic Formuły 1 od razu zadaje sobie to pytanie: Dlaczego Formula 1 wybrała Halo, a IndyCar aeroscreen? Halo jest lżejsze - około 20 funtów w porównaniu z całkowitą wagą aeroscreenu wynoszącą około 40 funtów - i uważano, że sprawia mniej problemów z widocznością. F1 odrzuciła rozwiązanie z ekranem; w porównaniu ESPN z początku 2018 roku Halo był już "gotowy do wyścigu", podczas gdy aeroscreen wciąż znajdował się w fazie rozwoju. IndyCar natomiast dokonał bardziej radykalnego wyboru: kokpit w całości zakryty szybą, chroniącą od stóp do głów przed wszystkim, co lata w powietrzu. Ciekawym szczegółem jest to, że halo w IndyCar pełni funkcję strukturalnej ramy aeroscreenu; czyli wynalazek F1 stał tu szkieletem tarczy. A jeśli zapytasz, dlaczego trwało to tak długo: tradycja otwartego kokpitu i wrażenie "grozy" wyścigu przez lata stanowiły opór wobec zmian, a fakt, że F1 jako pierwsza przyjęła halo, był jednym z czynników wpływających na tę transitionsję.
Co Zmieniło Się Po Dużych Wypadkach?
Bezpieczeństwo w wyścigach nie jest statyczne; każdy wypadek traktuje się jak lekcję. Podczas wyścigu w Iowa w 2020 roku, który był pierwszym prawdziwym testem aeroscreenu, ekran odegrał rolę ratującą życie, a ochrona Marcusa Ericssona przed swobodnie latającymi odłamkami zaliczana jest do przykładów pokazujących wartość tego systemu. Strona instytucjonalna też nie próżnuje: po zdarzeniach, w których opóźniono flagę full-course caution, IndyCar zaktualizował zasady żółtej flagi tak, aby nie opierały się na klasyfikacji ani oknie pit, a po incydencie Alexandra Rossiego zmieniono również pełne zasady żółtej flagi. Gwałtowna katastrofa Eda Carpentera podczas Indianapolis 500 2026, po kontakcie z Takumą Sato, spowodowała odlot kół w stronę trybun, a ogłoszono, że właściciel wyścigu rozważa możliwe postępowanie wyjaśniające - czyli koło kręci się tak samo: wypadek, śledztwo, przepis.
Sprzęt też nieustannie ewoluuje. W kwietniu 2024 roku na Long Beach zadebiutował lżejszy aeroscreen: zawiera górny kanał przedni o wadze 14,5 funta, wliczany do całkowitej masy, oraz otwory wentylacyjne do chłodzenia kierowcy. Na horyzoncie jest też IR-28 - nowa generacja IndyCar zapowiadana na rok 2028, która oprócz poprawionego przepływu powietrza wewnętrznego i chłodzenia obiecuje mocniejsze boczne konstrukcje odporne na uderzenia, bardziej wydajnie pochłaniające energię.
A Czy Dla Kierowców Jest Naprawdę Różnica?
Moim zdaniem najbardziej uderzająca odpowiedź brzmi tak: kierowcy po katastrofach przy 200 mph wstają i odchodzą o własnych siłach. Już od okresu testowego kierowcy wyrażali zadowolenie z podstawowego projektu i zgłaszali propozycje ulepszeń. To siła całego ekosystemu: szkło zatrzymuje odłamki, rama halo przenosi obciążenie, survival cell nie ulega zmiażdżeniu, struktury crushable pochłaniają energię, bariera SAFER łagodzi uderzenie w ścianę, a czujniki rejestrują dane. Żaden z nich samodzielnie nie jest bohaterem, ale razem poważnie zmniejszają najstarszy koszmar wyścigów na odkrytych kołach. Moim zdaniem następnym razem, gdy będziesz oglądać wyścig IndyCar, spójrz jeszcze raz na tę przezroczystą ścianę przed kokpitem - już wiesz, ile inżynierii się w niej kryje.
Źródła
- INDYCAR announces plan for cockpit protection innovation
- IndyCar Aeroscreen - Racecar Engineering
- Improved, Lighter Aeroscreen To Debut at Long Beach
- INDYCAR celebrates 15 years pioneering use of SAFER
- What Makes the NTT INDYCAR SERIES Race Car Unique? - INDYCAR 101
- The SAFER Barrier - University of Nebraska–Lincoln MWRSF
- SAFER barrier - Wikipedia
- Halo (safety device) - Wikipedia
- Aeroscreen: How technology rejected by F1 is saving lives
- IndyCar Aeroscreen Targets Improved Driver Safety - Design News
- IndyCar Structure Is the Ultimate Safety Enclosure - Design News
- Inside an IndyCar Survival Cell - Happy hour racing
- Behind the INDYCAR Aeroscreen #TechTuesday - Rahal Letterman Lanigan
- IndyCar safety harnesses MEMS - EE Times
- IndyCar Driver Safety Technology - Racecar Engineering
- New IndyCar rules target safety - Augusta Chronicle
- Comparing F1's Halo to IndyCar's windshield - ESPN
- IndyCar's Aeroscreen gets first real test, saves lives at Iowa - Ars Technica
- Delayed full-course caution flag prompts IndyCar rule change - ESPN
- IndyCar changes full course yellow guidelines - Yahoo Sports
- IndyCar Reveals the IR-28 for 2028 - Yahoo Sports
- SAFER Barriers at NASCAR - Smithsonian