Все знают, чем отличаются мягкие шины Pirelli от сверхмягких, благодаря мучениям Ромена Грожана зрители легко назовут как минимум две марки гоночных тормозов, а Ferrari после провала в Японии сделала отличную антирекламу своему производителю свечей зажигания.
Но откуда команды берут топливо и моторное масло? Пожалуй, лишь в случае с Ferrari не ошибется даже начинающий болельщик – Shell работает с этой командой уже 20 лет, а потому сочетание желтой раковины морского гребешка и черного жеребца уже въелось в наше подсознание.
За годы доминирования Mercedes болельщикам примелькался их титульный спонсор Petronas – хотя и тут связь с поставками топлива очевидна не для всех.
Но остальные? С уходом дозаправок во время гонок тема бензина практически исчезла из повестки, и особенно непросто стало в этом году, когда сразу несколько команд поменяли поставщиков.
Renault ушла от Total к BP/Castrol, к ним же переметнулся McLaren, от которого в свою очередь к Red Bull перешел ExxonMobil.
Бочка с топливом
Эндрю Хан / LAT Images
Конечно, не совсем справедливо говорить, что горюче-смазочным материалам в Формуле 1 уделяют мало внимания. В этом году теме моторного масла отведена едва ли не главенствующая роль, но только со знаком минус.
Запрещенная практика сжигания масла в цилиндрах мотора для кратковременного повышения мощности будоражит умы команд и FIA, хотя простым зрителям вряд ли она интересна настолько же, как, скажем, деградация резины, которую можно заметить невооруженным взглядом.
Сами производители с крайней неохотой говорят о пресловутом сжигании масла. Особенно ExxonMobil – поставщик команды Red Bull, которая в этом замечена как раз не была (наоборот, именно она и подняла эту тему).
«Теоретически, ты можешь нагреть порцию смазочных материалов до такого состояния, что она станет топливом, – объясняет технологический менеджер автоспортивного отдела ExxonMobil Дэвид Цурусаки.
– Но правила говорят, что топливо должно быть топливом, а смазочные материалы – смазочными материалами. Если кто-то это и делает, то с этим надо разбираться, ведь они не могут сами случайно начать гореть. Ты должен сделать что-то механически, чтобы это произошло.
Нужно приложить к этому усилия, и если ты что-то такое делаешь, тебя можно поймать».
Дэвид Цурусаки
Mobil 1 Media
Мы сидим с Дэвидом на втором этаже моторхоума Red Bull. Для него обстановка Гран При пока в новинку – хотя он уже давно связан с гонками, это первый сезон Дэвида в Формуле 1. Компания, на которую он работает, продвигает в чемпионате сразу три своих бренда: Mobil 1, Esso и Exxon – в зависимости от рынка, где проходит тот или иной этап.
С Red Bull американский производитель работает с начала года – машины этой команды используют двигатели Renault. При этом заводская команда Renault ездит на топливе BP/Castrol, поэтому вопрос о том, как в этом случае быть поставщикам смазочных материалов, неизбежен.
«У нас заключен контракт с Red Bull, но с Renault мы работаем напрямую, – говорит Дэвид. – Мы регулярно встречаемся с ними и в том числе обсуждаем будущий год.
Если команда вдруг решит сменить поставщика двигателей, скажем, в конце сезона – что ж, нам будет непросто, но мы будем работать с новыми партнерами. Ведь у нас контракт не с мотористом, а с Red Bull».
«К сожалению, никакой информации от Renault по поводу BP/Castrol мы не получаем, – добавляет технический советник ExxonMobil Майк Фрост. – Уверен, что ее не получают и наши конкуренты. В конце концов, мы все подписываем соглашение о неразглашении».
Если Цурусаки – это главный человек ExxonMobil на Гран При, то Фрост – самый незаменимый. В обычные дни он работает из офиса и занимается гоночной логистикой.
«Мы должны заранее спланировать все отправки нашей продукции на гонки, – говорит он. – Мы пакуем бочки с топливом и маслом и отдаем их DHL. Для дальних гонок, куда не доедут грузовики, у нас два варианта: отправить их воздухом или морем.
Авиаперевозки очень дорогие и довольно сложные для нас – ведь это не просто какой-то груз, а опасные материалы. Поэтому мы стараемся отправлять их морем, но из-за этого всё приходится делать сильно заранее. Из-за того, что продукция должна уйти с базы за 2-3 месяца до гонки, планировать приходится очень много».
Дэвид Цурусаки и Майк Фрост
Mobil 1 Media
В дни Гран При офис Фроста находится на трассе – ему отведена узкая комнатка позади боксов Red Bull, куда не поместится даже стул. Работать в этой «полевой лаборатории» приходится стоя, но Майк не в обиде.
«Когда я нахожусь на трассе, я слежу за всем, что происходит с нашей продукцией, – говорит он. – Если что-то идет не так, команда приходит именно ко мне. На мне две части: топливо и смазочные материалы».
Большую часть мобильной лаборатории Фроста занимают два прибора: спектрографический анализатор (на фотографии выше он синего цвета) и газовый хроматограф.
«Каждый раз, когда машина останавливается, я беру забор масла, – рассказывает Фрост. – Сколько бы раз за сессию она не заехала в боксы, мне нужно взять его, чтобы понять, как ведет себя двигатель.
Образец я помещаю в спектрографический анализатор, в котором два электрода образуют электрическую дугу. Дуга проходит через масло, и спектр, который в этот момент считывают передатчики, позволяет нам понять, какие вещества появились в масле после его использования в двигателе.
Если мы замечаем что-то не то на графиках, мы обращаемся к специалистам Renault, чтобы вместе понять, есть ли проблема. Иногда они видят что-то раньше нас, иногда я. Бывает, что по итогам этого анализа нам приходится определять, можно ли починить двигатель, или его уже пора списывать.
Этот анализ масла позволяет нам физически заглянуть внутрь двигателя и решить, какой из них самый надежный. Скажем, на трассе, где мощность не важна, команда может выбрать уже довольно сильно использованный мотор и не рисковать пробегом нового».
Тесты масла
ExxonMobil
«Газовый хроматограф позволяет нам исследовать топливо, – продолжает Фрост. – Это как допинг-тест для атлетов. Мы сдаем FIA образец топлива заранее – они должны убедиться, что мы не добавляем в него новые компоненты. Мы обязаны воспроизводить состав с точностью, как отпечаток пальца – каждый раз.
Инспектор FIA может зайти в твой гараж в любой момент Гран При и взять образец. Если на их графике – а у FIA есть точно такая же аппаратура – появляется какой-то пик – неважно, в прибавке мощности или где-то еще, нас дисквалифицируют.
Однажды у нас была ситуация, когда мы поменяли в машине топливный насос, и в новом, с завода, остались калибровочные жидкости. Они смешались с топливом, и хотя никакого преимущества мы не получили, нас дисквалифицировали.
Дисквалификацию можно получить за самые невинные вещи. Моя работа состоит в том, чтобы этого не произошло».
В Red Bull ценят вклад своего поставщика, но не просто потому что у них есть контракт и хорошие отношения.
«Они помогают нам, причем очень быстро, – говорит главный инженер Red Bull Пол Монаган. – Например, на тестах у нас возникла проблема. Они развернули свою мобильную лабораторию, провели тесты, за ночь результаты были готовы и отправлены в Великобританию. Уже через несколько дней у нас был ответ на наш вопрос».
Пол Монаган
Mobil 1 Media
Кроме того, правильное топливо может дать команде неплохую прибавку. «Если трасса требовательна к двигателю, топливо на ней будет значить примерно одну десятую на круге, – говорит Пол.
– В Монако эта цифра будет меньше, в Спа – больше. К тому же, характеристики горюче-смазочных материалов меняются по ходу всего сезона, и к концу года Mobil 1 улучшает наше время примерно на четверть секунды.
Спасибо, нам это не помешает».
Цену такому продукту назвать сложно. Никто в компании эти цифры не озвучивает – но не из скрытности, а из-за того, что вряд ли кто-то об этом задумывался.
«Можно посчитать стоимость литра сырья, но потом к этому нужно прибавить стоимость времени инженеров, логистику, утилизацию, – говорит Цурусаки. – Получится в сто раз дороже.
Усилие, которое мы тратим на производство этого топлива, не сравнить с тем, что мы делаем для потребительского рынка. Я произвожу мало, но трачу на это очень много сил. К тому же, логистика стоит больше, чем то, что находится внутри в бочках. Ведь на каждую гонку мы привозим 60 бочек топлива по 20 галлонов (76 литров) каждая. Масла нужно намного меньше – всего пару бочек».
Бочки с топливом
Sutton Motorsport Images
С точки зрения рекламы Формула 1 для производителей топлива и масел даже удобнее, чем для производителей машин, ведь технические характеристики горюче-смазочных материалов весьма близки к потребительским продуктам. И все же, традиционный вопрос «Можно ли залить гоночное топливо в обычную машину» ставит Цурусаки в тупик.
«Поедет ли дорожная машина после этого? Должна, – говорит он. – Не знаю, пробовал ли это кто-то. Но вообще дорожные машины проектируют с определенными характеристиками, и наш бензин может оказаться слишком мощным для этого двигателя. То есть, работать такая машина может быть и будет, но не долго.
Можно конечно и наоборот – залить дорожное топливо в гоночную машину. Но такой эксперимент будет просто деньгами на ветер, ведь это очень особенные моторы. С другой стороны, это ведь все равно воспламеняющаяся жидкость, так что работать двигатель вероятно будет».
И хотя производители любят упоминать, что жидкости в вашей машине почти такие же, как и в гоночной машине вашей любимой команды, производство этих двух видов продукции бесконечно далеко друг от друга.
Тесты масла
ExxonMobil
«Возьмем моторное масло, – говорит Дэвид.
– Если ты делаешь его для коммерческого рынка, перед тобой будет огромный список требований, которым надо соответствовать – в первую очередь, многочисленным экологическим стандартам.
К тому же, тебе надо, чтобы твоим маслом могло пользоваться как можно больше машин. Поэтому от момента разработки до момента выхода на рынок уходит огромное количество времени.
В гоночной программе мы можем фокусироваться на конкретном моторе, на конкретном разбросе оборотов, на конкретной температуре. При этом производство намного сложнее, ведь ты можешь использовать экзотическое сырье, которое еще не поступило на рынок – что-то, что только вышло из лаборатории. С точки зрения массового производства цена была бы огромной, но нам не нужно об этом волноваться».
«Когда я говорил про то, что наше топливо должно воспроизводиться с точностью, как отпечаток пальца, я не шутил, – добавляет Фрост. – Дорожное топливо вообще ничего общего с этим не имеет.
В нем слишком много компонентов, ведь ему надо соответствовать всем нормам. Для нас эти дополнительные 20-30 лишних компонентов просто невозможны.
Нам надо делать очень четкий продукт, который легко контролировать».
Штаб-квартира ExxonMobil в Хьюстоне
Mobil 1 Media
При этом внутри компании стараются поощрять инженеров работой в Формуле 1 – специалисты, занятые в программе создания масла, половину своего времени работают над дорожной техникой, а половину – над гоночной.
«Каждый из них, кто хоть немного поработал в Ф1, до сих пор считает себя частью команды – даже если давно перешел на другую позицию, – говорит Дэвид. – Для молодого инженера это большое дело – даже если ему предстоит всего лишь заниматься логистикой.
Только представьте: обычно мы работаем над новым массовым продуктом год перед тем, как запустить его в производство. В Формуле 1 же все иначе. Мы можем придумать новое моторное масло, тут же его протестировать и отправить на гонку, которую в ближайшие выходные можно увидеть по телевизору.
Поэтому парни в наших цехах невероятно любят Формулу 1 и очень хотят быть причастными к ней. Я уверяю, что даже если у себя в США им придется встать в шесть утра, они все равно будут смотреть гонку. И постоянно слать мне сообщения: «Что случилось? А сейчас?»
Энтузиазм наших инженеров необычаен».
Характеристики болида «Формулы-1». Масса, высота (меньше метра) и резиновый топливный бак
Базовые данные о самых быстрых машинах.
Вы в блоге «Окей гугл: «Формула-1», где каждый новый пост будет ответом на популярный запрос о главном гоночном чемпионате в поисковиках. Поможем тем, кто хочет больше знать о быстрейших гонках на планете – или просто расширяет кругозор.
И сегодня мы разберем вопрос №1 из поисковиков по запросу «болид «Формула-1» – его характеристики.
Из чего складываются главные свойства машины? Конечно, из качеств шасси и мотора. Данные официального сайта «Мерседеса» об их последнем творении W11 до мельчайших частей закрывают информацию о всех аспектах характеристик шасси.
Шасси
- Монокок: Углепластик и пористые композитные материалы
- Корпус: Углепластик
- Кокпит: Сиденье гонщика – из углепластика, шеститочечные ремни безопасности OMP, система HANS
- Передняя подвеска: Углеплатиковый треугольный рокер и толкатель, торсионные пружины и балансиры
- Задняя подвеска: Углепластиковый треугольный рокер и тяга, торсионные пружины и балансиры
- Диски: производство OZ, кованые, из магниевого сплава, 13 дюймов
Шины: «Пирелли». Рабочие окна – от 85ºС (С5) до 140ºС (пик для С1). Ширина – 305 мм (передние) и 405 мм (задние), высота – 670 мм, диаметр – 13 дюймов
Тормозная система: Карбоновые диски и колодки, электронное управление brake-by-wire
Электроника: Сертифицированный ФИА стандартный электронный блок управления. (У «Рено», к примеру – производства MES-Microsoft)
Панель настроек: McLaren Electronic Systems. (Да, даже чемпион «Формулы-1» закупает электронику у «Макларена»!)
Топливная система: Армированный кевларом резиновый топливный бак
Транмиссия: Восьмиступенчатая полуавтоматическая КПП с одной задней передачей, электронным управлением и электрогидравлической системой переключения, позволяющей максимально сократить время понижения и повышения передачи. Многодисковое карбоновое сцепление
Силовая установка
Информацию про моторы максимально подробно дали уже сайты «Феррари» и «Рено» – вплоть до длины хода цилиндра!
Силовая установка «Ф-1» целиком весит 145 кг и состоит из двигателя внутреннего сгорания (ICE), рекуператора кинетической энергии на торможениях (MGU-K), рекуператора тепловой энергии – от турбины, вращающейся под действием выхлопных газов (MGU-H), турбонаддув (TC), батарея (ES) и управляющая электроника (CE)
Двигатель внутреннего сгорания
Рабочий объем: 1,6 л
Число цилиндров: 6.
Угол развала цилиндров: 90 градусов. Диаметр цилиндра: 80 мм. Ход поршня: 53 мм
- Число клапанов: 24
- Максимальное количество оборотов: 15000 об/мин
- Максимальный расход топлива: 100 кг/час на оборотах, превышающих 10500 об/мин, 110 кг на гонку
- Впрыск: система прямого впрыска под давлением 500 бар
- Турбонаддув: одноступенчатый компрессор и турбина с неограниченным давлением наддува (обычно 5 бар)
- Максимальная скорость вращения турбины: 125000 об/мин (ограничена регламентом)
Гибридная система рекуперации энергии (ERS)
Аккумулятор: Литий-ионные батареи, минимальный вес – 20 кг
Мощность MGU-K: 120 кВт (161 л.с.)
- Максимальное число оборотов MGU-K: 50000 об/мин.
- Максимальное количество энергии, рекуперируемое MGU-K: 2 МДж за круг
- Максимальное количество энергии, выдаваемое MGU-K на привод: 4 МДж за круг (33,3 сек при полной мощности)
- Максимальное число оборотов MGU-H: 125000 об/мин
Общая мощность: свыше 950 л.с. Полный ответ на этот вопрос ищите ниже
Сколько лошадиных сил в болиде «Формулы-1»? А бывают машины мощнее?
Длина: Более 5000 мм (все машины)
- Передняя колея: 1600 мм
- Задняя колея: 1550 мм
- Ширина: 2000 мм (максимально разрешенная регламентом)
- Высота: 950 мм (максимально разрешенная регламентом)
- Масса: 746 кг ((максимально разрешенная регламентом с пилотом, балластом и топливом)
В 2019-м самой длинной колесной базой обладал «Мерседес», а короче всех был «Ред Булл». Высочайшая подвеска оказалась у «Рено», а самый грандиозный угол атаки – у «Рейсинг Пойнт». По последним двум параметрам чемпионы не впечатлили.
Болид Квята – один из самых длинных и агрессивных в «Формуле-1». Взял лучшее у «Мерседеса» и «Ред Булл»
Данных за 2020-й пока нет (поскольку машины пока только провели тестовые дни и могли измениться за 4 месяца простоя), но регламент между сезонами почти не менялся – а потому базовые размерные характеристики остались примерно теми же (разница вряд ли превысит десяток миллиметров). Только «Рено» честно объявила длину всей машины: 5480 мм.
Понравилась «Формула-1»? Подписывайся на наши соцсети – там важнейшие и интереснейшие истории из мира самого быстрого спорта на планете. Трансферы, техническая аналитика, экономика команд, лучшие цитаты пилотов – только ценная информация!
Какой бензин используют в болиде «Формулы-1»? А обычный с заправки подойдет? Можно ли залить гоночное топливо в обычную машину?
Разберемся, как сильно отличается гоночное горючее от обычного бензина, на какие параметры влияют специальные добавки и каким станет топливо будущего.
«Формула-1» – фантастический пример стремления к совершенству: в погоне за сотыми долями секунды пилоты работают над малейшими нюансами пилотажа и оттачивают каждую деталь в физическом и ментальном состоянии так же, как инженеры – в их технике.
Машины «Ф-1» принято считать чудом современной конструкторской мысли (и не зря), поэтому и топливо для главных автогонок в мире по идее должно быть волшебной смесью, недоступной обычным смертным и несовместимой с гражданскими автомобилями. Но так ли это?
Безусловно, бензин в «Ф-1» особенный и космически дорогой, но на удивление похож по составу на стандартное высокооктановое топливо, которое можно найти на любой заправке: регламент ограничивает сходство лимитом в 99 процентов.
При этом секретная формула сама по себе не делает болиды ракетами – они способны катить приблизительно так же и на обычном бензине, однако едва заметные даже для титулованных пилотов прибавки в итоге могут стать решающим фактором.
Почему же в «Формуле-1» используется именно горючее, подозрительно близкое по составу к стандартному бензину? Как хитрая работа с всего одним процентом состава позволяет выжимать из машины максимум? Давайте разбираться.
Бензин – лучшее горючее даже для самых быстрых машин
Бензин не просто так до сих пор остается самым распространенным топливом для автомобилей, и в «Формулу-1» его привели те же качества, что и в бак вашего «Соляриса»: он обладает крайне высокой плотностью энергии (как по массе, так и по объему), способен быстро ее высвобождать, а также довольно безопасен при хранении и транспортировке – немаловажный фактор для серии, путешествующей по всему миру.
Безусловно, век ископаемого топлива не будет тянуться вечно, но на данный момент альтернативные источники энергии для гонок выглядят не слишком привлекательно.
К примеру, электричество требует тяжелых батарей, которые не протянут дистанцию Гран-при: «Формула E» проводит 45-минутные заезды на куда более скромных скоростях по сравнению с «Ф-1».
А водородной энергетике с ее экологичностью и беспрецедентной плотностью энергии на единицу массы (но не столь впечатляющей – по объему) предстоит решить проблему удобного и безопасного хранения топлива.
Сближение гоночного и дорожного топлива началось более двух десятилетий назад – до этого «Формула-1» значительно менее жестко контролировала состав бензина. С 1996 года содержимое баков болидов соответствует текущим стандартам «Евро», применяемым к обычным автомобилям, а впоследствии серия стала двигаться в данном направлении даже с опережением.
Решение облегчило работу команд с производителями топлива, так как компании смогли использовать знания, полученные в Гран-при, на разработках для гражданских автомобилей.
Раньше делать это было сложнее: в гонках использовались экзотические смеси, который порой были тяжелее воды (например, адская смесь «Мереседеса» из середины 50-х: 45 процентов обычного бензина, 25 – высокооктанового (почти авиационного керосина), 25% метанола и присадку из ацетона и закиси азота).
К тому же данный подход рифмуется с переходом чемпионата на гибриды и повышением эффективности силовых установок – это гарантирует автопроизводителям хорошую маркетинговую историю, а серии – актуальный имидж заботы об окружающей среде.
Командам разрешено изменять лишь один процент состава топлива – это делает бензин очень похожим на привычный нам, но в то же время максимально эффективным и дорогим. Кратко сходство дорожного и гоночного горючего можно описать словами директора моторного отдела «Мерседеса» Хайвела Томаса:
«Они на удивление похожи. Но в то же время очень разные».
Болид «Ф-1» не превращается в тыкву с обычным топливом
- «Феррари» вместе с моторным партнером Shell и Фернандо Алонсо опробовали обычный бензин на гоночном болиде еще в 2011-м – двигатель действительно не стал мотором GP2:
- Двукратный чемпион мира почувствовал незначительную потерю скорости на выходах из поворотов, в то время как на прямых машина гнала так же стремительно:
«Все немного лучше, чем я ожидал. Есть небольшие сложности при разгоне, но мощность не изменилась. Максимальная скорость осталась той же или даже стала чуточку выше».
Алонсо отметил, что может пилотировать еще быстрее, если настроить картографию силовой установки под стандартное топливо.
«Да, «Феррари» может работать на обычном топливе, – подтвердил менеджер Shell по инновациям Гай Ловетт, – Но мощность и скорость будут ниже, что ожидаемо – в противном случае это означало бы, что мы не смогли дать «Феррари» нечто большее, чем просто горючее».
Преимущество складывается из маленьких деталей: производители помогают болидам стать чуточку быстрее, минимизируют износ деталей, а еще учитывают особенности конкретной машины и даже температурные условия на трассе. В итоге прибавка может стать довольно существенной – разница между различными топливными смесями доходит до полсекунды на круге!
«Пилоты вряд ли ощутят разницу между двумя последовательными итерациями состава топлива. Однако если они протестируют первый и последний вариант бензина на сезон, то, уверен, увидят отличия в скорости и управляемости», – утверждает Ловетт.
Если провернуть обратный фокус и залить в бак вашей машины чудо-бензин, ничего страшного тоже не произойдет: она просто будет функционировать в нормальном режиме и не станет быстрее, ведь уровень гоночного топлива проявляется именно в условиях повышенного давления в гоночных системах впрыска бензина. Правда, автомобиль должен уметь «переваривать» высокооктановое горючее, так что кормить старенькую «Волгу» бензином, который стоит больше, чем она сама, не следует.
«Да, все очень просто: обычный бензин вполне успешно будет работать в болиде, а топливо «Ф-1» – в вашей машине», – отмечает менеджер Shell по технологиям Майк Гранди.
Оказывается, гонки суперкаров проводят даже на гражданских дорогах. С пит-стопами на обычных заправках (и оплатой счетов!)
Будущее «Формулы-1»: синтетика и биотопливо
В ближайшей перспективе «Ф-1» не собирается отказываться от бензина, но уйдет от традиционного способа его получения: с 2023 года топливо станет полностью CO2-нейтральным. Другими словами, при производстве топлива из атмосферы будет забираться столько же углекислого газа, сколько выделится при его сгорании.
Шаг кажется неизбежным с имиджевой точки зрения: экология абсолютно заслуженно заняла важное место в списке актуальных проблем человечества.
Да, «Ф-1» никак нельзя назвать главным загрязнителем окружающей среды (миллион сожженных литров бензина в год – смешная цифра в масштабах планеты, а сами заезды отвечают лишь за один процент углекислого газа, выделенного в атмосферу при организации чемпионата), однако серия обладает колоссальной аудиторией и, как следствие, влиянием.
Нельзя сбрасывать со счетов и маркетинговые нужды автопроизводителей: им становится все труднее рекламировать себя через «Ф-1» из-за возрастающей роли электромобилей и грядущего запрета на двигатели внутреннего сгорания в Европе (именно поэтому «Формула E» пользуется у компаний таким успехом).
Пока не совсем ясно, что будет в баках болидов будущего – один путь предполагает использование синтетического горючего, другой – получение топлива с помощью переработки биоотходов.
«Нельзя исключать ни один из этих способов, – отмечает технический директор ФИА Жиль Симон, – Мы хотим привлечь топливные компании, которые смогут идти собственным путем, и в данный момент изучаем плюсы и минусы каждого решения. Главный вызов – сделать так, чтобы не пришлось фундаментально менять силовые установки».
Так меняется топливо в «Формуле-1»: если раньше серия следовала за современными трендами, то сегодня стремится к тому, чтобы их задавать.
Каков разгон болида «Формулы-1» до 100 км/ч? А до 300 км/ч? Есть машина, которая делает это быстрее?
Какова цена болида «Формулы-1»? Его можно где-то купить? Сколько стоит производство?
globallookpress.com/HOCH ZWEI, via www.imago-images, HOCH ZWEI / Thomas Suer; Gettyimages.ru/Robert Cianflone
Как устроены турбомоторы Формулы-1 2014 года — ДРАЙВ
Рекуперация энергии появилась в Формуле-1 ещё в 2009 году. Но новый этап внедрения гибридных технологий столь радикальный, что повлиял даже на официальный язык: в документах вместо слова Engine появилось сочетание Power Unit. На фото показан такой «юнит» от Renault под названием Sport Energy F1-2014.
С сезона 2014 года в Формуле-1 уходит эпоха атмосферных моторов V8 2.4, трудившихся с 2006 года. По новому регламенту на болидах появятся турбомоторы объёмом всего 1,6 л. Звучит знакомо.
Но если в обычной жизни это рядные «четвёрки», то в спорте — малолитражные V-образные «шестёрки» с высокопроизводительным одиночным турбонаддувом (давление не регламентировано). Да и частота вращения коленвала внушительна — лимитатор по правилам будет срабатывать на 15 000 об/мин.
А ещё на этих движках стоит система двойной рекуперации, способная утилизировать не только кинетическую энергию автомобиля во время торможения, как было в недавнем прошлом, но и энергию выхлопных газов.
Да-да, в формульном моторе турбина соединена с генератором — как на заправской электростанции! Потому буковка К (kinetic) из общего наименования системы пропала, теперь это просто ERS (Energy Recovery System).
Предыдущие моторы в Формуле-1 (V8 2.4) развивали приблизительно 760 л.с. (точные числа, понятно, не разглашаются). Новые будут выдавать порядка 600 л.с.
, утверждает компания Renault, и ещё 160 «лошадок» с копейками будет добавлять на разгонах система ERS. Суммарная отдача установки окажется сопоставима с прошлогодней, а то и выше. На снимке — наддувные V-образные «шестёрки» Renault 1980 и 2014 года.
Рабочий объём почти одинаков (34 года назад он составлял 1,5 литра), но насколько различны размеры.
С сезона 2014 года мгновенный расход у двигателя внутреннего сгорания на Формуле-1 не должен выходить за рамки 100 кг/час, и 100 килограммами ограничен общий запас топлива на одну гонку. Ранее пиковый расход не регламентировался (а по факту был на 40% выше).
Что до суммарного запаса топлива, то его не ограничивали (нельзя было только дозаправиться), но типично в бак помещалось около 160 кг горючего.
Так что теперь инженерам команд будет весьма непросто настраивать системы рекуперации на гонку и выбирать стратегию в данной части.
У Мерседеса мотор PU106A Hybrid по общему виду похож на «собратьев». Характерная черта — единственный турбокомпрессор, расположенный позади блока цилиндров.
Эта компоновка продиктована правилами: если раньше на болиде были разрешены два выхлопных патрубка, то теперь только один, причём так, чтобы поток газов не создавал аэродинамического эффекта.
С той же целью запрещено располагать какие-то дополнительные элементы кузова за выхлопом, чтобы они не направляли поток газов.
Если раньше от системы KERS разрешено было получать максимальную добавочную мощность 60 кВт (81 л.с.) в течение 6,7 секунды за один круг, то теперь лимит повышен до 120 кВт (162 л.с.
), и такую мощность можно будет развивать по 33 секунды на каждом круге.
Ещё французские инженеры указывают, что если в прошлом году поломка «керса» стоила гонщику лишних 0,3 с на круг, то теперь выход из строя гибридной составляющей болида Формулы-1 фактически оставляет машину за пределами хоть какой-то борьбы.
Снова немецкий двигатель. Обратите внимание на огромный колпак сверху.
Так выглядит одна из важнейших проблем, над которой пришлось поломать головы всем компаниям: под сравнительно небольшой кузов болида Формулы-1 теперь нужно втиснуть солидный интеркулер для охлаждения воздуха на впуске.
Вообще инженеры говорят, что в новых болидах суммарная площадь различных радиаторов существенно вырастет и их правильное размещение, а также хорошая эффективность окажутся одним из ключей к успеху.
В сезоне 2014 года 11 команд будут использовать двигатели всего от трёх поставщиков. Red Bull, Lotus, Toro Rosso и Caterham возьмут на вооружение мотор Renault Sport Energy F1-2014. Команды Mercedes, McLaren, Force India и Williams возложили свои надежды на агрегат Mercedes-Benz PU106A Hybrid.
Наконец, болиды Ferrari увлекать вперёд призваны двигатели Ferrari 059/3, и они же оживят болиды Marussia и Sauber. Творение итальянцев «живьём» пока не показывали, но о нём кое-что уже известно, как и о моторе Mercedes.
Однако наиболее детальные сведения о новом двигателе предоставила французская компания.
Ключевые элементы нового формульного мотора Renault. Особого рассказа требуют системы MGU-K и MGU-H.
В новой установке есть два мотор-генератора, способных как вырабатывать ток, так и действовать в роли электродвигателя. Первый называется MGU-K (Motor-Generator Unit-Kinetic). Он соединён с коленвалом ДВС и собирает энергию на торможении, отдавая её высоковольтному накопителю.
При разгоне MGU-K добавляет свою мощность к мощности основного агрегата. Эта добавка как раз лимитирована по регламенту 120 киловаттами.
Ещё есть ограничение по количеству энергии, которую можно собрать на одном круге (два мегаджоуля), и энергии, которую можно использовать для разгона на одном круге (четыре мегаджоуля), что, к слову, в десять раз больше, чем разрешено было в 2013 году для старого «керса».
У «юнита» Mercedes-Benz PU106A Hybrid две системы рекуперации также именуются MGU-K и MGU-H, и размещены они в целом похоже на компоновку этих агрегатов у Renault.
Устройство MGU-H (Motor-Generator Unit-Heat) — самое интересное в новой Формуле. Это электрическая машина, сидящая на валу турбокомпрессора. И работать она может в обе стороны: извлекать энергию из выхлопных газов и раскручивать турбокомпрессор для сокращения турболага.
Причём, в отличие от MGU-K, величина потоков энергии (выработка в качестве генератора и работа как электромотора) правилами не ограничена. Это даёт инженерам мощный рычаг для управления балансом энергии в машине.
Если учесть работу ДВС и MGU-K, в сумме энергия в болиде может перекачиваться по семи направлениям.
Типовой круг в представлении Renault и типовые способы взаимодействия систем. При торможении блок MGU-K перекачивает энергию от колёс в аккумуляторную батарею. Кстати, вес её лимитирован снизу и сверху (от 20 до 25 кг), так что создателям установок потребовалось нечто очень мощное, развивающее порядка 6 кВт на каждый килограмм веса. Судя по всему, здесь будут стоять суперконденсаторы.
Следующая фаза — выход из зоны торможения. Тут батарея отдаёт энергию блоку MGU-H, который быстро выводит турбокомпрессор на предельные обороты (100 тысяч об/мин). Далее — ситуация обгона. Здесь и батарея, и MGU-H поставляют ток для MGU-K, который развивает пиковую мощность, ускоряя болид.
Наконец, при обычном ускорении запас в батарее не меняется, но происходит передача энергии от MGU-H к MGU-K.
В этой презентации силовая установка Ferrari 059/3 предстаёт только в виде анимации, но можно убедиться, что она в общих чертах повторяет агрегаты Мерседеса и Рено. В том числе и в части двойной рекуперации.
Инженеры Ferrari тут выступают вместе со специалистами Shell. Они не раз повторяют: новые двигатели не только должны приблизиться к гражданским по аппетиту, но и по надёжности, и по долговечности. Хоть на шаг.
Ведь по новому регламенту одному гонщику за сезон будет разрешено использовать лишь пять моторов вместо восьми ранее.
Вспомним, что обычный «керс» вводился под соусом помощи мира Формулы-1 массовой автомобильной индустрии в деле сохранения окружающей среды. Мол, в Королеве автоспорта будут проверяться идеи и технологии, которые далее могут в том или ином виде найти свой путь к обычным автомобилям. Новый регламент — заметный шаг в этом направлении.
Болиды в 2014 году просто вынуждены стать экономичнее, а ключ к экономичности — хитроумная гибридная система. Вполне вероятно, что мы скоро увидим что-то похожее на серийных автомобилях. Собственно, это уже происходит. Вспомним опыты Audi c электрическим приводом компрессора.
От него недалеко до утилизации энергии выхлопа (такие турбогенераторы тоже предлагались в разное время, но развития не получили) и объединения подобных устройств в единый комплекс.
Двигатели болида «Формулы 1»: объем и технические характеристики — deCenterSport
Двигатели болида «Формулы 1»: объем и технические характеристики
Как вы думаете, какой элемент болида Формулы-1 является самым нужным для победы в Гран-при? Я уверен, что такой элемент выделить нельзя. В каждой гонке важен любой элемент гоночного автомобиля, ведь он играет какую-то роль в настройке. В этой же статье мы рассмотрим силовой элемент гоночного автомобиля, то есть двигатель и все, что с ним взаимодействует.
Основные узлы силовой установки
Силовая установка — этот узел болида, который при проезде авто по прямой старт-финиш оглушает болельщиков. Так вот, даже такой мощный силовой агрегат состоит из более мелких деталей, точнее — элементов:
- Двигатель внутреннего сгорания, объёмом 1.6 литров;
- Мотор-генератор, который накапливает кинетическую энергию;
- Мотор-генератор тепловой энергии;
- Аккумулятор, который питает электрические узлы;
- Турбогенератор;
- Блок управления двигателем.
Двигатель внутреннего сгорания
С двигателем внутреннего сгорания у читателей вопросов возникнуть не должно. Но все равно, вспомним, что в двигатель подаётся топливо, где в рабочей камере оно сгорает.
Сгоревшее топливо, а точнее его газы, под высоким давлением взаимодействует с поршнями, которые таким образом приводятся во вращение.
Они в свою очередь приводят в движение коленчатый вал, а тот через коробку передач приводит в движение колеса.
Мотор-генератор (MGU-K)
Раньше этот элемент назывался KERS. Работает это следующим образом. Мотор-генератор имеет непосредственное соединение с коленчатым валом.
Во время торможения болида, а это бывает часто на формульных трассах, происходит так называемая рекуперация, то есть режим зарядки аккумулятора.
Когда он получает полный заряд, гонщик по своему усмотрению включает этот режим, что ещё больше увеличивает мощность двигателя, то есть добавляет лошадиных сил.
Мотор-генератор (MGU-H)
Как мы писали раннее, MGU-H — это мотор-генератор тепловой энергии, но это лишь отчасти верное обозначение. Суть его работы такова. Данный элемент не имеет соединения с коленчатым валом болида, он имеет соединение с турбиной гоночного автомобиля, а точнее, с его валом.
Его основное предназначение — преобразование выхлопных газов от раскручивания турбины. По сути, мы получаем кинетическую энергию от вращения турбины. Сама система не только позволяет получать энергию от раскрутки турбины, но и использовать эту же энергию, для раскручивания оборотов этой же турбины.
Вот как запутано. Делается это для того, чтобы избавиться от так называемых турбоям. Последние возникают от того, что на низких оборотах вращения, двигатель не может получить достаточного количества воздуха. Это в свою очередь не даёт двигателю развить максимальной мощности.
Отметим, что MGU-H и MGU-K заряжают один аккумулятор.
Отличие силовых установок
Регламент Формулы-1 гласит, что у всех болидов должны быть одинаковые двигатели, точнее, с одинаковыми техническими характеристиками. Однако суть в том, что данные силовые установки собирают разные производители, и вот здесь могут быть свои нюансы. Для сравнения были взяты силовые установки с болидов Mercedes и Red Bull.
В первом случае используется силовой агрегат от Mercedes, во втором — Honda. Какими бы одинаковыми не были элементы силового агрегата того или иного производителя, разница бывает существенная.
И это доказала нам гонка в Австрии, где двигатели от Mercedes имели преимущество над двигателями Honda в 20 лошадиных сил. Кажется, что для двигателя, мощностью в 1000 лошадиных сил 20 лошадок? Но если верить эксперту, который проводил исследование, то это составляет 0.
3 секунды на круге, а это очень много для двух претендентов на чемпионство. Но с этим можно было мириться, если бы не одно «Но» — топливо.
Как мы знаем, с недавнего времени дозаправки в Формуле-1 запрещены, а значит, бак заправляется со старта и до финиша. Чем больше топлива, тем больше вес болида, а значит развить максимальную мощность будет труднее. Это значит, что двигатели Honda более прожорливее, чем Mercedes.
Опять же, берём в пример Гран-при Австрии, где Ферстаппен и Хэмилтон использовали свой двигатель в одном режиме, но на финише у Льюиса оказалось 10 кг. топлива, у Ферстаппена бак был пуст.
Все ведётся к тому, что если бы болиду Mercedes нужно было увеличить мощность, то недостаток топлива не помешал бы это сделать, в отличии от Макса.
Загрузка...
