Инновации в силовых агрегатах болида Формулы-1
Формула-1, как известно, вершина автоспорта. На протяжении всех лет существования этого чемпионата, начиная с самых первых, на нем проводились испытания самых различных технических решений, порой весьма спорных. И стоит признать, что немало из них в итоге вышло за пределы Формулы-1 и нашло применение в гражданском автомобилестроении.
Не далеко от истины утверждение, что болиды Формулы-1 всегда были на шаг впереди любой другой техники, которая строилась в мире. Но также стоит признать, что в последние годы развитие технологий в Формуле-1 пошло несколько вразрез с мировыми тенденциями. Ведь уже не первый год автопроизводители руководствуются не старым добрым: «Быстрее, выше, сильнее», а современным: «Экологично, эффективно, инновационно».
О том, что Формуле-1 стоит двигаться именно в этом направлении, высказывался еще бывший президент FIA – Макс Мосли, который незадолго до своего ухода с поста главы федерации предлагал ввести во всех чемпионатах мира, проходящих под эгидой FIA, двигатели единого образца, отличающиеся только конфигурацией. Изначально планировалось, что эти двигатели будут представлять собой рядные турбированные четверки. В 2009 году Мосли ушел из большой политики после известных событий, но его идея продолжала жить. Ее реализацией занялся новый глава федерации – Жан Тодт.
Серьезные разногласия вызывала конфигурация новых двигателей, в основном в стане производителей силовых установок. На тот момент, помимо нынешних Ferrari, Mercedes и Reanault, в чемпионате присутствовала компания Cosworth. Однако британцы уже тогда заявили, что проектировать новый двигатель не будут и уйдут после перехода на новый регламент. Что же до противников рядных четверок, то главным из них оставалась Ferrari. Производители хотели применять формульные технологии в дорожных автомобилях, и если для Renault такая архитектура двигателя вполне приемлема, а у Mercedes применима лишь для ограниченного круга моделей, то Ferrari с четырехцилиндровым двигателем – это нечто из области фантастики. Итальянцы пригрозили покинуть чемпионат, и был найден компромисс. В 2013 году планировалось использовать шестицилиндровые V-образные турбированные моторы, потом срок перенесли на год, но смысл оставался прежним. И вот мы стоим на пороге нового чемпионата, который пройдет по новым правилам в стремлении вновь выйти на инновационную передовую.
Одной из главных целей изменения регламента была идея большей эффективности использования имеющихся ресурсов. Так, в 2009 году команды научились использовать энергию, выделяемую при торможении. Сегодня сделали еще шаг вперед: на смену хорошо знакомой системе KERS пришла ERS. Она по-прежнему будет запасать энергию торможения, как и раньше с помощью блока ERS-K, но теперь сможет собирать тепловую энергию выхлопа через модуль ERS-H. Все это должно значительно повысить эффективность двигателей. К тому же теперь по регламенту эти системы могут использоваться не 6,7, а целых 33 секунды в течение круга. Мощность этой системы возрастет с 80 до 160 л.с., и именно это позволит выйти на уровень 2013 года по общей мощности силовой установки, ведь новые турбированные двигатели смогут выдавать лишь 600 «лошадей».
Чтобы понять, сколько резервов для улучшений есть у современных двигателей, стоит привести несколько цифр. Двигатели, использовавшиеся вплоть до 2014 года, при максимальных оборотах выделяют энергию, эквивалентную 2500 л.с. в секунду. При этом максимальная мощность, которая используется для движения болида, составляет лишь 750 «лошадей». Остальное просто теряется, превращаясь в тепловую энергию. И именно за этими «убегающими лошадьми» сейчас и ведется охота. Для этого в правилах на 2014 и последующие годы оговорено максимальное количество топлива, которое можно использовать в течение гонки – 100 кг. Соответственно эффективность двигателей должна подняться как минимум до 35 %.
Что если сравнить эти показатели с дорожным транспортом? Действительно ли болиды являются ориентиром для автопроизводителей по всему миру?
Здесь эталоном эффективности для нас станет количество топлива, которое тратится для выработки 1 киловатт-часа. И двигатели V8 не смогут похвастаться выдающимися результатами: их показатель составляет 280 граммов топлива, в то время как двигатель среднего дорожного автомобиля тратит всего 245. Новые формульные моторы должны снизить этот показатель до 240, что, безусловно, сделает их лидерами в этой области, да и в целом возвратит Формулу-1 на пик технологической гонки. Только теперь уже цель не скорость, а эффективность. И это кардинальное изменение курса позволит чемпионату мира не только остаться на плаву, но и привлечь внимание людей со всего мира, находящихся в поиске инновационных решений в области сохранения энергии и ее эффективного использования.
Еще одним важным нововведением в нынешнем году станет новая тормозная система. Развитие технологий постепенно заставляло отдавать на откуп электронике все больше и больше автомобильных систем и механизмов. К концу 2013 года электроника не вмешивалась только в две системы: рулевое управление и торможение. Что до первой, то время электроники пока для нее не пришло, а вот в тормозные системы электроника уже вторглась. Отчасти причиной этому послужили проблемы, которые возникли с тормозами из-за KERS. Дело в том, что гонщикам приходилось вручную изменять баланс тормозов, если KERS переставал работать. Теперь это будет делать электроника, правда, лишь с задней осью, а передняя по-прежнему останется под контролем пилота. Но пока эта система недостаточно изучена, педаль тормоза все же будет напрямую соединяться с тормозным цилиндром на случай отказа электроники – с безопасностью шутить не стоит. Система заметно упрощает жизнь пилотам – теперь они полностью могут сосредоточиться на передней оси при торможении.
Что до конструкторов, то для них эти изменения принесли новые сложности, ведь разместить новые системы в переполненном и без них болиде непросто. Но это только укрепляет позицию Формулы-1 как несомненного инновационного лидера.
Текст: Егор Белоусов
Фотоматериал команд