Сучасні боліди Формули-1 – це вершина інженерної думки та технологій, створені для участі у найпрестижніших автоперегонах. Проте, конструктори не мають повної свободи дій, адже вони повинні дотримуватися суворих правил, встановлених керівним органом Формули-1 – Міжнародною автомобільною федерацією (FIA). Ці правила охоплюють все: від розмірів і ваги до аеродинаміки та безпеки. Однією з найбільш регламентованих сфер є силові установки.
У 2014 році Формула-1 перейшла від традиційних двигунів до гібридних силових установок. Цей крок був спрямований на підвищення паливної ефективності в епоху зростаючого екологічного тиску. Сучасний двигун Формули-1 – це неймовірне досягнення гібридної інженерії. Кожна силова установка F1 повинна відповідати одному шаблону: 1,6-літровий двигун V6 з турбонаддувом, два електродвигуни та два мотор-генератори (MGU) – MGU-K і MGU-H. Разом із запровадженням гібридних правил FIA також ввела суворе законодавство щодо кількості палива, яке може перевозити болід, і швидкості подачі палива в двигун. Максимально допустиме завантаження палива становить 110 кілограмів (приблизно 140 літрів), а швидкість потоку палива не повинна перевищувати 100 кілограмів на годину. Оскільки дозаправка не дозволена, ці цифри представляють максимальну кількість палива, яку болід F1 використовуватиме в гонці, але є й інші фактори, які слід враховувати для отримання більш чіткої картини.
Ера гібридів у Формулі-1: Прагнення до ефективності
Формула-1 використовує гібридні технології з 2011 року, коли вперше була використана система рекуперації кінетичної енергії (KERS) разом з акумуляторами. Однак це був більше інструмент підвищення продуктивності, ніж спроба покращити екологічний слід спорту. Цей аспект не розглядався до введення правил щодо силових установок 2014 року. З точки зору продуктивності та ефективності, ці зміни правил мали негайний ефект. Щоб зрозуміти цей вплив, корисно поглянути на їхніх 2,4-літрових попередників V8. Ці двигуни мали просту гібридну систему (KERS) і могли виробляти близько 850 к.с., для порівняння, V6-гібридна установка виробляє близько 1000 к.с. і спалює на третину менше палива на середній дистанції гонки.
Те, як вони досягли цього, можна вважати неймовірним інженерним рішенням. Проста розбивка гібридних компонентів дає нам уявлення про те, як все це працює. Серцем системи є 1,6-літровий двигун V6 з турбонаддувом, який виробляє близько 840 к.с. Потужність, якої не вистачає, надходить від електричних компонентів силової установки – вищезгаданих MGU-H і MGU-K. MGU-H відновлює енергію з гарячих вихлопних газів турбіни та зберігає її у вигляді електроенергії, яка потім може бути використана для обертання турбіни та усунення затримки під час прискорення. MGU-K відновлює енергію під час гальмування, яка зазвичай втрачається у вигляді тепла, зберігає її в акумуляторі, а потім може використовувати цю енергію для прискорення боліда. Давайте детальніше розглянемо, як усі ці технології впливають на споживання палива.
Як команди Формули-1 використовують кожну краплю
Гонки Формули-1 виграються або програються з невеликим відривом, і навіть найшвидші боліди F1 прагнуть скоротити навіть кілька сотих секунди з часу кола. Один із способів, яким вони можуть досягти цього, – це кількість палива, яку вони заливають у болід. Хоча вони обмежені 110 кг, команди не зобов’язані “заливати повний бак” на гонку. Команди розраховують, скільки палива знадобиться боліду, щоб дістатися до кінця гонки з мінімумом, що залишився в баку (повинен залишитися принаймні літр, щоб FIA могла взяти зразок). Це не просто простий розрахунок, як середній рівень спалювання палива болідом на дистанції гонки. Команди часто враховують такі речі, як потенційні машини безпеки, погодні умови та змушують водія “піднімати і котитися”, щоб зменшити споживання палива.
Поширеною практикою є зменшення кількості палива на 5-15 кілограмів, щоб отримати перевагу в продуктивності завдяки зменшеній вазі. Це означає, що на типовій дистанції Гран-прі близько 305 кілометрів, болід F1 зазвичай спалює від 95 до 110 кілограмів палива (або приблизно від 121 до 140 літрів). Хоча це може здатися неефективним, це надзвичайне досягнення, якщо врахувати швидкість, потужність і складність сучасної техніки F1 – доказ того, що продуктивність і ефективність можуть йти рука об руку.