Лучший мотор в «Ф-1» теперь у «Мерседеса». Уничтожает всех на разгонах благодаря скопированной у «Феррари» гибридной схеме
А еще благодаря помощи из «Формулы Е».
Скудерия два года доминировала в «Формуле-1» по мощности и эффективности силовой установки, но в 2020-м произошла революция: теперь итальянская команда оказалась в хвосте (во многом благодаря директивам ФИА и тайному соглашению с регулятором), а на первое место в табели лучших моторов взлетел «Мерседес». Прямо как в самом начале новой турбоэры.
Доминирование чемпионской техники подтверждают последние замеры GPS: Motorsport оценивает преимущество немецкой техники в 20 л.с. над «Хондой», 35 – над «Рено» и в 50 (в пиковом квалификационном режиме) – над « Феррари».
Более того, по расчетам бывшего технического директора «Джордана», «Стюарта» и «Ягуара» Гэри Андерсона «Мерседес» царит в зоне разгона с 260 км/ч до 300 км/ч (классика для выезда из среднескоростных и быстрых поворотов) – только на разнице в тех зонах черные машины выигрывают от 2 до 7 км/ч у соперников.
Откуда же взялась такая мощность? На зимние тесты чемпионы выкатили по-настоящему мощное и радикальное обновление силовой установки и системы охлаждения (с повышением температуры воды в радиаторах до 125 градусов по Цельсию) – при одновременном уменьшении площади воздухозаборников!
W11 слева, W10 – справа
Но главным объектом работ стала гибридная система – об этом еще на презентации болида рассказал главный (на тот момент) моторист организации Энди Кауэлл.
«Некоторые разработки из «Формулы E» теперь используются и в «Формуле-1». Раньше нам помогал Project One (гиперкар «Мерседеса» с мотором и аэродинамическим пакетом из «Формулы-1» – Sports.ru ), теперь мы получаем преимущество благодаря «Формуле E».
Мы рассмотрели эффективность системы сгорания, привода и вспомогательных систем и поработали над электромотором и чистым КПД. Также попытались снизить потери от трения на подшипниках за счет нанесения особых покрытий и понизили отход тепла. Использовали новые материалы с лучшими свойствами – машина не набрала массу».
Конечно, рывку «Мерседеса» помог и коронакризис: из-за него (по крайней мере, руководство валит именно на него) «Рено» осталась с прошлогодним мотором, а «Феррари» так и не успела радикально обновить силовую установку. Но, с другой стороны, «Хонда» имела возможность работать над мотором сколько угодно – и все равно не достала «Мерседес» и по пиковой мощности, и по работе на разгонах.
Но в чем же именно особенно прибавил мотор Валттери Боттаса и Льюиса Хэмилтона? Объяснил итальянский сайт Formula Passion с использованием графиков оборотов и продольных перегрузок на болидах «Мерседеса» в третьем сегменте квалификации к Гран-при Венгрии 2020-го и 2019-го.
Почему итальянцы выбрали именно эти пункты? Просто сравнивать максимальные скорости немного бессмысленно: они по большей части остались неизменными по сравнению с 2019-м. Более того, выжимать повышение максимальной скорости любой ценой при достижении 320+ км/ч не так эффективно с точки зрения затрат энергии и выигрыша в скорости, как выдавать максимум оборотов на разгонах – все из-за пропорционального роста лобового сопротивления (вне зависимости от продуманности аэродинамического обвеса – такова натура современных машин).
При этом в 2019-м «Мерседес» распределял доступную мощность и динамику примерно одинаково на все фазы разгона – от начальной до конечной. «Феррари» же пошла другим путем: преимущество мотора Скудерии складывалось не только из полулегальных схем, но и благодаря более умному возвращению в систему гибридной энергии. Итальянский мотор как раз выдавал максимум электричества на колеса в зонах разгона (потому Феттель с Леклером и улетали от соперников с такой скоростью), но при достижении «высокой фазы разгона» (обычно свыше 300 км/ч) помощь ДВС со стороны гибридной установки отключалась задолго до въезда в зону торможения. Именно поэтому при просмотре бортовых видео фанаты часто замечали, как «Феррари» при достижении определенной скорости переставала разгоняться дальше и даже теряла несколько км/ч перед точкой замедления.
Схему использованные рекуперированной электроэнергии пересмотрели с точки зрения экономии: отказ от нескольких лишних километров в час экономил Скудерии немало мощности для зоны разгона после следующего поворота – и потому гарантировано и стабильно выигрывала начальные фазы вообще у всех. Процесс досрочного завершения помощи со электромотора назвали «отрубанием» (clipping).
В 2020-м «Мерседес» как раз полностью изменил философию использования гибридной части – тоже перешел на то самое «отрубание» (помимо внедрения новых улучшенных электромоторов из «Формулы Е»).
Теперь чемпионская силовая установка пользуется всем накопленным зарядом именно на стадии разгона после поворотов – за счет чего и достигается более агрессивный набор скорости. Разница как раз видна на графике: средние обороты мотора повысились на 250 оборотов в минуту, а также на пилотов теперь действуют более резкие и большие продольные перегрузки. Они появляются по принципу «чем быстрее набор скорости – тем больше G действует на гонщика».
Разница теперь составляет от 0,05 и 0,19G – что довольно много при пиковых продольных перегрузках в 1,5G (больше 10 процентов!). По расчетам Formula Passion, разница в 0,1G соответствует разрыву в наборе скорости примерно в 3,5 км/ч каждую секунду. При сохранении такой динамики разница в скорости в начале и конце зоны разгона может достигать 7 км/ч – примерно столько и выигрывала «Феррари» у всех в прошлом году.
В то же время прошлогодний W10 в трех местах трассы в Венгрии разгонялся агрессивнее W11, но при детальном изучении онбордов все прояснилось: с ростом прижимной силы на новом болиде ему просто требовалось меньше разгоняться перед следующим поворотом для достижения той же скорости.
Кстати, Formula Passion объясняет прогресс «Мерседеса» не только физическими и программными обновлениями силовой установки, но и обращают внимание на работу поставщика смазочных материалов и топлива от Petronas. По информации издания, чемпионы начали сезон-2020 с новым более эффективным маслом: его требуется намного меньше, чем раньше, и остатки даже при ужесточенном до максимума лимите (0,3 литра на 100 км) используются для повышения плотности топливной смеси и генерировании большей мощности при сгорании. Старый трюк 2016-го, который снова работает – публика как раз замечала белый дым, выделяемый всеми машинами с мотором «Мерседес» в зоне разгона.
Можно ли описать прорыв немецких инженеров простой разницей в лошадиных силах? Ее трудно рассчитать, поскольку речь идет об оперировании на относительно невысоких средних скоростях. Тем не менее, Formula Passion оценила скачок мощности силовой установки «Мерседеса» в 35-45 л.с. по сравнению с прошлым годом – кажется, чемпионы и правда всерьез готовились к противостоянию с быстрой на тот момент «Феррари» и подтянувшимся «Ред Булл».
Кто же виноват в проблемах Скудерии с легальностью и ФИА, а также в просчетах «Ред Булл» при разработке аэродинамического пакета?
Технический анализ Джорджо Пиолы
Формула 1 готовится открыть новую эру. На этот раз даже производители двигателей согласились, что не стоит ставить близость к серийным технологиям во главу угла при выборе будущего пути развития. Чего же можно ожидать?
Если говорить в целом, то состоявшиеся на прошлой неделе переговоры между FIA, FOM и автопроизводителями, главной темой которых был выбор глобального пути для спорта после 2020 года в свете заключения новых коммерческих соглашений, получили по большей степени позитивную оценку.
Читайте также:
Но не выйдет ли так, что в итоге Формула 1 сделает шаг в прошлое, а не в будущее?
Нынешние гибридные V6 на практике оказались чересчур сложными, дорогими и, если так можно сказать, недостаточно гоночными – хотя можно было добиться существенно иного результата, если бы в свое время регламент сформулировали несколько иначе.
Вопрос прежде всего в том, как спорт хочет выглядеть в глазах своих поклонников. Если же говорить языком цифр, то с 2014-го расход топлива сократился на треть, термальная эффективность его использования выросла на 50 процентов, а пиковая мощность достигла 1000 л.с.
Стоило ли все это таких хлопот?
ERS можно назвать отличным примером эффективности новейших технологий. Именно эта система в существенной степени обеспечивает силовым установкам столь впечатляющие характеристики. Но в то же время производители называют тепловой мотор-генератор MGU-H одним из самых проблематичных узлов с точки зрения стоимости и возможностей доработки.
Вопросы связаны не с самим устройством, прежде всего они вызваны его взаимодействием с кинетическим мотор-генератором MGU-K при прямой передаче энергии между ними. Если делать это, минуя батарею, то схема становится не проще, как может показаться, а существенно сложнее. Это совершенно незаметно для стороннего наблюдателя, но требует самого пристального контроля со стороны пилота и команды. Только так можно сделать этот процесс эффективным.
Вне зависимости от нынешней роли мотор-генератора, производители, похоже, будут рады избавиться от него – такой вывод можно сделать, исходя из их первых заявлений в отношении регламента-2021.
Будущее турбонаддува
Возвращение турбин в 2014-м стало частью процесса перехода на моторы меньшего объема и усиления роли гибридной системы. Это был продуманный шаг, который привел спорт к нынешнему состоянию. Наддув оценивается позитивно, позволяя добавить мощности.
Это дает возможноть говорить, что турбины останутся и на моторах следующего поколения, причем их число может вырасти с одной до двух, что даст возможность выдавать еще больше лошадиных сил без существенной прибавки в весе. В такой ситуации пилотировать станет еще сложнее.
В настоящее время можно смело говорить, что соотношение мощности и массы не может быть предметом гордости Ф1. Машины «располнели» до 728 кг, что почти на 100 кг больше времен V8.
Новые двигатели должны изменить негативную тенденцию и позволить вновь сбросить вес. Это, в частности, даст возможность проще достигать той же скорости.
В борьбе за лошадиные силы
Рост мощности уже давно значится на повестке дня. В качестве ориентира подразумевается отметка в 1200-1300 л.с. При этом должен вырасти вклад гибридной системы. На моторах V8 KERS первого поколения выдавала 60 кВт (около 80 л.с.), сейчас отдача выросла вдвое.
Важно поддерживать этот шаг и вновь добиться удвоения – до 240 кВт (это уже порядка 320 л.с.). Но пока нет уверенности, что удастся сделать такую систему жизнеспособной в рамках общей силовой установки. Возможно, она будет задействована в режиме «турбокнопки», как первая KERS.
Можно предложить промежуточный вариант: использовать 120 кВт в постоянном режиме, как сейчас, а еще столько же дать гонщику в качестве тактического инструмента при атаках или обороне своей позиции во временное пользование.
Сложность здесь только в том, что при отказе от одного мотор-генератора заметно увеличится значимость другого – тем более, что от него потребуется большая отдача. Это приведет к заметному изменению в балансе машины, что можно сравнить с использованием ручного тормоза в каждом повороте.
Одним из выходов может стать использование MGU-K не только на задних, но и на передних колесах.
Наполняя цилиндры
Когда нынешние «гибридные» правила только обретали форму, предполагалось два независимых способа подачи топлива в цилиндры – прямой впрыск и предкамерный впрыск. По мере того, как регламент формировался, вторая технология выпала из него. В итоге мы увидели настоящую гонку вооружений, включая «реактивный поджиг» Ferrari.
Интересно, что изменится в этой области в новых правилах. В частности, именно здесь может быть реализован один из инструментов повышения громкости двигателя.
Стоит признать, что без MGU-H двигатель и так получит дополнительный «голос», но если заранее поставить такую цель, конфигурация топливной системы тоже может помочь в этом вопросе.
Характеристики болида «Формулы-1». Масса, высота (меньше метра) и резиновый топливный бак
Базовые данные о самых быстрых машинах.
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
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
Угол развала цилиндров: 90 градусов. Диаметр цилиндра: 80 мм. Ход поршня: 53 мм
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?
Габариты
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!
Технические характеристики болида Формулы-1
Характеристики болида формируются техническим регламентом, за соответствием которому следят стюарды Международной федерации автоспорта. Это некоммерческая организация, основанная в 1904 году, представляет интересы автомобильных организаций и владельцев автомобилей. Федерация является управляющим органом по автомобильным гонкам во всём мире.
Шасси
Болид Формулы-1 представляет собой монокок Тип пространственной конструкции, в которой (в отличие от каркасных или рамных конструкций) внешняя оболочка является основным и, как правило, единственным несущим элементом. В строгом смысле, термин «монокок» применяется к фюзеляжам ранних самолётов; в современном языке термин также применяется к несущим кузовам автомобилей, лодок и к велосипедным рамам. из углепластика с четырьмя расположенными вне корпуса колёсами. Задние колёса являются приводными, а передние ведомыми. Пилот размещается в узкой кабине (кокпите) в передней части болида. Управление болидом осуществляется с помощью педалей тормоза и газа, и рулевого колеса.
Ширина болида в целом не должна превышать 2 метров, а максимальная высота 525 см.
Хоть машины Формулы-1 зачастую превосходят скорость 300 км/ч., согласно абсолютной скорости Формула-1 никак не может считаться самой быстрой гоночной серией, так как почти все параметры двигателей в ней значительно урезаны. Тем не менее по средней скорости на круге из числа шоссейно-кольцевых автогонок, Формуле-1 нет равных. Это становится возможным благодаря весьма эффективной тормозной системе и аэродинамике, благодаря которым повороты проходятся на больших скоростях. Тормозные усилители и антиблокировочная тормозная система запрещены.
Начиная с 2014 года разрешено использовать систему распределения тормозного усилия на задних колёсах Brake-by-Wire. Похожие по принципу действия системы применяются на гибридных автомобилях, где при нажатии на тормоз часть скорости гасится за счёт перевода электромотора в режим генератора, а часть — за счёт штатных тормозов.
Мотор
На болиды устанавливаются четырёхтактные V-образные 6-цилиндровые двигатели с турбонаддувом. Угол развала цилиндров составляет 90°. Объём двигателя не должен превышать 1,6 литра.
В 2014 году мощность моторов Формулы-1 снижена до 600 лошадиных сил. Раньше мощность достигала 760 л.с. Количество оборотов так же была снижена с 19000 до 15000 об./сек.
Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Кроме того запрещено подавать в мотор что-либо, помимо воздушно-бензиновой смеси. Каждый цилиндр может иметь только одну свечу зажигания и одну форсунку для впрыска топлива.
Запрещено использование карбона и других композитных материалов при производстве блока цилиндров, головки блока и клапанов.
Шины в Формуле-1 имеют огромное значение. В отличие от дорожных автомашин, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность — 1 набор рассчитан 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 Техническим регламентом Формулы-1, шины могут быть наполнены только воздухом либо азотом.
Используются 3 вида шин: слики для сухой трассы, микст («промежуточная резина») для слегка влажной и дождевая для мокрой.
Средние технические характеристики болида Формулы-1:
Цена болида Формулы-1 по разным оценкам составляет в среднем 15 миллионов долларов или 1 116 559 500 рублей.
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.
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
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.
