Алхимия мощности-путь к философскому камню – дорога бесконечная
12.12.2013 03:47
Подобно алхимикам, создатели гоночных двигателей ищут философский камень, который бы позволил из тысяч обычных компонентов (количество деталей в современных моторах Формулы-1 приближается к отметке 6000) получить так редко встречающееся в природе "чистое золото” – одновременно легкий, надежный и мощный агрегат. Однако совмещать несовместимое с каждым годом становится все сложнее.
Возьмем проблему веса. Облегчение конструкции двигателя не должно идти в ущерб его прочности и жесткости, поскольку современный гоночный мотор – не только поставщик мощности, но и силовой элемент, связывающий монокок с трансмиссией. От его несущей способности зависит поведение машины в повороте.
Тем не менее, преодолеть еще вчера казавшийся фантастическим порог в 100 кг удалось, видимо, уже трем заводам: Ilmor, Cosworth и Ferrari. Такое стало возможно в первую очередь благодаря использованию новых дорогостоящих материалов и сложнейших технологий обработки. В частности, Ferrari для изготовления картера двигателя серии 049 впервые в своей истории применила сплав алюминия с 20-процентным содержанием бериллия, который при приблизительно равном удельном весе и прочности неизмеримо жестче магниевого сплава. Стоит напомнить, что в США до 1993 года бериллий входил в число материалов, имеющих стратегическое значение. А в Формуле-1 такой сплав появился несколько лет назад в качестве материала тормозных скоб.
С использованием новейшей технологии так называемого точного литья, позволяющей контролировать микропористость
(наличие мельчайших пузырьков воздуха) расплава, стало возможным получать детали с минимальными допусками. Так, сложной формы внутренние каналы для подвода масла и охлаждающей жидкости в головках блоков имеют отклонения от заданных параметров уже не в миллиметры, а в десятые доли миллиметра. Толщину стенок картера в свою очередь удалось уменьшить с 3,5–4 мм до 2–2,5 мм, что одновременно помогло решить проблему отвода увеличившегося с возрастанием мощности количества тепла.
Борьба с излишками веса в конструкции двигателя необходима и для снижения инерционности и потерь на трение, которые растут по мере повышения оборотов мотора. Поэтому в подшипниках коленвала Ferrari 049 стальные шарики заменены керамическими, для которых требуется меньшее количество смазки, что означает и снижение механического сопротивления их качению. К тому же эти подшипники, способные выдержать большую удельную нагрузку, компактнее, что позволило снизить вес мотора почти на 1 кг! Инженеры Ilmor при создании двигателя Mercedes-Benz FО110J пошли еще дальше, установив подшипники с керамическими шариками и серебряным напылением. Это позволило не только сократить потери на трение, но и, учитывая высокую теплопроводность серебра, усилить отвод тепла, что положительно сказалось на надежности системы в целом.
Сэкономить вес можно не только на основных элементах конструкции, но и на навесном оборудовании и управляющих системах. Все чаще корпуса различных насосов изготавливают из легкого и прочного углепластика. Что же до электроники, то она становится все более миниатюрной. Установленная на Ferrari F1-2000 система управления Magneti Marelli девятого поколения на 43% легче ее предшественницы (которая в этом сезоне используется на Minardi M02). 2 кг и 3,5 кг – чувствуете разницу?! При этом быстродействие процессоров новой системы увеличилось вдвое (40 млн операций в секунду), что дает возможность во время гонки проводить не только диагностику систем машины, но и корректировать их работу в случае выявления неисправностей. Результат "диеты”, на которую посажены моторы, оказался просто поразительным. Если 3-литровый V12, установленный в 1979 году на чемпионской Ferrari 312T Джоди Шектера, выдавал чуть более 3 л.с. с каждого килограмма веса двигателя, то у лучших современных V10 этот показатель составляет более 8 л.с. на 1 кг веса.
И все же, как любая диета, и эта, "механическая”, приводит порой к нежелательным последствиям. В ходе нынешнего чемпионата было замечено, что Ferrari нередко возвращаются в боксы с двигателями, залитыми маслом. Как полагают, это связано с недостаточной производительностью так называемого дегазатора, устройства, отделяющего пузырьки воздуха от моторного масла непосредственно перед поступлением в маслосистему двигателя. Возможно, дегазатор был уменьшен сверх меры, в результате чего накапливающееся в нем масло периодически выбрасывается на корпус двигателя.
Но мало добиться снижения веса. Необходимо еще и серьезно "поработать над фигурой”. Желательно, чтобы массы были сконцентрированы как можно ниже для повышения устойчивости автомобиля. Известно, что коленвал Ferrari 049 еще более
смещен к днищу картера, чем у модели с индексом 048. Кроме того, мотор Ferrari F1-2000 – один из двух с углом развала блока цилиндров в 90° (у всех остальных – 72°, 80°), что позволяет дополнительно притопить центр тяжести автомобиля. Мало того. На режимах порядка 17 000 об/мин моторы с более "узким” V начинают страдать от высокочастотной вибрации, что приводит к нарушению соосности гильз цилиндров и как следствие – к увеличению потерь на трение. Ситуация малоприятная еще и потому, что на пик мощности современные двигатели выходят именно на режимах, близких к максимальным.
Ограничить вибронагруженность двигателей и увеличить их надежность помогает и другое инженерное решение, опробованное в прошлом сезоне командами Prost, Minardi и, возможно, McLaren. Инженеры этих команд отсоединили маховик вместе с группой сцепления от задней оконечности коленвала и пристыковали к первичному валу коробки передач. Что это дало? При обычной конструкции крутильные колебания коленвала, которые на режимах, приближающихся к 18 000 об/мин, могут привести к его поломке, сконцентрированы в узле крепления обладающего значительной инерционной массой маховика. Соединив маховик с первичным валом КПП, удается увеличить критическое значение крутильных колебаний, поскольку точка, в которой они сконцентрированы, перемещается в середину коленвала. Система с вынесенным маховиком используется теперь и на Ferrari F1-2000, но, видимо, полностью решить проблему подавления вибраций сверхлегкого 049 так и не удалось. От вибраций нарушаются электрические соединения, трескаются трубки гидросистемы. С этим, возможно, связан сход Баррикелло в Сильверстоуне.
Кстати, о трассах. При постоянном сокращении количества "ходовых” поворотов и увеличении числа медленных S-образных связок особое значение приобретает способность двигателя развивать высокий крутящий момент на относительно низких оборотах, обеспечивая машине энергичное и вместе с тем возможно более плавное ускорение. Задача, стоящая перед конструкторами, осложняется тем, что покрышки Bridgestone жестче гудьировских и потому легче срываются в пробуксовку. На помощь приходят электронные акселераторы дифференцированного действия, впервые примененные инженерами McLaren. B самый деликатный момент, когда тяга двигателя стремительно нарастает при увеличении числа оборотов с 13 000 до 14 000 об/мин, функцию тонкого управления впрыском топлива берет на себя электронный блок, связанный с педалью акселератора. Для смягчения резкого скачка крутящего момента, продолжительность которого измеряется десятыми долями секунды, электроника увеличивает подачу топлива сначала в одну группу цилиндров, а затем – в другую. Такую систему, значительно улучшающую управляемость двигателя (термин, вошедший в обиход с легкой руки Росса Брауна), теперь освоила и Ferrari.
А что же собственно мощность? Пути наращивания лошадиных сил различны. Например, грамотно сконструированный воздухозаборник двигателя обеспечивает давление наддува в 0,04 бар при скорости 200 км/ч, увеличивая мощность на 1,7% и на 4,5–5% при скорости 320 км/ч, что эквивалентно приросту мощности в 40 л.с. Вот вам, кстати, и еще одна причина, почему так трудно сегодня выполнить обгон. Тот, кто попадает в образующуюся за идущей впереди машиной зону разреженного воздуха, недосчитывается этих дополнительных 40 "лошадей”.
И все же главным источником увеличения мощности остается наращивание числа оборотов. Добиться этого можно, лишь постоянно сокращая ход поршней и соответственно увеличивая диаметр цилиндров. Соотношение этих величин за двадцать лет изменилось от 0,6:1 до 0,45:1. Одновременно благодаря использованию новейших материалов вес поршней уменьшился более чем на 120 г, а это, в свою очередь, повлекло за собой облегчение шатунов и коленвала. Такое снижение движущихся масс существенно улучшило сбалансированность двигателей. Но когда диаметр цилиндров стал заметно больше 90 мм, выявилась иная проблема. При числе оборотов свыше 17 000 об/мин продолжительность фазы сгорания топлива сократилась до 1,6–1,7 мс, что уже недостаточно для распространения пламени по всей площади верхней части поршней. Так что увеличение числа оборотов не давало соответствующего прироста мощности. Особенно остро эта проблема встала перед инженерами Ferrari в прошлом сезоне. Двигатель серии 048 в гоночной версии, по оценкам специалистов, был самым высокооборотным (более 17 000 об/мин), но проигрывал моторам Mercedes-Benz и Mugen-Honda порядка 20–15 л.с. именно из-за низкого кпд сгорания топлива, обусловленного большим диаметром цилиндров – 96 мм. Дальнейшее наращивание мощности за счет увеличения числа оборотов было бы возможно путем использования новых типов топлива или двигателей с большим числом цилиндров. Но, как известно, первое техническая комиссия Формулы-1 запретила, второе – собирается запретить.
Что же остается? Инженеры Ferrari пошли на попятный, уменьшив диаметр цилиндров 049-го до 93,5 мм. Да и не только они. Тенденция к ограничению диаметра цилиндров прослеживается достаточно отчетливо. Инженеры разных команд называют оптимальную величину в 92–92,5 мм. Такие моторы будут иметь более плавную кривую увеличения мощности и лучшую управляемость. Наглядный пример тому – двигатель BMW E42 с диаметром цилиндров менее 93 мм. С другой стороны, дальнейший рост мощности в рамках существующих правил становится невозможен. В Renault полагают, что уже к концу сезона-2000 двигатели V10 достигнут своего потолка мощности в 810–815 л.с.
Впрочем, не раз и не два на протяжении полувековой истории Формулы-1 казалось, что в совершенствовании того или иного узла достигнут потолок и дальше этого "идеала совершенства” дороги нет. Но настоящих конструкторов такие тупики только раззадоривают. И можно не сомневаться, что вскоре мы узнаем о новых открытиях алхимиков ХХI века. Ведь путь к философскому камню – дорога бесконечная
Михаил Козлов
Журнал "Формула-1" февраль, 2001
Статья № 2
Роб Уайт вспоминает двигатели V8
Управляющий директор Renault Sport F1 Роб Уайт отвечает на вопросы о двигателях V8, эра которых в Формуле 1 закончилась в тот момент, когда финишировал Гран При Бразилии 2013 года…
Вопрос: Какие основные этапы модернизации пережили двигатели V8 с 2006 года?
Роб Уайт: Можно подумать, что проще всего сказать: когда регламент на двигатели заморожен, никакой модернизации не было! Тем не менее, происходили достаточно заметные перемены в эксплуатации этих моторов и требованиях, которые к ним предъявлялись. На самом деле, почти каждый сезон приносил какие-то изменения.
Первое из них датировано 2007 годом: был объявлен мораторий на модернизацию основных частей двигателя и введёно ограничение оборотов. В 2008-м мораторий был распространён на более широкий круг компонентов и внедрены стандартные электронные блоки управления. С 2009-го количество моторов, которые мог использовать гонщик в течение сезона, ограничили до восьми, а предельная скорость вращения коленчатого вала была снижена с 19000 до 18000 об/мин. Если говорить о более поздних переменах, то они были связаны с разъяснениями положений регламента, касавшихся картографии двигателей и особенностей их использования.
Но это нормальная ситуация для Формулы 1, и трудность задачи в том, чтобы в условиях любых ограничений добиться максимально эффективной работы техники. Одновременно нам пришлось адаптироваться к ситуации, когда требовалось увеличить ресурс двигателей, и усложнились требования, к ним предъявляемые.
В прежние времена мы могли перед гонкой поставить на машину новый двигатель и поменять его уже к следующему Гран При. Следовательно, гонщик всегда мог атаковать на пределе, не думая о ресурсе мотора. Но введенный лимит восьми двигателей на сезон означал, что некоторые из них должны были выдержать по три гонки.
Мы научились продлевать ресурс силовых агрегатов и их компонентов, не меняя технологий и не допуская снижения характеристик. В результате эти моторы могут выдерживать до 2500 км без заметного падения мощности. В прошлом ресурс двигателя составлял немногим больше 350 км, так что за 12 лет он вырос более чем в семь раз.
Вопрос: Если бы не был ввёден мораторий на модернизацию, а обороты не были ограничены, на что были бы способны двигатели?
Роб Уайт: Если не ограничивать обороты, мы бы продолжали их повышать, пока не достигли бы предела, связанного с физикой процесса сгорания, а также с тем, что по мере увеличения скорости вращения растёт и трение, что сводило бы на нет улучшение параметров. Если бы не было других ограничений, могу предположить, что мы бы достигли скоростей вращения коленчатого вала, превышающих 22000 об/мин, а мощность выросла бы на 75 л.с. (т.е. на 10%), что эквивалентно примерно двум секундам на круге в Монце.
Поскольку мы не вели модернизацию двигателя, сложно судить, каких характеристик можно было бы добиться. Интересно, что сравнимый эффект достигался даже в условиях моратория на доработку моторов (в том числе за счёт работы с картографией двигателей), но при этом мы решали иные приоритетные задачи.
Вопрос: Насколько отличаются друг от друга двигатели разных производителей?
Роб Уайт: Многие полагают, что все двигатели V8 – одинаковые, поскольку их параметры определялись регламентом, но, тем не менее, они заметно отличались друг от друга, ведь мораторий на их модернизацию был введён тогда, когда они были ещё не вполне доработанными.
Требования регламента – жёсткие, и он задаёт некоторые общие параметры, в том числе диаметр цилиндров и максимальное число оборотов, но есть тысячи инженерных решений, которые не оговариваются правилами. Возможно, не все об этом задумываются, но если бы регламент не был заморожен, больше шансов, что разные производители применяли бы одинаковые решения.
Вопрос: Работая с какими частями двигателей V8, было сложнее всего добиться максимальной эффективности?
Роб Уайт: В двигателях Формулы 1 нет простых деталей. Все части и системы V8 требуют повышенного внимания и правильной эксплуатации. Но сложнее всего было работать с деталями, подверженными постоянным нагрузкам, в частности, с поршнями, шатунами и подшипниками, задействованными в процессе передачи мощности. Например, поршни испытывают нагрузки, в 8000 раз превышающие силу земного притяжения. Фактический вес поршня – лишь 250 граммов, но когда двигатель работает на максимальных оборотах (18000 об/мин., т.е. 300 об/сек), на поршень и шатун действует сила величиной в 2 тонны.
11/12/2013, пресс-служба Renault Sport F1
http://www.f1news.ru/interview/white/91167.shtml
Характеристики некоторых двигателей :
Bayerische Motoren Werke
Type: P84
Year: 2004
Number of cylinders: 10
Configuration: 40 valves, 2 camshafts per row of cylinder, 90° vee
Weight: 89 kg
Capacity: 2998
RPM: 19000
Power: 900 bhp
Type: P84/5
Year: 2005
Number of cylinders: 10
Configuration: 40 valves, 2 camshafts per row of cylinder, 90° vee
Weight: 92 kg
Capacity: 2998
RPM: 19000
Power: 925 bhp
Renault
Type: RS25E
Year: 2005
Number of cylinders: 10
Configuration: 72° vee, 40 valves
Weight: 105 kg
Capacity: 3000
RPM: 19500
Power: 900 bhp
Ferrari
Type: Tipo 055
Year: 2005
Number of cylinders: 10
Configuration: 90° vee, 40 valves
Capacity: 2997
RPM: 19000
Power: 940 bhp
Возьмем проблему веса. Облегчение конструкции двигателя не должно идти в ущерб его прочности и жесткости, поскольку современный гоночный мотор – не только поставщик мощности, но и силовой элемент, связывающий монокок с трансмиссией. От его несущей способности зависит поведение машины в повороте.
Тем не менее, преодолеть еще вчера казавшийся фантастическим порог в 100 кг удалось, видимо, уже трем заводам: Ilmor, Cosworth и Ferrari. Такое стало возможно в первую очередь благодаря использованию новых дорогостоящих материалов и сложнейших технологий обработки. В частности, Ferrari для изготовления картера двигателя серии 049 впервые в своей истории применила сплав алюминия с 20-процентным содержанием бериллия, который при приблизительно равном удельном весе и прочности неизмеримо жестче магниевого сплава. Стоит напомнить, что в США до 1993 года бериллий входил в число материалов, имеющих стратегическое значение. А в Формуле-1 такой сплав появился несколько лет назад в качестве материала тормозных скоб.
С использованием новейшей технологии так называемого точного литья, позволяющей контролировать микропористость
(наличие мельчайших пузырьков воздуха) расплава, стало возможным получать детали с минимальными допусками. Так, сложной формы внутренние каналы для подвода масла и охлаждающей жидкости в головках блоков имеют отклонения от заданных параметров уже не в миллиметры, а в десятые доли миллиметра. Толщину стенок картера в свою очередь удалось уменьшить с 3,5–4 мм до 2–2,5 мм, что одновременно помогло решить проблему отвода увеличившегося с возрастанием мощности количества тепла.
Борьба с излишками веса в конструкции двигателя необходима и для снижения инерционности и потерь на трение, которые растут по мере повышения оборотов мотора. Поэтому в подшипниках коленвала Ferrari 049 стальные шарики заменены керамическими, для которых требуется меньшее количество смазки, что означает и снижение механического сопротивления их качению. К тому же эти подшипники, способные выдержать большую удельную нагрузку, компактнее, что позволило снизить вес мотора почти на 1 кг! Инженеры Ilmor при создании двигателя Mercedes-Benz FО110J пошли еще дальше, установив подшипники с керамическими шариками и серебряным напылением. Это позволило не только сократить потери на трение, но и, учитывая высокую теплопроводность серебра, усилить отвод тепла, что положительно сказалось на надежности системы в целом.
Сэкономить вес можно не только на основных элементах конструкции, но и на навесном оборудовании и управляющих системах. Все чаще корпуса различных насосов изготавливают из легкого и прочного углепластика. Что же до электроники, то она становится все более миниатюрной. Установленная на Ferrari F1-2000 система управления Magneti Marelli девятого поколения на 43% легче ее предшественницы (которая в этом сезоне используется на Minardi M02). 2 кг и 3,5 кг – чувствуете разницу?! При этом быстродействие процессоров новой системы увеличилось вдвое (40 млн операций в секунду), что дает возможность во время гонки проводить не только диагностику систем машины, но и корректировать их работу в случае выявления неисправностей. Результат "диеты”, на которую посажены моторы, оказался просто поразительным. Если 3-литровый V12, установленный в 1979 году на чемпионской Ferrari 312T Джоди Шектера, выдавал чуть более 3 л.с. с каждого килограмма веса двигателя, то у лучших современных V10 этот показатель составляет более 8 л.с. на 1 кг веса.
И все же, как любая диета, и эта, "механическая”, приводит порой к нежелательным последствиям. В ходе нынешнего чемпионата было замечено, что Ferrari нередко возвращаются в боксы с двигателями, залитыми маслом. Как полагают, это связано с недостаточной производительностью так называемого дегазатора, устройства, отделяющего пузырьки воздуха от моторного масла непосредственно перед поступлением в маслосистему двигателя. Возможно, дегазатор был уменьшен сверх меры, в результате чего накапливающееся в нем масло периодически выбрасывается на корпус двигателя.
Но мало добиться снижения веса. Необходимо еще и серьезно "поработать над фигурой”. Желательно, чтобы массы были сконцентрированы как можно ниже для повышения устойчивости автомобиля. Известно, что коленвал Ferrari 049 еще более
смещен к днищу картера, чем у модели с индексом 048. Кроме того, мотор Ferrari F1-2000 – один из двух с углом развала блока цилиндров в 90° (у всех остальных – 72°, 80°), что позволяет дополнительно притопить центр тяжести автомобиля. Мало того. На режимах порядка 17 000 об/мин моторы с более "узким” V начинают страдать от высокочастотной вибрации, что приводит к нарушению соосности гильз цилиндров и как следствие – к увеличению потерь на трение. Ситуация малоприятная еще и потому, что на пик мощности современные двигатели выходят именно на режимах, близких к максимальным.
Ограничить вибронагруженность двигателей и увеличить их надежность помогает и другое инженерное решение, опробованное в прошлом сезоне командами Prost, Minardi и, возможно, McLaren. Инженеры этих команд отсоединили маховик вместе с группой сцепления от задней оконечности коленвала и пристыковали к первичному валу коробки передач. Что это дало? При обычной конструкции крутильные колебания коленвала, которые на режимах, приближающихся к 18 000 об/мин, могут привести к его поломке, сконцентрированы в узле крепления обладающего значительной инерционной массой маховика. Соединив маховик с первичным валом КПП, удается увеличить критическое значение крутильных колебаний, поскольку точка, в которой они сконцентрированы, перемещается в середину коленвала. Система с вынесенным маховиком используется теперь и на Ferrari F1-2000, но, видимо, полностью решить проблему подавления вибраций сверхлегкого 049 так и не удалось. От вибраций нарушаются электрические соединения, трескаются трубки гидросистемы. С этим, возможно, связан сход Баррикелло в Сильверстоуне.
Кстати, о трассах. При постоянном сокращении количества "ходовых” поворотов и увеличении числа медленных S-образных связок особое значение приобретает способность двигателя развивать высокий крутящий момент на относительно низких оборотах, обеспечивая машине энергичное и вместе с тем возможно более плавное ускорение. Задача, стоящая перед конструкторами, осложняется тем, что покрышки Bridgestone жестче гудьировских и потому легче срываются в пробуксовку. На помощь приходят электронные акселераторы дифференцированного действия, впервые примененные инженерами McLaren. B самый деликатный момент, когда тяга двигателя стремительно нарастает при увеличении числа оборотов с 13 000 до 14 000 об/мин, функцию тонкого управления впрыском топлива берет на себя электронный блок, связанный с педалью акселератора. Для смягчения резкого скачка крутящего момента, продолжительность которого измеряется десятыми долями секунды, электроника увеличивает подачу топлива сначала в одну группу цилиндров, а затем – в другую. Такую систему, значительно улучшающую управляемость двигателя (термин, вошедший в обиход с легкой руки Росса Брауна), теперь освоила и Ferrari.
А что же собственно мощность? Пути наращивания лошадиных сил различны. Например, грамотно сконструированный воздухозаборник двигателя обеспечивает давление наддува в 0,04 бар при скорости 200 км/ч, увеличивая мощность на 1,7% и на 4,5–5% при скорости 320 км/ч, что эквивалентно приросту мощности в 40 л.с. Вот вам, кстати, и еще одна причина, почему так трудно сегодня выполнить обгон. Тот, кто попадает в образующуюся за идущей впереди машиной зону разреженного воздуха, недосчитывается этих дополнительных 40 "лошадей”.
И все же главным источником увеличения мощности остается наращивание числа оборотов. Добиться этого можно, лишь постоянно сокращая ход поршней и соответственно увеличивая диаметр цилиндров. Соотношение этих величин за двадцать лет изменилось от 0,6:1 до 0,45:1. Одновременно благодаря использованию новейших материалов вес поршней уменьшился более чем на 120 г, а это, в свою очередь, повлекло за собой облегчение шатунов и коленвала. Такое снижение движущихся масс существенно улучшило сбалансированность двигателей. Но когда диаметр цилиндров стал заметно больше 90 мм, выявилась иная проблема. При числе оборотов свыше 17 000 об/мин продолжительность фазы сгорания топлива сократилась до 1,6–1,7 мс, что уже недостаточно для распространения пламени по всей площади верхней части поршней. Так что увеличение числа оборотов не давало соответствующего прироста мощности. Особенно остро эта проблема встала перед инженерами Ferrari в прошлом сезоне. Двигатель серии 048 в гоночной версии, по оценкам специалистов, был самым высокооборотным (более 17 000 об/мин), но проигрывал моторам Mercedes-Benz и Mugen-Honda порядка 20–15 л.с. именно из-за низкого кпд сгорания топлива, обусловленного большим диаметром цилиндров – 96 мм. Дальнейшее наращивание мощности за счет увеличения числа оборотов было бы возможно путем использования новых типов топлива или двигателей с большим числом цилиндров. Но, как известно, первое техническая комиссия Формулы-1 запретила, второе – собирается запретить.
Что же остается? Инженеры Ferrari пошли на попятный, уменьшив диаметр цилиндров 049-го до 93,5 мм. Да и не только они. Тенденция к ограничению диаметра цилиндров прослеживается достаточно отчетливо. Инженеры разных команд называют оптимальную величину в 92–92,5 мм. Такие моторы будут иметь более плавную кривую увеличения мощности и лучшую управляемость. Наглядный пример тому – двигатель BMW E42 с диаметром цилиндров менее 93 мм. С другой стороны, дальнейший рост мощности в рамках существующих правил становится невозможен. В Renault полагают, что уже к концу сезона-2000 двигатели V10 достигнут своего потолка мощности в 810–815 л.с.
Впрочем, не раз и не два на протяжении полувековой истории Формулы-1 казалось, что в совершенствовании того или иного узла достигнут потолок и дальше этого "идеала совершенства” дороги нет. Но настоящих конструкторов такие тупики только раззадоривают. И можно не сомневаться, что вскоре мы узнаем о новых открытиях алхимиков ХХI века. Ведь путь к философскому камню – дорога бесконечная
Михаил Козлов
Журнал "Формула-1" февраль, 2001
Статья № 2
Роб Уайт вспоминает двигатели V8
Управляющий директор Renault Sport F1 Роб Уайт отвечает на вопросы о двигателях V8, эра которых в Формуле 1 закончилась в тот момент, когда финишировал Гран При Бразилии 2013 года…
Вопрос: Какие основные этапы модернизации пережили двигатели V8 с 2006 года?
Роб Уайт: Можно подумать, что проще всего сказать: когда регламент на двигатели заморожен, никакой модернизации не было! Тем не менее, происходили достаточно заметные перемены в эксплуатации этих моторов и требованиях, которые к ним предъявлялись. На самом деле, почти каждый сезон приносил какие-то изменения.
Первое из них датировано 2007 годом: был объявлен мораторий на модернизацию основных частей двигателя и введёно ограничение оборотов. В 2008-м мораторий был распространён на более широкий круг компонентов и внедрены стандартные электронные блоки управления. С 2009-го количество моторов, которые мог использовать гонщик в течение сезона, ограничили до восьми, а предельная скорость вращения коленчатого вала была снижена с 19000 до 18000 об/мин. Если говорить о более поздних переменах, то они были связаны с разъяснениями положений регламента, касавшихся картографии двигателей и особенностей их использования.
Но это нормальная ситуация для Формулы 1, и трудность задачи в том, чтобы в условиях любых ограничений добиться максимально эффективной работы техники. Одновременно нам пришлось адаптироваться к ситуации, когда требовалось увеличить ресурс двигателей, и усложнились требования, к ним предъявляемые.
В прежние времена мы могли перед гонкой поставить на машину новый двигатель и поменять его уже к следующему Гран При. Следовательно, гонщик всегда мог атаковать на пределе, не думая о ресурсе мотора. Но введенный лимит восьми двигателей на сезон означал, что некоторые из них должны были выдержать по три гонки.
Мы научились продлевать ресурс силовых агрегатов и их компонентов, не меняя технологий и не допуская снижения характеристик. В результате эти моторы могут выдерживать до 2500 км без заметного падения мощности. В прошлом ресурс двигателя составлял немногим больше 350 км, так что за 12 лет он вырос более чем в семь раз.
Вопрос: Если бы не был ввёден мораторий на модернизацию, а обороты не были ограничены, на что были бы способны двигатели?
Роб Уайт: Если не ограничивать обороты, мы бы продолжали их повышать, пока не достигли бы предела, связанного с физикой процесса сгорания, а также с тем, что по мере увеличения скорости вращения растёт и трение, что сводило бы на нет улучшение параметров. Если бы не было других ограничений, могу предположить, что мы бы достигли скоростей вращения коленчатого вала, превышающих 22000 об/мин, а мощность выросла бы на 75 л.с. (т.е. на 10%), что эквивалентно примерно двум секундам на круге в Монце.
Поскольку мы не вели модернизацию двигателя, сложно судить, каких характеристик можно было бы добиться. Интересно, что сравнимый эффект достигался даже в условиях моратория на доработку моторов (в том числе за счёт работы с картографией двигателей), но при этом мы решали иные приоритетные задачи.
Вопрос: Насколько отличаются друг от друга двигатели разных производителей?
Роб Уайт: Многие полагают, что все двигатели V8 – одинаковые, поскольку их параметры определялись регламентом, но, тем не менее, они заметно отличались друг от друга, ведь мораторий на их модернизацию был введён тогда, когда они были ещё не вполне доработанными.
Требования регламента – жёсткие, и он задаёт некоторые общие параметры, в том числе диаметр цилиндров и максимальное число оборотов, но есть тысячи инженерных решений, которые не оговариваются правилами. Возможно, не все об этом задумываются, но если бы регламент не был заморожен, больше шансов, что разные производители применяли бы одинаковые решения.
Вопрос: Работая с какими частями двигателей V8, было сложнее всего добиться максимальной эффективности?
Роб Уайт: В двигателях Формулы 1 нет простых деталей. Все части и системы V8 требуют повышенного внимания и правильной эксплуатации. Но сложнее всего было работать с деталями, подверженными постоянным нагрузкам, в частности, с поршнями, шатунами и подшипниками, задействованными в процессе передачи мощности. Например, поршни испытывают нагрузки, в 8000 раз превышающие силу земного притяжения. Фактический вес поршня – лишь 250 граммов, но когда двигатель работает на максимальных оборотах (18000 об/мин., т.е. 300 об/сек), на поршень и шатун действует сила величиной в 2 тонны.
11/12/2013, пресс-служба Renault Sport F1
http://www.f1news.ru/interview/white/91167.shtml
Характеристики некоторых двигателей :
Bayerische Motoren Werke
Type: P84
Year: 2004
Number of cylinders: 10
Configuration: 40 valves, 2 camshafts per row of cylinder, 90° vee
Weight: 89 kg
Capacity: 2998
RPM: 19000
Power: 900 bhp
Type: P84/5
Year: 2005
Number of cylinders: 10
Configuration: 40 valves, 2 camshafts per row of cylinder, 90° vee
Weight: 92 kg
Capacity: 2998
RPM: 19000
Power: 925 bhp
Renault
Type: RS25E
Year: 2005
Number of cylinders: 10
Configuration: 72° vee, 40 valves
Weight: 105 kg
Capacity: 3000
RPM: 19500
Power: 900 bhp
Ferrari
Type: Tipo 055
Year: 2005
Number of cylinders: 10
Configuration: 90° vee, 40 valves
Capacity: 2997
RPM: 19000
Power: 940 bhp
* Отредактировано автором 12.12.2013 в 04:06
Автор заметки: Ajrton
Мнение автора может отличаться от мнения редакции F1-Portal.ru
