Как вы уже знаете, что в «Формуле-1» начали поиск оптимального регламента по моторам на 2021 год. Основными требованиям для него станут мощность до 1000 л.с., громкий звук и надежность. Тысячесильный табун лошадей должен будет пройти безотказно минимум семь гонок, что довольно таки тяжело. Однако инженеры «Мерседеса» уверены, что эти задачи им по силам.
Официальные данные по мощностям — это закрытая информация, которую нам никто не раскроет, и приходится судить о мощности того или иного двигателя, исходя из данных GPS и времени на круге. Но в «Мерседесе» решили добавить красок и сообщили о том, что начиная с 2014 года гибридная силовая установка стала сильнее на 109 л.с. Также не раз инженеры намекали на то, что если темпы развития будут неизменными, то к 2019 году падет отметка в 1000 л.с.
Данные, получаемые от четырех производителей двигателей измеряются в киловаттах (что можно перевести в л.с.), так что, если прибавить к ним 163 л.с. от электроэнергии, то можно получить примерное значение мощности силовой установки. К цифрам мы перейдем несколько позже, а сейчас поговорим о электрической силе. Знаете ли вы, что полностью заряженная батарея в режиме максимальной мощности проработает всего 33 секунды? Это фактически так, но «Мерседес», как и большинство других команд, растягивают мощность заряда на весь круг, причем для каждого трека по своему. Это сделано не только из-за желания получить полезную мощность на каждом отрезке трассы, а просто потому, что генератор MGU-H вырабатывает такое количество энергии, которое не может удержать аккумулятор.
Теперь, как и обещал поговорим о цифрах. Измерения показали, что мощность силового блока «Мерседеса» составляет около 950 л.с., а их главные соперники — «Феррари» развивают на 15 л.с. меньше, т.е. 935 л.с. В то время, как фавориты сражений приближаются к отметке в 1000 л.с., такие производители, как «Рено» или «Хонда», с трудом преодолевают отметку в 900 л.с. Точнее, производительность СУ «Рено» составляет 907 л.с., в то время, как «Хонда» развивает 881 л.с. Но даже такие цифры для японцев в радость, ведь недавно они не могли преодолеть порог в 860 л.с.
На самом деле, если учесть, что расход топлива ограничен значением 100 кг в час, то такие результаты вполне впечатляющие. Вы спросите, а что, собственно, впечатляющего? Дело в том, что ограничение расхода топлива, сильно бьет по возможностям выжать максимум из двигателя. Но благодаря этому, лучшие инженеры мира научились конструировать моторы с высоким КПД. Для примера возьмем двигатель V10, который использовался в период с 2000 по 2005 года, возвращение которого так ждут фанаты «Формулы-1». КПД такого двигателя составлял порядка 30%, а современный V6 с гибридной составляющей позволил возрасти этому значению до 50%. Об этом объявили в «Мерседесе» в прошлом году, и хочу сказать, что эти цифры впечатляют.
Самый мощный двигатель и изменения регламента
Если говорить о самом мощном двигателе в истории, то это будет не «Хонда» с ее 1100 л.с., а БМВ. Их двигатель 1986 года в квалификационном режиме развил мощность в 1430 л.с., что является самым мощным двигателем в истории. Такой показатель был достигнут при использовании турбины с давлением в 5.1 бара. Однако в гонке такая мощность не использовалась, так как давление приходилось снижать.
Для справки — моторный регламент разных годов:
| Год | Моторный регламент Ф1 |
| 1948-1953 | 4,5 л без наддува или 1,5 л с компрессором |
| 1954-1960 | 2,5 л без наддува или 750 см3 с компрессором |
| 1961-1965 | от 1,3 до 1,5 л без наддува |
| 1966-1986 | 3,0 л без наддува или 1,5 л с турбо |
| 1987-1988 | 3,5 л без наддува или 1,5 л с турбо |
| 1989-1994 | 3,5 л без наддува |
| 1995-1999 | 3,0 л без наддува |
| 2000-2005 | 3,0 л без наддува, 10 цилиндров |
| 2006-2008 | 2,4 л без наддува, 8 цилиндров |
| 2009-2013 | 2,4 л без наддува, 8 цилиндров + KERS |
| с 2014 | 1,6 л с турбонаддувом + MGU-K и MGU-H |
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
>Formula 1
Характеристики авто 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:
- – двигатель внутреннего сгорания;
- – турбина (с компрессором и нагнетателем, конечно);
- – две системы рекуперации энергии MGU-K и MGU-H;
- – блок контролирующей электроники;
- – 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.
