Моторы «Ф-1» не ставят в обычные машины. Виноваты проблемы с запуском, крутящим моментом и охлаждением
Технический эксперт все объяснил.
«Формула-1» на протяжении всей своей истории считалась и продолжает считаться пиком автомобильной инженерии: конструкторы постоянно выжимали максимум из аэродинамических пакетов, компоновки и силовых установок. Естественно, душа и сердце гоночной машины — это ее двигатель, и не важно, насколько сумасшедшими и продвинутыми делают моторы в обычных дорожных машинах, они все равно не смогут нагнетать, реветь, сжигать и взрывать на уровне топовых устройств из автоспорта. И силовую установку нельзя просто так взять и запихать в обычное стоковое авто — технический эксперт Drivetribe Майк Ферни объянил причины целиком и полностью в шоу Mike’s Mechanics.
«Да, у нас есть «Феррари» F50, «Порше» Carrera GT и пара творений «Ямахи» – моторы всех этих машин основаны на двигателях «Формулы-1». Но все-таки они не были настоящими гоночными моторами, снятыми прямиком с трека.
Конечно, мы все ждем гиперкар «Мерседес» AMG One – в нем, по уверениям конструктора, стоит силовая установка, идентичная агрегату из болида Льюиса Хэмилтона 2016 года.
Первый серийный автомобиль с мотором «Формулы-1»
Я лично видел тесты этой машины на секретном испытательном автодроме в Великобритании. Скажу честно: она находится не в лучшим состоянии. Уже нет никакой тайны в проблеме: у AMG не получается заставить авто работать на полную — особенно на низких скоростях. Когда она проехала мимо меня — честно говоря, мне показалось, будто она звучит как байк для MotoGP с огромнейшими перебоями в зажигании.
Итак, с чем же сражается «Мерседес»? Почему мотор от «Ф-1» так сложно запихать в дорожную машину?
Запуск
Считается, что этот пункт — самый простой, но у силовой установки из Гран-при нет возможности заводиться от поворота ключа. Все из-за огромной прочности, которую мотористы закладывают в блок силовой установки — зазор между двигающимися агрегатами в моторе буквально микроскопический. И это один из тех аспектов, который позволяет двигателю производить мощность с максимальной эффективностью.
Допустимые отклонения настолько малы, что поршни на холодном старте будут плотно утоплены в блок двигателя. Жидкость должна течь по двигателю при температурах в примерно 80 градусов и покрывать все охлаждаемые поверхности, чтобы старт состоялся. Следовательно, если вы просто захотите поехать прокатиться в воскресенье, вам придется встать ни свет ни заря для тщательной и бережной подготовки двигателя к запуску.
И только потом пройдет непосредственно старт. То есть вам потребуется много усилий, чтобы завести с толкача мотор «Формулы-1» – и в особенности вам необходим один из тех девайсов, которыми заводят современные болиды. И да, вам придется пользоваться им для каждого начала поездки.
Охлаждение
В обычной машине радиатор смонтирован в передней части. Он отбирает тепло из мотора и передает его в окружающую атмосферу.
Объем пиковой энергии двигателя рассчитывается так: пиковый крутящий момент умножается на обороты в минуту, при которых этот момент достигается, и результат делится на 9565. Следовательно, более «оборотистый» мотор «Формулы-1» создаст больше энергии — а значит, и тепла, которое надо будет рассеять.
Именно поэтому недостаточно будет просто переставить силовую установку из болида в машину — лучше прихватить с собой и систему охлаждения. А ведь гоночное авто использует два огромных радиатора по разным сторонам корпуса.
В противном случае вам придется создать собственную систему теплообмена. Придется пройти через огромный объем расчетов по свойствам и размеру радиаторов — и это будет не лучшее времяпрепровождение.
Охлаждающие элементы в «Формуле-1» чаще всего располагаются под углом — специально, чтобы в небольшой боковой понтон можно было запихать устройство побольше. И с лицевой стороны она будет выглядеть вот так.
А еще система охлаждения в «Ф-1» не предусматривает дополнительных охлаждающих турбин, так что если на такой машине попасть в трафик и завязнуть в пробке, то двигатель почти без сомнений перегреется. Или к машине придется примотать два огромных и мощных вентилятора для снижения температуры. Уйдет немало труда.
Стоимость
Двигатель «Ф-1» – настоящее произведение инженерного искусства. Следовательно, на него установлена соответствующая титулу цена: сейчас один экземпляр разоряет команду на 7,9 миллиона долларов. Хотя бы поэтому поставить его в дорожную машину было бы непросто: материалы тоже потребовались бы очень дорогие, как и оборудование для установки и настройки.
Для раскрутки современной силовой установки до 15 000 об/мин и генерирования 800 л.с. мощности вам потребуется, к примеру, продвинутая пневматическая клапанная система вместо классических пружинных.
Да, вместо этих простых металлических штук двигатели «Ф-1» используют сжатый азот для надежного захлопывания клапанов. И это влетит в копеечку — и при установке, и при техобслуживании, и на стадиях ремонта.
Если вы родились в эру V10, то легко можете выйти в интернет и найти что-то такое.
«Хонда-Мьюген» за примерно 13 тысяч долларов. Точно так же можно раздобыть и другие довольно бюджетные моторы из той эры «Ф-1» вроде «Джадд» V8 или «Косуорт» V8. Но сперва вам надо будет привезти их, потом переделать под свои нужды, а затем настанет черед самого сложного — поиска коробки передач под такой агрегат. Это выполнимо, но…
Крутящий момент
Моторы «Формулы-1» знакомы всем за умопомрачительные показатели лошадиных сил, но про крутящий момент обычно забывают. Да, болиду весом в 700 кг с пилотом не нужно так уж много момента, чтобы сорваться с места. К тому же, с их уровнем генерирования прижимной силы они могут проезжать повороты на чудовищных скоростях, а иногда и вовсе с полным газом — вообще не беспокоясь ни о чем.
Следовательно, моторы заточены под мощность, и крутящий момент достигается максимума на пике оборотов. У двигателей «Ф-1» сравнительно малый момент для вырабатываемой мощности, при этом короткий ход поршня и широкий цилиндр.
(слева — обычный поршень, справа — поршень из «Ф-1»).
Более короткий ход поршня позволяет мотору достигать более высоких оборотов по сравнению с другими агрегатами — отсюда и большая мощность. С другой стороны, из-за малого «плеча» каждого поршня крутящий момент оказывается невысоким.
На обычных дорожных машинах массой от 1200 до 1800 кг мотору от «Формулы-1» пришлось бы работать на полную, чтобы просто сдвигать авто с места и катать его по городу. Правда, у современных моторов с этим делом все намного лучше, чем у старых атмосферных V10 – все благодаря турбонаддуву и гибридной составляющей.
Она как раз и заполняет тот недостаток крутящего момента на низких оборотах.
AMG, например, так и заявил: их гиперкар One будет кататься по городу именно на электрических моторах и на низких скоростях запускать мотор вообще не придется.
Жизненный цикл
Сейчас, в 2019-м, в «Формуле-1» есть правило: каждый гонщик имеет право использовать только по три комплекта элементов силовых установок за сезон. Следовательно, теперь моторы должны быть довольно надежными. В прошлом же бывали эры, в которых двигатель жил только одну гонку — после финиша его либо приходилось ремонтировать и восстанавливать, либо просто менять на новый.
Да, двигатель «Формулы-1» подвергается огромным нагрузкам — все благодаря природной свирепости сути процесса внутреннего сгорания и скорости обратно-поступательного движения. Без ограничений мотор V10 из начала 2000-х может выдавать 20000 об/мин — а это значит, что каждый поршень двигается вверх-вниз по 300 раз в секунду. С учетом массы поршня, он за это время переживает перегрузку в 10600 G. Давление в цилиндрах на пике цикла может достигать 1500 «атмосфер». Неудивительно, что с такими показателями мотор оказывается хрупким.
Именно поэтому для адекватного переноса мотора «Ф-1» в обычную машину силовую установку придется разобрать до мельчайших компонентов и бесконечно перестраивать только для того, чтобы он заработал. Никто заранее не спрогнозирует вам, сколько это потребует времени или денег.
С другой стороны, AMG пытается не просто вытащить мотор из болида и засунуть в дорожное авто, а выстроить машину вокруг гоночной силовой установки. Очевидно, это намного более продуманный путь, но «Мерседесу» приходится иметь дело с каждым из упомянутых мною аспектов. Конечно, огромная куча наличности может решить большинство проблем в сфере инженерии: с мощной финансовой поддержкой тот самый легендарный V10 от «Феррари» реально запихать в LaFerrari. Если вы достаточно двинуты на этой идее.
Что же AMG может сделать с современным гибридным мотором V6 объемом 1,6 литра для решения всех проблем? Уже известно: конструкторы обрезали предельное число оборотов с 15 тысяч до 11 тысяч. Вопросы повседневного охлаждения и холодного старта все еще висят в воздухе.
Авиатехнологии помогли «Хонде» в «Формуле-1». С новым двигателем пришла победа
Четыре колеса снимают за 0,6 секунды: магия пит-стопа «Формулы-1» в слоу-мо
«Феррари» придумала изящную инновацию для охлаждения тормозов. Нагрев до 1000 градусов больше не страшен
Источник: Drivetribe