Формула-1: в поисках энергетического баланса
21 февраля 2017 admin 0 Comments
В 2017 году в Формуле-1 вступает в действие новый технический регламент. Основные изменения затрагивают аэродинамику машин, в чем уже можно было убедиться, просматривая рендеры Уильямса и Заубера. Изменения не такие масштабные, как думалось до публикации фотографий, но все-таки они видны невооруженным глазом.
В то же время значимость общей эффективности силовой установки по-прежнему остается краеугольным камнем успеха. Почему? Объясняют журналисты издания F1i.
Mercedes остается главным фаворитом?
Один из побочных эффектов капитального «аэро-переворота» в Формуле-1 заключается в том, что для приведения машины в движение потребуется большая мощность, так как автомобили станут на 26 кг тяжелее, прижимная сила увеличится на 20 %, а лобовое сопротивление вырастет на 25 % из-за более широких шин Pirelli.
Никто не удивится, если в нынешнюю эру 1,6-литровых шестицилиндровых турбомоторов преимущество Мерседеса только увеличится, на что намекнул сооснователь, а также бывший технический директор Уильямса Патрик Хед.
«Уровень аэродинамического сопротивления болидов, определенно, вырастет, — сказал Хед в интервью Guardian. — Но двигатель станет важнее еще и потому, что из-за неизбежного увеличения прижимной силы суммарная длина отрезков, проходимых на полном газу, увеличится, так что дополнительная мощность может сыграть ключевую роль».
Восстановление кинетической энергии
Силовой агрегат в 2017 году по-прежнему будет ключевым элементом в том числе и благодаря изменениям в системах восстановления и управления энергией. На гибридной машине Формулы-1 присутствуют три источника энергии: двигатель внутреннего сгорания и два мотор-генератора (MGU-K (кинетический) и -H (тепловой)) — баланс энергии между ними изменится.
Хотя новые машины станут быстрее на выходе из поворотов, на прямой они будут ехать медленнее, что уменьшит разброс по скорости. Теоретически разгонов и торможений должно стать меньше.
«Машины станут шире — с 1,8 до 2 метров, — говорит технический директор Sauber Йорг Цандер. — На 25 % увеличится и ширина шин, шире станут переднее и заднее антикрылья, диффузор тоже увеличится в размерах.
Если коротко, это приведет к увеличению прижимной силы, усилению механического сцепления с полотном асфальта и более быстрому прохождению круга. Скорость в апексе поворота вырастет вместе с аэродинамическим сопротивлением.
Это значит, что восстановление энергии будет происходить иначе. У машин снизится максимальная скорость, зато они смогут начинать торможение позже благодаря увеличенной прижимной силе.
Поэтому тормозной путь станет короче, а это тоже повлияет на восстановление энергии. Понадобятся новые стратегии пилотирования, чтобы выжать максимальные 2 мегаджоуля из MGU-K».
Чем короче тормозной путь, тем меньше восстановленной энергии
Как упомянул Цандер, аккумуляторы Формулы-1 могут получать до 2 МДж из MGU-K за один круг. Последний восстанавливает эту энергию при торможении. Генератор замедляет ход машины (либо вместо тормозов, либо одновременно с ними), оказывая влияние на ведущий вал.
При ограничении максимальной отдачи от системы восстановления энергии до 120 кВт количество восстановленной энергии зависит от времени торможения. Иными словами, чем короче тормозной путь машины, тем меньше энергии он вырабатывает.
В 2016 году гонщики тратили 1,1 секунды (согласно данным поставщика тормозов Brembo) на то, чтобы сбросить скорость с 330 до 120 км/ч на подходе к первому повороту автодрома Каталунья в Барселоне. В целом гонщики тормозили на протяжении 18 % круга. В 2017 году этот показатель неизбежно снизится, скорость в поворотах вырастет, а на прямых станет ниже.
По некоторым данным, время торможения перед первым поворотом в Барселоне может упасть с 1,1 до 0,8 секунды, что повлияет и на другие зоны торможения на трассе Гран-при Испании. Некоторые повороты в 2017-м технически могут даже стать прямыми (их будут проходить на предельной скорости), а это значит, что возможностей восстановить энергию на торможении станет еще меньше.
При этом машины будут больше времени проводить на прямых из-за роста лобового сопротивления, так что на этих участках потребность в энергии тоже потенциально вырастет. Но энергия MGU-K прежде всего нужна «в начале фазы ускорения для максимально быстрого разгона», — как подметил Реми Таффен, глава моторного подразделения Renault, в прошлом году.
Управление энергией никуда не денется
Возможно, на некоторых трассах общего времени торможения не хватит, чтобы сгенерировать 2 МДж за круг. В таком случае MGU-H должен помочь MGU-K вырабатывать больше энергии на выхлопе, что осуществимо в теории, принимая во внимание более длинные отрезки, которые гонщики будут проезжать на полном газу.
Поэтому командам и гонщикам понадобятся MGU-H и прежде всего мощные и эффективные двигатели внутреннего сгорания. Можно предположить, что мотористы приняли во внимание эти новые ограничения и пересмотрели размеры турбонагнетателей и MGU-H.
Экономия энергии в 2017-м будет играть все такую же ключевую роль, несмотря на желание руководства Формулы-1 ввести более быстрые, более агрессивно выглядящие машины и задвинуть управление мотором и экономией топлива на второй план. Но этот вид спорта парадоксы не пугали никогда.