Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Формула 1 двигатель характеристики


Турбореволюция! Как устроены моторы 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.

Formula 1

Параметры болидов формулы один, их размеры и массы контролируется техническим регламентом, цель этой статьи описать различные конструкции, технологии, цены и детали используемые в болидах формулы один.

Как работает чудо-мотор «Формулы-1»

   Технический прогресс в гонках полностью уничтожил романтические мечты о «гаражных» командах и создании революционных болидов гениальными энтузиастами без кучи магистерских степеней в резюме. Теперь даже бедные конюшни обладают бюджетом от 100 миллионов долларов и открывают отделы инженерных разработок на несколько десятков человек.

 Моторные департаменты «Феррари», «Рено» и «Мерседеса» превратились в огромных технологических монстров. Немецкие производители уже продвинули индустрию вперед, недавно объявив о скором достижении мощности в 1000 л.с. и установке нового рекорда тепловой эффективности на уровне более 50% (у обычных легковых автомобилей — 25-30%).

Актуальная силовая установка состоит из нескольких составляющих частей:

  1. – двигатель внутреннего сгорания;
  2. – турбина (с компрессором и нагнетателем, конечно);
  3. – две системы рекуперации энергии MGU-K и MGU-H;
  4. – блок контролирующей электроники;
  5. – батарея.

  Турбину - неспроста вернули в «Формулу-1» после двадцатилетнего запрета: в 2014 году вместе с новым регламентом силовых установок начал действовать и лимит на расход топлива в 100 кг на гонку. Он означал снижение количества сжигаемого горючего в цилиндре двигателя и, соответственно, уменьшение мощности и скорости. Чтобы не допустить замедления болидов, командам снова позволили компенсировать снижение используемого объема топлива повышением плотности смеси с помощью турбонаддува.

   Блок MGU-K или рекуператор кинетической энергии разрешили к использованию еще в 2009 году (тогда он назывался KERS). Он подключается к тормозной системе болида, активируется при нажатии соответствующей педали и переводит энергию вращения колес в электрическую, заряжая ею батареи. Затем пилот использует заряд для разгона — вот только вплоть до 2014 года технология не отличалась особой эффективностью. Регламент как раз и пересмотрели к 2014 году специально для повышения роли гибридных систем в силовых установках.

  Тогда же ввели использование еще одного рекуперирующего блока — MGU-H. Он работает уже не с кинетической энергией, а с потоком выхлопных газов, чье тепло и преображает в электричество. Эту систему можно назвать ключевой для современных болидов, ведь двигатели внутреннего сгорания практически достигли потолка развития.  Грамотное использование гибридной составляющей дает 20-30 дополнительных км/ч на прямой и позволяет экономить топливо при разгоне на низких передачах. 

   В то же время на рекуператор тепловой энергии выпадает большая постоянная нагрузка — и успех силовой установки напрямую зависит от разработки эффективного охлаждения. Именно со сложной конструкцией и связаны почти все проблемы мотористов современной «Формулы-1». «Хонда» сперва два сезона мучилась с перегревом из-за неправильного расположения рекуператора относительно двигателя внутреннего сгорания, а теперь не может нащупать оптимальную схему распределения полученной энергии по фазам разгона на прямых. «Рено» в свою очередь перестаралась в попытках догнать «Мерседес» по скорости и запорола надежность блока: в результате в последних трех Гран-при машины с французским двигателем сошли семь раз.

  Общие технические характеристики болида формулы один: (даные для сравнения, так как они у всех болидов разные и постоянно меняются, хотя и не значительно).

Разгон с места до 100км/ч 1.7 сек.

Разгон с места до 200км/ч 3.8 сек.

Разгон с места до 300км/ч 8.6 сек. Максимальная скорость около 340 км/ч Торможение со 100км/ч 1.4 сек и 17 метров дистанции. Торможение с 200 км/ч 2.9 сек и 55 метров дистанции. Торможение с 300 км/ч 4 сек Перегрузка пилота при торможении около 5G. Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.

Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300+ км/ч около 3000 кг.

   Главной особенностью болида формулы один несомненно является наличие огромной прижимной силы. Именно она позволяет проходить повороты на скоростях, недостижимых любым другим спортивным автомобилям. Здесь есть один интересный момент: многие повороты пилотам просто необходимо проходить на очень высокой скорости, когда прижимная сила позволяет держать болид на трассе, если же скорость сбросить, то можно вылететь с трассы так как прижимная сила будет недостаточна!

Прижимную силу создает набор аэродинамических элементов таких как: заднее антикрыло, переднее антикрыло, диффузор, итд. Переднее антикрыло, состоит из углеродного волокна и создает прижимную силу до 25% от всего болида формулы один.

Заднее антикрыло при собственном весе около 7 кг создает до 1000кг прижимной силы на высокой скорости, это около 35% всей прижимной силы болида F1.

В разные времена на болидах формулы один использовался различный объем двигателя, присутствовал и отсутствовал наддув, ограничения по оборотам и масса других ограничений, объединяло их лишь одно, огромная мощность до 1500 л/с на больших оборотах, до 22500 об/мин. В последнее время регламент поддерживает, путем различных ограничений, максимальную мощность около 850 л.с и обороты порядка 19500 об/мин.

Параметры одного из двигателей формулы один:

Диаметр цилиндра 98 мм Ход поршня 39.77 мм Объем 2400 см3 Длина шатуна 102 мм Диам. цилиндра / Ход поршня 2.46 Литровая мощность 314.6 лс/л Максимальный крутящий момент 290 Nm при 17000 об/мин Ср. скорость поршня 22.5 м/с Ускорение поршней около 9000G на 19000 об/мин Давление в форсунках около 100 бар

Макс. мощность 755 л.с 19250 об/мин

 

  

Массы некоторых деталей двигателя и параметры

• Поршень 220 г • Кольца в комплекте 9 г • Поршневой палец в сборе 66 г • Шатун 285 г • Сам двигатель весит 95 кг • Ср. эффективное давление в камере сгорания при Макс. моменте 15.18 bar • Ср. эффективное давление в камере сгорания при Макс. мощности 14.63 bar • Максимальная нагрузка на поршневой палец 3133 кг.

• Максимальная нагрузка на постель коленвала 6045 кг.

Выхлопная система Каждой команде формулы один необходим некоторый запас различных коллекторов выпускной системы для перенастройки двигателя под различные трассы.

Почему новыми технологиями все недовольны?

Как ни странно, современные гибридные двигатели с первого же сезона попали в тайфун критики. Среди негодующих оказались и фанаты, и команды, и гонщики, и производители — каждый напирал на что-то свое. 

Но на самом деле всех раздражают не совсем двигатели, а доминирование «Мерседеса», основанное на преимуществе в силовых установках. Немцы произвели лучшие агрегаты еще в 2014 году и заслуженно побеждали четыре сезона подряд — из-за сложной конструкции моторов (и MGU-H в том числе) у конкурентов никак не получается ликвидировать отставание от лидера. 

Трансмиссия

В машинах Формулы 1 использование автоматических коробок запрещено Используются полуавтоматические последовательные коробки передач Имеется 7 передних и 1 задняя передача Пилот переключает передачу за 1/100 секунды

Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км. На сезон хватает 10 коробок, включая тесты. В комплект входит несколько комплектов шестеренок.

 

Коробка передач болида формулы один самым непосредственным образом соединена со сцеплением, выполненым из карбона. Сцепления выпускают две компании, AP racing и Sachs, которые создают их таким образом, что они могут выдерживать температуры близкие к 500 градусам. Сцепления являются электрогидравлическими элементами и имеют вес от 1.5кг. Каждое переключение скорости выполняется за 20-40 милисекуд и регулируется компьютером. Пилоты болидов не пользуются сцеплением вручную, теряя тем самым время и позволяя двигателю совершать холостые обороты (как это в обычных машинах, без автоматической коробки передач), а просто нажимают рычажок за рулем, для перехода к следующей скорости, сам же процесс полностью лежит на компьютере. Коробки передач создаются так, чтобы механики могли легко менять настройки. Так полная перестройка передаточных чисел коробки передач занимает около 40 минут в боксах.

Шины и диски

Диски весят около 4 килограмм и сделаны из магниевого сплава, каждый стоит около 10000 $ Дорожный размер передних шин: 245/55R13; Диаметр передних: 655 мм; Ширина передних: 325 мм; Дорожный размер задних шин: 325/45R13; Диаметр задних: 655 мм; Ширина задних: 375 мм; Рабочая температура около 130 градусов Стоимость одной шины около 800$

На сезон нужно 720 штук.

 Тормоза болида формулы 1 Диски тормозов уже многие годы изготовляют из углеродного волокна, на производство одного диска может затрачиваться до 5 месяцев. Температурный режим до 1000 с цельсия Вес 1.4 кг.

При всех достоинствах тормозов из углеродного волокна, в последнее время все чаще применяют керамические тормозные диски, имеющие лучшие характеристики как торможения, стабильности при нагреве, так и долговечности. Современные керамические тормозные диски команды Ferrari, за одну гонку теряют 1 мм своей толщины. В то время как ранее при использовании других материалов износ составлял 4 и более мм!

Рычаги передней подвески:

Изготовлены из титана и углепластика.

Топливный бак:

Изготавливается из прорезиненной ткани, подкрепленной кевларом Имеет объем свыше 200 литров Расход топлива – 75 л/100 км 

Монокок

Монокок это основа болида F1, на которую крепятся все его части и детали. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона и как и большинство деталей стоит недешево 115000$  

Сиденье пилота:

Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна.

Руль

Руль болида формулы один совмещает в себе приборную панель (дисплей по центру), органы управления, также позволяет изменять многие настройки болида прямо по ходу движения. Выполнен из углеродного волокна, для каждого пилота индивидуально по анатомическому строению. 

Page 2

    Автоспорт - стиль жизни или просто тяга к непреодолимой жажде скорости и адреналину. 

    Мировые чемпионаты автогонок, представленные по категориям и включающие в себя командные достижения, инновационные технологии, применяемые при создании и проектировании гоночных автомобилей, их характеристики не оставят никого равнодушным. Скоростные трассы Формулы-1, пустынные дюны Дакара, захватывающие автомобильные гонки Ле-Мана на выносливость, история создания шоссейно-кольцевых гонок среди кузовных автомобилей WTCC и DTM, характеристики гоночных автомобилей WRC на базе серийных и многое другое.

Современные двигатели «Формулы-1» – лучшие в истории. Но ими все равно недовольны

Критики ошибаются.

Технический прогресс в гонках полностью уничтожил романтические мечты о «гаражных» командах и создании революционных болидов гениальными энтузиастами без кучи магистерских степеней в резюме. Теперь даже бедные конюшни обладают бюджетом от 100 миллионов долларов и открывают отделы инженерных разработок на несколько десятков человек.

С двигателями почти та же история: моторные департаменты «Феррари», «Рено» и «Мерседеса» превратились в огромные технологичные монстры — но, как оказалось, не зря. Немецкие производители уже продвинули индустрию вперед, недавно объявив о скором достижении мощности в 1000 л.с. и установке нового рекорда тепловой эффективности на уровне более 50% (у обычных легковых автомобилей — 25-30%). Пока что революционную производительность выжали на стендовых тестах, однако инженеры «Мерседеса» обещают перенести разработки в боевые условия — и тогда болиды «Формулы-1» официально станут самыми крутыми в истории человечества.

Как работает чудо-мотор

Актуальная силовая установка состоит из нескольких составляющих частей:

– двигатель внутреннего сгорания; – турбина (с компрессором и нагнетателем, конечно); – две системы рекуперации энергии MGU-K и MGU-H; – блок контролирующей электроники;

Турбину неспроста вернули в «Формулу-1» после двадцатилетнего запрета: в 2014 году вместе с новым регламентом силовых установок начал действовать и лимит на расход топлива в 100 кг на гонку. Он означал снижение количества сжигаемого горючего в цилиндре двигателя и, соответственно, уменьшение мощности и скорости. Чтобы не допустить замедления болидов, командам снова позволили компенсировать снижение используемого объема топлива повышением плотности смеси с помощью турбонаддува.

Блок MGU-K или рекуператор кинетической энергии разрешили к использованию еще в 2009 году (тогда он назывался KERS). Он подключается к тормозной системе болида, активируется при нажатии соответствующей педали и переводит энергию вращения колес в электрическую, заряжая ею батареи. Затем пилот использует заряд для разгона — вот только вплоть до 2014 года технология не отличалась особой эффективностью. На высоких скоростях использование небольшой «подпитки» от KERS не имело особого значения, пока большая часть тяги создавалась именно двигателем внутреннего сгорания, еще не ограниченного серьезными топливными лимитами. Регламент как раз и пересмотрели к 2014 году специально для повышения роли гибридных систем в силовых установках.

Тогда же ввели использование еще одного рекуперирующего блока — MGU-H. Он работает уже не с кинетической энергией, а с потоком выхлопных газов, чье тепло и преображает в электричество. Эту систему можно назвать ключевой для современных болидов, ведь двигатели внутреннего сгорания практически достигли потолка развития. Получить ключевое преимущество благодаря исследованиям бензиновых агрегатов стало практически невозможно, а грамотное использование гибридной составляющей дает 20-30 дополнительных км/ч на прямой и позволяет экономить топливо при разгоне на низких передачах. Внимательное изучение динамики потери скорости и позиций после отказа MGU-H во время Гран-при убеждает в огромном значении блока для работы современного болида.

В то же время на рекуператор тепловой энергии выпадает большая постоянная нагрузка — и успех силовой установки напрямую зависит от разработки эффективного охлаждения. Именно со сложной конструкцией и связаны почти все проблемы мотористов современной «Формулы-1». «Хонда» сперва два сезона мучилась с перегревом из-за неправильного расположения рекуператора относительно двигателя внутреннего сгорания, а теперь не может нащупать оптимальную схему распределения полученной энергии по фазам разгона на прямых. «Рено» в свою очередь перестаралась в попытках догнать «Мерседес» по скорости и запорола надежность блока: в результате в последних трех Гран-при машины с французским двигателем сошли семь раз.

Гибридам принадлежит рекорд скорости в «Формуле-1»

«Рено» уже не в первый раз сталкивается с капризами турбированных агрегатов: в 80-х их болиды часто лидировали на половине дистанции и затем сходили из-за отказа моторов. Французские машины быстро заработали славу «желтых чайников» за неукоснительное следование высказыванию старика Энцо Феррари об «аэродинамике, которой занимаются лишь те, кто не умеет строить двигатели» – но, справедливости ради, такой была вся первая турбоэра. Мощность установок стартовала с 500 л.с. и быстро добралась до умопомрачительных квалификационных спецификаций в 1300 л.с. (самым жутким был четырехцилиндровый агрегат «БМВ» 1986 года, развивающий мощность 1430 л.с.). Как раз тому времени принадлежит неофициальный рекорд скорости «Формулы-1» авторства Жиля Вильнева, когда канадец на болиде «Феррари» без антикрыльев выжал 420 км/ч на взлетно-посадочной прямой аэропорта и победил истребитель «Старфайтер». В Гран-при же никто не разгонялся быстрее 350 км/ч.

Все закончилось в 1988 году: конструкторы уделяли больше внимания мощности, чем безопасности, и потому ФИА запретила использование турбонаддува, стараясь обуздать скорость болидов. Однако у современных гибридов нет проблем с защитой гонщика от возможных травм, и они побили официальный рекорд скорости уже в прошлом году силами «Уильямса» и Валттери Боттаса, установив результат в 372,5 км/ч на Гран-при Мексики. При этом двигатели еще не реализовали свой потенциал, а значит, самая быстрая эпоха «Формулы-1» еще впереди.

Гибриды обходятся дешевле старых «атмосферников»

Любая ностальгия по старым десятицилиндровым моторам с их дешевизной и простотой неизбежно сталкивается с суровой реальностью. Например, ее с лихвой можно отыскать в откровениях четырехкратного чемпиона мира Алена Проста, владевшего конюшней «Формулы-1» с 1997 по 2001 год.

«Я знал, как управлять командой. Но у меня был бюджет в 40 млн евро, 30 из которых уходили в «Пежо» за двигатели, а в 2001 году наступил кризис. Из-за этого я не мог пригласить в команду специалистов, с которыми хотел работать — они требовали в три-четыре раза больше, чем мы были способны заплатить. В то же время мы не получали абсолютно никакой поддержки от «Пежо» – хотя за год использовали 40 моторов».

Сорок далеко не лучших (а значит, и не самых дорогих) французских двигателей прошло через конюшню-аутсайдер всего за сезон. Страшно даже представить, во сколько обходились агрегаты «Мерседес» или «БМВ» тех лет.

Однако при таком уровне затрат «Прост» за весь период своего существования трижды побывал на подиуме и 16 раз набрал очки, так что команду нельзя обвинить в бездарном разбазаривании денег. Нехитрые подсчеты раскрывают космический размер относительных затрат на двигатели в виде 75 процентов бюджета. На разработку болида и зарплату пилотов с прочим персоналом оставалось всего 10 млн евро — в то время как один мотор хоть и обходился «всего» в 750 000, но серьезно проигрывал конкурентам и не окупал ни единого потраченного цента.

Для сравнения, комплект современных силовых установок для двух болидов на весь сезон, по словам президента ФИА Жана Тодта, стоит 18 млн евро. То есть примерно по 2,25 млн за штуку — ведь по регламенту в 2017 году можно было использовать четыре двигателя за год без штрафов (и, понятное дело, дополнительных расходов). Да, в пересчете на один экземпляр современные агрегаты выходят втрое дороже, но и в пять раз эффективнее — а эффективность затрат всегда была важна для «Формулы-1».

В то же время самый маленький бюджет в 2017 году по данным издания Autosport находился на уровне 110 млн евро — то есть теперь главные бедняки серии тратят на двигатели лишь 16,3 процента бюджета (а «Прост» тратил бы 45 процентов). То есть у команд объективно появилось больше средств на разработку болидов и приглашение талантливых гонщиков. Обвинения в дороговизне современных двигателей выглядят просто смешно и лицемерно — особенно по сравнению со «старыми добрыми временами».

Почему новыми технологиями все недовольны?

Как ни странно, современные гибридные двигатели с первого же сезона попали в тайфун критики. Среди негодующих оказались и фанаты, и команды, и гонщики, и производители — каждый напирал на что-то свое. Публика и пилоты громили новый звук, сравнивая свист работающей турбины с неисправным пылесосом, команды ругались на цены гибридных двигателий, быстро окрестив их самой дорогой техникой в истории «Формулы-1», а производители жаловались на убыточность разработок и трудный перенос технологий в серийные модели.

Но на самом деле всех раздражают не совсем двигатели, а доминирование «Мерседеса», основанное на преимуществе в силовых установках. Немцы произвели лучшие агрегаты еще в 2014 году и заслуженно побеждали четыре сезона подряд — из-за сложной конструкции моторов (и MGU-H в том числе) у конкурентов никак не получается ликвидировать отставание от лидера. Потенциальные новички видят ситуацию в гонках и не хотят ввязываться в «Формулу-1», ведь риск повторить неудачный путь «Хонды» слишком велик. К тому же, застывший статус-кво не раз приводил к унылым и предсказуемым заездам по «моторным» трассам, приводя в бешенство болельщиков.

Недовольство сложившейся ситуацией и привело к ностальгии по «старым добрым временам» и желанию отменить гибридную составляющую современных двигателей — блоки MGU-H всего лишь стали раздражающим символом не самой зрелищной эры.

От гибридов никто не откажется

Будущее не остановить — и оно уже совсем рядом. По данным исследований журнала Applied Energy, затраты на приобретение и обслуживание электрокаров в Японии, Великобритании и некоторых регионах США оказались примерно на 10 процентов ниже использования традиционных машин с двигателями внутреннего сгорания — причем в основу для расчетов легла статистика 2015 года. Гибриды же обходятся еще в среднем на 2-3 процента дешевле, причем покупатели этих моделей не получают субсидий по правительственным программам. По мнению журнала, спрос на электромобили уже превышает предложение, а к 2019 году их продажи оставят позади рынок дизельных машин. По прогнозам автопроизводителей, в первой половине 2020-х годов электрокары станут выгоднее бензиновых машин без субсидий — а до тех пор самыми эффективными для кошелька авто останутся гибриды.

Тем временем, некоторые страны уже постепенно задумываются о полном отказе от традиционных двигателей внутреннего сгорания. Открыл новую эпоху французский «антинефтяной» законопроект, запретивший добычу нефти и газа с 2040 года – и бензиновые, и дизельные машины тоже попали под государственный банхаммер. Аналитики прогнозируют принятие похожих законов на территории большинства стран ЕС уже в ближайшее время — различаться могут только даты «дедлайна».

В таких условиях любым компаниям в сфере автомобилестроения уже невыгодно вкладывать средства в развитие и производство обычных атмосферных двигателей, какими бы мощными они ни были. Дело не только в интересах «Феррари» или «Мерседеса» – каждый желающий работать в Европе вынужден перестраиваться прямо сейчас, в импровизированный «переходный период» с одинаковым отношением ко всем трем технологиям.

«Формула-1» не только бросается громкими лозунгами об экологичности, но и придерживается основных трендов, чтобы не растерять всех участников и зрителей. Именно потому можно не ждать от нового регламента 2021 года отмены гибридной составляющей: даже если ФИА захочет это провернуть, производители будут отстаивать рекуперирующие блоки до конца или в самом деле уйдут в другие гоночные серии (например, электрическую «Формулу-Е»). Просто в машиностроении наступает свой период типа «меняйся или умри», и потакание ностальгии ретроградов точно не приведет «Ф-1» к славе и процветанию.

Фото: globallookpress.com/imago/Crash Media Group, David G. Mcintyre; Gettyimages.ru/Mike King, Michael Cooper, Harold Cunningham; globallookpress.com/picture alliance/Hoch Zwei; Gettyimages.ru/Sean Gallup

Турбореволюция! Моторы Формулы-1 2014 года — DRIVE2

Турбореволюция! Моторы Формулы-1 2014 года

Практически каждая модель автомобиля в новом кузове хоть на немного, но все же больше предыдущего!А вот моторы наоборот, — с каждым разом все больше уменьшают и наделяют новыми технологиями и разработками …

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

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.

Опыты Audi c электрическим приводом компрессора.

Схема системы electric biturbo. Нетрудно догадаться, что за принудительное дыхание в первые секунды разгона в опытном движке отвечает турбина, приводимая в действие мощным электромотором. Насколько именно мощным? Секрет. Установлен этот электрокомпрессор последовательно с обычным турбонаддувом, причём уже после него и радиатора промежуточного охлаждения воздуха

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 Формулы 1 2014 года устройство и технические характеристики

С сезона 2014 года из Формулы 1 уходит время атмосферных двигателей V8 2.4, которые активно использовались с 2006 года. Теперь на смену им придут двигатели объемом лишь 1,6 литров. Но если в обычном применении это рядовые «четверки», то здесь это малолитражные «шестерки», оснащенные одиночным турбонадувом с высокой производительностью. Да и что касается частоты вращения коленвала, то здесь тоже довольно внушительные показатели – лимитатор срабатывает на 15 000 об/мин. Также эти двигатели оснащены системой двойной рекуперацией, которая помимо кинетической энергии, способна утилизировать и энергию выхлопных газов. В этом двигателе турбина соединяется с генератором. По этой причине в названии отсутствует буква «К», теперь он называется ERS.

Предыдущие двигатели Формулы-1 развивали мощность около 760 л.с. Новые моторы 2014 года будут развивать мощность около 600 лошадиных сил, заявляет компания Renault. И дополнительно 160 лошадиных сил буде добавлено на системах ERS. Общая сумма мощности  силовой установки будет сопоставима с прошлыми версиями.

С нового сезона мгновенный расход топлива двигателя Формулы-1 не должен превышать 100 кг/час, и за всю гонку суммарное количество топлива ограничено 100 кг. Ранее максимальный расход не был регламентирован и суммарный запас топлива тоже не был лимитирован, но как правило в бак помещалось приблизительно 160 кг топлива. Поэтому теперь инженерам команд придется поломать голову на настройку системы рекуперации и подобрать для этого определенную систему.

У Мерседеса двигатель общим видом напоминает своих «собратьев». Характерной чертой является единственный турбокомпрессор, который расположен сзади цилиндров. Такая компоновка продиктована требованиями: раньше на болидах разрешалось использование двух выхлопных патрубков, но теперь позволено использовать только один, причем он должен применяться так, чтобы поток выхлопных газов никаким образом не создавал аэродинамического эффекта. По этой же причине запрещается использовать какие-либо дополнительные кузовные элементы, располагая их за выхлопом, для направления выхлопных газов.

Следует обратить внимание на колпак сверху этого бензинового двигателя. Это одна из наиболее важных проблем, над которой поломали головы разработчики. Под довольно небольшой кузов болида нудно каким-то образом разместить крупный интеркулер, нужный для охлаждения воздуха на впуске. Как говорят многие инженеры, в новых болидах общая площадь разных радиаторов ощутимо увеличится, и поэтому их правильное размещение станет одним из основных моментом для достижения наибольшей эффективности.

Если ранее от систем KERS было разрешено получать максимальную мощность равную 60кВт (81 л.с.) за 6,7 секунд, то сейчас лимит увеличили до 120 кВт (соответственно 162 л.с.) и эту мощность можно развить за 33 секунды на каждом круге. Также французские инженеры уточняют, что если ранее поломка «керса» обходилась гонщику лишними 0,3 секундами на круг, то сейчас полмкА гибридной части болида практически оставит автомобиль за пределами какой-либо борьбы.

В сезоне 2014 года в Формуле 1 будут использоваться двигатели от трех поставщиков: Lotus, Red Bull и Toro Rosso. Команды MCLaren, Mercedes, Williams и Force India, возлогают свои надежды на двигатель Mercedes-Benz PU106A Hybrid. Что касается болидов Ferrari, то в них будет установлен двигатель Ferrari 059/3. Этот же мотор будет использоваться в болидах Sauber и Marussia. В «живую» пока творение итальянцев не показывали, но уже кое-что о нем, все-таки известно, также как и о двигателе Mercedes. Но самые полные данные о новом моторе сообщила французская компания.

В новой силовой установке расположено два мотор-генератора, которые способны вырабатывать ток, а также работать в роли электрического двигателя. Первый из них называется MGU-K. Он соединяется с коленвалом ДВС и набирает энергию во время торможения и отдает ее высоковольтному накопителю. Во время разгона двигатель складывает свою мощность с мощностью основного двигателя. Эта добавка лимитируется по регламенту в 120 кВт. Существую еще ограничения по количеству энергии, которая может быть собрана на одном круге, что между прочим, в десять раз больше, чем было разрешено в 2013 году предыдущему типу двигателя.

MGU-H -  наиболее интересное устройство в новом болиде. Теперь это электрическая машина, которая сидит на валу турбокомпрессора. При этом она может работать в обе стороны: вырабатывать энергию из выхлопных газов, и также раскручивать турбокомпрессор, с целью сокращения турболага. И в отличие, от системы MGU-K, правила не ограничивают величину потоков энергии. Это дает большие возможности инженерам по управлению балансом энергии в автомобиле. Если учитывать работу MGU-K и ДВС, суммарная энергия машины может перемещаться по семи направлениям.

Устройство двигателей Формулы-1 2014 года

 

Во время торможения блок MGU-K перемещает энергию, полученную от колес в аккумулятор. Кстати вес батареи, теперь тоже лимитирован и составляет от 20 до 25 кг. Поэтому разработчикам потребовалось более мощная система, способная развить около 6 кВт на один килограмм веса машины. Скорее всего здесь будут установлены суперконденсаторы. Другая фаза – выход из торможения. Здесь батарея отдает свою энергию в блок MGU-H, и он быстро развивает максимальные обороты турбокомпрессора. Дале происходит ситуация обгона. В этом случае и MGU-H  и батарея поставляют энергию для MGU-K, развивающему пиковую скорость и ускоряющему болид. Во время обычного ускорения запас энергии в батарее не изменяется, но при этом происходит передача энергии системе MGU-K от MGU-H.

В этой презентации двигатель от Ferari 059/3 показан только в анимационном виде, но этого достаточно чтобы убедиться, что в общих чертах он копирует силовые установки Рено и Мерседеса. В том числе и в плане двойной рекуперации. Разработчики Farrari, здесь выступают вместе с сотрудниками компании Shell. И они не однократно повторили, что новые агрегаты должны не только приблизиться по аппетиту к гражданским установкам, но и стать более долговечными и надежными. Тем более, сто  по новому регламенту один гонщик может воспользоваться только пятью двигателями за сезон, а не восемью, как было раньше.

Следует напомнить, что обыкновенные «керс» был введен под предлогом помощи автомобильной индустрии в качестве технологии для сохранения экологии и окружающей среды. С целью того, чтобы на болидах проверялись технологии и идеи, которые потом нашли бы свое применение в обыкновенных автомобилях. В этом направлении новый регламент стал довольно заметным шагом. Болиды в году были просто вынуждены стать более экономными, а способ сделать их экономичнее – использование новой уникальной гибридной установки. Вполне возможно, что скоро, что-то подобное появится на серийных автомобилях городского типа. Хотя можно сказать, что это уже постепенно происходит. Для этого достаточно вспомнить опыты компании Audi с электроприводом компрессора. От таких технологий недалеко и до утилизации выхлопной энергии ( такие турбогенераторы уже предлагались в различное время, но на получили развития)   и объединения таких систем в единый комплекс.

BMW и Honda. Турбо-монстры Формулы-1 80-х — Сообщество «Formula 1 Club» на DRIVE2

Нельсон Пике на Brabham-BMW BT54 и Найджел Мэнселл на Williams-Honda FW10. Гран При Бельгии '85. Фото с сайта memoriaf1.blogpost.com

Двигатели болидов Формулы-1 80-х годов прошлого века отличались не только невиданными показателями мощности, но и разнообразием конструкций. Очень интересны пути, которыми достигали поставленных задач мотористы BMW и Honda. Почему именно они? Во-первых, не смотря на то, что философии этих компаний довольно схожи, построенные ими 1,5-литровые турбо-монстры отличались друг от друга кардинальным образом, а во-вторых, двигатели именно этих двух производителей чаще других называются самыми мощными в истории.

КРАТКИЙ ОБЗОР «ЗОЛОТОЙ ЭРЫ» ФОРМУЛЫ-1

Renault первыми решили пойти по альтернативному пути, выпустив на трассу болид оснащенный 1,5-литровым турбированным двигателем, в то время как все остальные использовали 3-литровые атмосферные моторы, но в итоге так и не завоевали ни одного титула. Первым чемпионом с турбо за спиной стал Нельсон Пике, выступавший за команду Brabham-BMW в 1983 году, а за год до этого Ferrari 126C2 (двигатель Ferrari 021 1.5 V6T) принесла своим создателям Кубок Конструкторов. Статистика говорит, что самыми успешными моторостроителями рассматриваемого периода можно считать Honda и TAG-Porsche, но объективно сравнить достижения разных конструкторов невозможно по той простой причине, что в Формуле-1 помимо двигателя многое зависит от шасси, шин и, само собой, пилотов. У Honda больше побед и поулов, но не стоит забывать, что 15 из них были добыты в легендарном 1988 году, в последний год перед запретом «турбо», когда их конкуренты не стали вкладывать средства в двигатели, сосредоточившись на создании «атмосферников» для следующего сезона (в котором мотор Honda все равно оказался лучшим) и чемпионат разыграли между собой гонщики McLaren – Айртон Сенна и Ален Прост, сильнейшая пара пилотов на тот момент (может быть даже в истории). Лучшими по соотношению Гран При/Победы стали V6 Porsche, разработанные немцами на деньги компании TAG, а их отставание по поул-позициям во многом обусловлено отсутствием специальных квалификационных версий двигателей. Кроме того, свои турбированные двигатели строили Alfa Romeo, Ford Cosworth, Hart, Motori Moderni, Zakspeed, но особых успехов они так и не добились.

BMW M12/13

BMW M12/13

После многочисленных побед BMW в кузовных гонках по обе стороны океана и Формуле-2 шеф спортивного отдела мюнхенского концерна Йохен Неерпаш решил, что пора бы покорить и вершину автоспорта. Причем, амбициозный Йохен хотел поставлять моторы команде McLaren уже в 1980-м году, но руководство BMW ответило отказом. Неерпаш решил не только уйти, но и унести все секреты во французскую компанию Talbot. Его приемник, Дитер Штапперт, узнав об этом, все-таки уговорил верхушку BMW не передавать документацию во Францию, а заняться-таки собственной формульной программой. BMW заключило сделку с Brabham.

Работу над мотором возглавил Пауль Роше. За основу был взят серийный блок от 4-цилиндрового мотора M10, который был разработан еще в 1961-м году бароном Алексом фон Фалькенхаузеном, постоянно модернизировался и устанавливался на многие модели марки вплоть до конца 80-х. Этот ход был очень важен с коммерческой точки зрения, рекламная кампания BMW того времени гласила: «Точно такой же, как может купить каждый из вас». Еще в 72-м году был создан мотор M12/7 – спортивная версия M10, с четырьмя клапанами на цилиндр и смазкой с сухим картером. С этим 2-литровым двигателем баварцы вместе с командой March 6 раз выигрывали чемпионат Формулы-2, а в 77-м оснастили его турбонаддувом и установили в BMW 320 Turbo Группы 5, бросив вызов Porsche 935s. Таким образом, у команды Роше была отличная база для вхождения в Формулу-1.

Мотор M12/13 появился 13 октября 1980 года, а в середине июля 1981-го, установленный на Brabham BT50, дебютировал на тренировке Гран При Великобритании.

Полный размер

Нельсон Пике в кокпите Brabham-BMW BT50. 1981 год. Фото с сайта mpower.by

Примечателен тот факт, что блоки цилиндров в течение 100 тысяч километров проходили обкатку, затем с них удалялось около 5 кг путем срезания ребер жесткости и переформирования некоторых каналов для охлаждающей жидкости. Далее полировались стенки цилиндров, устанавливался стальной кованый коленвал, кованые алюминиевые поршни фирмы Mahle с титановыми шатунами (вес поршня в сборе – 365 г), картер из магниевого сплава. На чугунный блок устанавливалась алюминиевая головка с мотора Ф-2.

Поначалу дела у Brabham-BMW шли не лучшим образом. Полноценный дебют отложили на сезон 1982 года, но на первом этапе, не смотря на 2 и 4 стартовые места, оба гонщика «Брэбэм» гонку не закончили. На несколько следующих Гран При команда вообще отказалась от турбированных агрегатов, доверившись проверенному Cosworth, из-за чего даже произошел скандал, едва не закончившийся разорванным контрактом. Был найден компромисс: несколько этапов Нельсон Пике пилотировал BT50 с мотором BMW, а Рикардо Патрезе BT49D с Cosworth. Но затем Пике выиграл гонку в Канаде и в команде решили сосредоточиться на доводке нового мотора, хотя в оставшихся гонках сезона пилоты Brabham увидели клетчатый флаг всего четыре раза на двоих. Кропотливая работа по доводке мотора, в первую очередь над потоками горючей смеси в камере сгорания, принесла свои плоды. В следующем году Нельсон Пике выигрывает чемпионат, буквально уведя победу из под носа Алена Проста на Renault в последней гонке сезона. По иронии судьбы Прост сошел из-за отказа турбокомрессора. Отдельно стоит упомянуть, что BMW совместно с Winterschall первыми стали использовать топливо на основе толуэна, наследие «Люфтваффе» времен Второй мировой. Оно давало прирост мощности без ущерба надежности и позволяло вписываться в регламентируемое октановое число.

Полный размер

Brabham BT52, оснащенный двигателем BMW M12/13. Чемпионский болид 1982 года. Рисунок с сайта www.johnywheels.com

Отстоять титул не удалось. Brabham BT-53 была быстрейшей машиной чемпионата, Пике ни разу не финишировал ниже 6-го места… если удавалось добраться до финиша. McLaren-TAG-Porsche были куда надежней и чемпионство разыграли между собой Прост и Лауда. 1985-й оказался еще более неудачным – всего одна победа и одно второе место. В 1986 конструктор Brabham Гордон Марри создал революционное сверхнизкое шасси BT-55, под которое разработали специальную версию мотора с углом наклона головки 72° (M12/13/1). Но машина оказалось неудачной, к тому же возникли проблемы с охлаждением. Как следствие, мотор уступал в мощности предыдущей модификации, клиентская версия которой, подготовленная швейцарцем Хайни Мадером, в том сезоне поставлялась командами Benetton и Arrows. Именно гонщик Benetton Герхард Бергер на Гран При Мексики принес M12/13 последнюю победу, а во время Гран При Италии установил рекорд по максимальной скорости – 351 км/ч. К тому времени Штапперта у руля BMW Motorsport заменил Вольфганг-Петер Флор, намеревавшийся создавать шасси самостоятельно. Эта идея оказалась провальной и в совете директоров приняли решение свернуть программу. Партию оставшихся M12/13/1 отдали Brabham, а 38 моторов M12/13 и комплектующие к ним продали компании Megatron, которая оснащала ими болиды Arrows и Ligier до конца 1988 года.

Технические характеристики BMW M12/13Компоновка: рядный, 4-цилиндровый.Рабочий объем: 1499 см3.Диаметр цилиндра: 89,2 мм.Ход поршня: 60 мм.Число клапанов: 16.Диаметр впускных клапанов: 35,8 мм.Диаметр выпускных клапанов: 30,2 мм.Турбокомпрессор: KKK (Kuhle, Kopp und Kausch), корпус из углепластика.Степень сжатия: 6,7 – 7,5 в зависимости от модификации.Максимальное частота вращения коленвала: 11500 об/мин.Система питания: впрыск топлива во впускные патрубки Kugelfischer с электронным управлением Bosch, электронный ТНВД Bosch для пуска, механический топливный насос Lucas.Зажигание: электронное бесконтактное Bosch.Система смазки: с сухим картером, масло Castrol V-353.Охладитель наддувочного воздуха: Behr.Масса двигателя с теплообменником: 165 кг

HONDA-RA16X

Honda RA-168E

Не смотря на то, что Honda уже добивалась определенных успехов в Формуле-1 60-х годов, их в то время в первую очередь ассоциировали с мотоциклами. Возвращаясь в автоспорт, японцы решили начать с Формулы-2, где в 70-х лучшими были моторы BMW, а уже потом перейти на следующую ступень. После того, как в 1981 году Джефф Лиз на болиде Ralt-Honda стал Чемпионом Европы в Ф-2, конструкторский штаб под руководством Китамото приступил к разработке двигателя с турбонаддувом для «Королевы автоспорта».За основу был взят проверенный V-образный 6-цилиндровый силовой агрегат RA-263 Формулы-2. Угол развала в 80° достался мотору в наследство от 4-тактного мотоциклетного CX500. Интересно, что такой же угол выбрали только инженеры Porsche при проектировке своего TTE PO1, но в их случае он диктовался компоновочными требованиями конструкторов шасси McLaren. Блок цилиндров отливался из чугуна, а головки – из алюминиевого сплава, широкое применение получил магний (картер и крышка головки цилиндров). Александр Мельник в статье «Завистливые боги» говорит, что поршни противоположных цилиндров находились на одной шейке коленчатого вала, а вспышки в цилиндрах, находящихся под одной головкой, происходили одновременно. Последняя техническая особенность показалась мне очень интересной, но, увы, в других источниках мне не удалось найти какого-либо подтверждения этой информации, впрочем, как и опровержения. Ведь для такой схемы требовалась уникальная конструкция коленвала, который в V6 и без того было проблемно уравновесить. Рискну предположить, что одновременные вспышки в трех цилиндрах лучше раскручивали турбину, создавая более высокое давление во впускном коллекторе. В любом случае, известно, что двигатель «Хонды» порождал сильные вибрации, что требовало определенной сноровки в управлении. Например, Айртон Сенна, впервые опробовав японский мотор на тестах, вернулся в боксы после одного круга, считая, что тот неисправен.

В Honda свели к минимуму закупку комплектующих у сторонних фирм, в отличие от своих европейских конкурентов, вовсю сотрудничавших с Mahle, Götze, Bosch, Kugelfischer, Lucas, Magnetti Marnelli и другими именитыми фирмами. Японцы самостоятельно выпускали детали цилиндропоршневой группы, системы зажигания и впрыска топлива. Разработку турбокомпрессора патриотично доверили японской фирме IHI, в то время как остальные использовали изделия KKK и Garrett.

Spirit 201, оснащенный двигателем Honda RA163-E. 1983 год. Фото с сайта www.f1fanatic.co.uk

Первой ласточкой в 1983 году стал двигатель RA163-E, дебютировавший на болиде не хватавшей звезд с неба команды Spirit. Японцы выбрали довольно экстремальное отношение между диаметром цилиндра и ходом поршня – 90 x 39 мм (для сравнения: V6 Porsche – 82 x 47,3; V6 Ferrari – 81 x 48,4). В августе технический директор Honda Нобухико Кавамото заключил двухлетний контракт с командой Williams. В конце сезона на Гран При Южной Африки, в первой же гонке альянса Williams-Honda, чемпион ’82 Кеке Росберг финишировал пятым. Двигатель уступал конкурентам в мощности, надежности и экономичности, к тому же шасси FW09, применявшееся в 1984 году не обладало достаточной жесткостью. Тем не менее, Росберг победил на Гран При США ’84 (двигатель RA164E).

Новая версия мотора RA165E, появившаяся на трассах в середине 1985-го, имела уменьшенный до 82 мм диаметр и увеличенный до 47,2 мм ход поршня. Это позволило решить многие проблемы, поршень стал меньше греться, а эффективность сгорания топлива повысилась. Технический директор «Уильямс» Патрик Хэд решил проблемы с жесткостью, ведь монокок FW10 был полностью сделан из углеволокна (до этого широко применялся алюминий). К концу года мотор стал грозным оружием – Найджел Мэнселл и Кеке Росберг доминировали в последних гонках сезона. Многие считали его самым мощным в Формуле-1. Тем не менее, в инженерном штабе Honda и не думали расслабляться, тем более следующий год готовил новый вызов – объем топливных баков ограничивался 195 литрами.

Полный размер

Williams FW11B, оснащенный двигателем Honda RA167E-G. Чемпионский болид 1987 года. Рисунок с сайта www.khulsey.com

В начале 1986-го был готов RA166E-F, отличавшийся от предшественника новым блоком управления двигателя, позволявшим управлять режимами его работы по ходу гонки прямо из кокпита. Огромную работу над модернизацией компрессоров проделали специалисты IHI. Предположительно, именно тогда они внедрили сопловые аппараты изменяемой геометрии. Мэнселл и пришедший в команду Пике получили в свое распоряжение лучшие болиды того сезона Williams FW11, сразу ставшие ориентиром для соперников. Кубок конструкторов был завоеван с огромным преимуществом, но Чемпионство в личном зачете было упущено по ряду спортивных причин и проблем личностного характера – победа досталась Алену Просту на McLaren-TAG-Porsche. В 87-м Williams-Honda своего уже не упустили – 9 выигранных гонок и 12 поул-позиций в 16 Гран При (еще две победы и один поул японцам принес Айртон Сенна на Lotus-Honda). Интересно, что первый чемпионат мира для «Хонды» завоевал тот же человек, что и для BMW – Нельсон Пике (не смотря на то, что одержал в два раза меньше побед, чем напарник). Но продолжать сотрудничество с «Уильямс» в Honda не захотели, заключив контракт с McLaren и продолжив поставлять двигатели Lotus.

McLaren MP4/4, оснащенный двигателем Honda RA168E Айртона Сенны 1988 года. Один из самых успешных болидов в истории. Фото с сайта www.pinterest.com

Японцы не переставали вкладывать огромные средства в формульную программу. Например, в 87-м они подготовили несколько разных версий мотора, учитывающие особенности конкретных трасс, а для сезона 88-го проделали огромную работу над созданием RA168-E, последнего мотора с наддувом до возвращения турбо в 2014-м, подогнав конструкцию под ограничение давления наддува в 2,5 бара, параллельно работая над созданием нового V10 для сезона ’89. Плодами этой работы стали 15 побед и 15 поулов McLaren-Honda из 16 возможных в легендарном 1988-м.

Технические характеристики Honda RA166E-F (RA167E-G, RA168E)Компоновка: V-образный, 6-цилиндровый, угол развала 80°.Рабочий объем: 1494 см3.Диаметр цилиндра: 79 мм.Ход поршня: 50,84 мм.Число клапанов: 24.Турбокомпрессор: 2 турбокомпрессора IHI с керамическими крыльчатками и изменяемой геометрией соплового аппарата.Степень сжатия: 7,4 (RA167E-G – 8,2; RA168E – 9,4).Максимальное частота вращения коленвала: 12000 об/мин (RA167E-G – 13000; RA168E – 13500).

Система питания: программируемая электронная Honda Kikaki PGM FI, форсунки с изменяемым диаметром сопла.

Зажигание: бесконтактное Honda PGM IG (CDI).Система смазки: с сухим картером.

Масса двигателя: 146 кг (для RA168E).

МОЩНОСТЬ

Итак, кто же все-таки добился максимальных значений мощности? Этот вопрос довольно давно волнует не только любителей автоспорта. Дело в том, что в 80-х конструкторы предпочитали не распространять лишней информации, а в наше время, вспоминая былые достижения, могут немного и приукрасить. Кроме того, стоит понимать, что максимальной мощности моторы достигали в пятницу и субботу, в квалификационных заездах, когда ресурс мотора ограничивался одним быстрым кругом, а гонки выигрываются в воскресенье, когда надо преодолеть более 300 км. Поэтому конструкторы уделяли больше внимания именно мощности двигателя в гонке, яркий тому пример – McLaren-TAG-Porsche. К тому же, этой мощностью было совсем непросто распорядиться. Единственное, что не вызывает сомнений, пиком турбо-мощи стал 1986 год, так как в 1987-м давление наддувочного воздуха уже лимитировалось 4 барами, а системы охлаждения интеркулеров форсунками, распыляющими воду, были запрещены.

Полный размер

Старт Гран При Бельгии 1986 года. Нельсон Пике на Williams-Honda FW11 опережает Алена Проста на McLaren-TAG-Porsche MP4/2C, Герхарда Бергера на Benetton-BMW B186 и Айртона Сенну на Lotus-Renault 98T. Фото с сайта f1since81.files.wordpress.com

Часто можно наткнуться на информацию, что максимальная мощность мотора Формулы-1 была зафиксирована в итальянской Монце во время Гран При Италии ’86, когда Герхард Бергер за рулем Benetton-BMW установил рекорд максимальной скорости – 351,2 км/ч (к слову, у его напарника Тео Фаби было всего на 0,3 км/ч меньше). Но этот показатель относителен, так как он вполне мог быть продиктован аэродинамическими настройками, т.е. меньшим сопротивлением потоку воздуха. Некоторые источники утверждают, что максимальная мощность BMW M12/13 с давлением наддува 5,5 бар составляла 1360 л.с., но никаких документальных подтверждений этих показателей нет (или кто-то до сих пор не хочет делиться точными данными). Так же есть информация, что самым мощным в те годы являлись квалификационные моторы Honda RA166E-F, развивавшие около 1300 л.с. при давлении наддува 5,7 бар. Что же касается двигателей в гоночной конфигурации, то цифры скромнее – около 900 л.с. у обоих моторов, но «Хонда», скорее всего, была мощнее на низких оборотах, что давало преимущество на разгоне.

Как бы этого не хотелось, но однозначно сказать, кто же является рекордсменом, BMW или Honda, нельзя. Одно сказать можно точно, обе компании, в числе прочих приверженцев турбо 80-х, дали огромный опыт всему автомобилестроению. Ведь сейчас турбокомпрессорные моторы вытесняет атмосферные столь же стремительно, как их гоночные предки сделали это более 30 лет назад.

Кеке Росберг на Williams-Honda FW10 и Нельсон Пике на Brabham-BMW BT54. Гран При Великобритании '85. Фото с сайта pinterest.com

При написании статьи использованы следующие источники:— «Формула-1. Гонки и гоночные автомобили». А. Атоян, издательство «Илби», 1995.— «Переступить через собственную тень». А. Мельник, журнал «Формула», №3 ‘2000.— «Завистливые боги». А. Мельник, журнал «Формула», №1 ‘2001.— «В ожидании третьего пришествия». А. Мельник, журнал «Формула», №1 ‘1999.— «Honda Formula One Turbo Charged V-6 1.5L Engine», Society Of Automotive Engineers, Inc., International Congress And Expositions, Detroit, Michigan, 1989.

«Выводим дюжину «эмок» BMW на юбилейный круг по Нордшляйфе». М. Петровский, интернет-портал «Драйв», 2012

Материалы сайтов:www.grandprixengines.co.ukwildsoft.motorsport.comenhancedwiki.altervista.org

www.f1news.ru

Технические характеристики болида формулы - 1. » Познавательно-развлекательный блог

Характеристики болида формируются техническим регламентом, за соответствием которому следят стюарды Международной федерации автоспорта.

Автомобиль Формулы-1 представляет собою углепластиковый моноблок с 4-мя размещенными за пределами корпуса колёсами, из которых задние 2 являются приводными, а передние — ведомыми. Пилот размещается в узкой кабине (кокпите) в передней части болида и управляет им с помощью руля и педалей тормоза и газа.

Хоть машины Формулы-1 зачастую превосходят скорость 300 км/ч, согласно абсолютной скорости Формула-1 никак не может считаться самой быстрой автогоночной серией, так как почти все параметры двигателей в ней значительно урезаны (ограничен объём, воспрещён турбонаддув, и т. п.). Тем не менее, по средней скорости на круге из числа шоссейно-кольцевых автогонок (кроме т. н. «овалы») Формуле-1 не имеется равных. Это становится возможным вследствие весьма эффективной тормозной системе и аэродинамике. Тормозные усилители и антиблокировочная тормозная система воспрещены.

Мощь моторов 750—770 л.с. Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Кроме того воспрещается подавать в мотор что-либо, помимо воздуха и горючего.

Начиная с сезона 2009 года в болидах Формулы-1 вводится система рекуперации кинетической энергии (KERS) — особое приспособление, позволяющее накапливать кинетическую энергию болида в местах торможения, передавая ее при разгоне. При этом конкретный принцип рекуперации никак не предписывается.

Шины обладают в Формуле-1 огромной значимостью.

В отличие от дорожных автомашин, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность (1 набор рассчитан не больше, чем на 200 километров), главными особенностями считаются прочность, небольшой вес и сцепление с трассой. Ключевые составляющие шин — резина, нейлон и полиэстер. С целью изменения жёсткости резины регулируются соотношения добавляемых в неё частей: углерода, серы и нефти.

Размер передних и задних шин в процессе эволюции гоночных автомобилей Формулы постоянно изменялся, теперь передние и задние шины различные, величина передних шин ограничена по ширине от 305 до 355 мм, задних от 365 до 380 мм. При этом полный диаметр колеса не может превышать 660 мм для шин для сухой погоды и 670 мм для влажной. Замеры выполняют при давлении в шине равном 1.4 Бар. В соответствии с п. 12.7.1 Технического регламента Формулы-1, шины могут быть наполнены только лишь воздухом либо азотом.

Далее средние технические характеристики болида формулы 1:

Разгон с места до 100 км/ч: 1.7 сек.

Разгон с места до 200 км/ч: 3.8 сек.

Разгон с места до 300 км/ч: 8.6 сек.

Максимальная скорость: около 340 км/ч.

Торможение со 100 км/ч: 1.4 сек и 17 метров дистанции.

Торможение с 200 км/ч: 2.9 сек и 55 метров дистанции.

Торможение с 300 км/ч: 4 сек.

Перегрузка пилота при торможении: около 5G.

Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.

Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300 км/ч: приблизительно 3000 килограмм.

Расход горючего в режиме соревнований: около 75 л/100км.

Стоимость каждого пройденного километра: около 500$.

Основной характерной чертой болида формулы 1 безусловно считается наличие большой прижимной силы. Именно она дает возможность проходить повороты на скоростях, недостижимых любым иным спортивным авто. Тут имеется один примечательный момент: почти все повороты пилотам просто необходимо проходить на весьма большой скорости, чтобы прижимная сила могла удерживать автомобиль на трассе, если же скорость скинуть то можно вылететь с трассы так как прижимная сила станет мала.


Смотрите также

Возврат к списку