За год «Хонда» сделала двигатель мощнее и даже меньше, чем в концепции 2015 года. «Мерседес» ответил новым охлаждением
Битва между «Мерседесом» и «Ред Булл», которая может определить исход чемпионата мира, была довольно заметной. Было много аэродинамических новинок на RB16B и значительное обновление днища на болиде W12 в Имоле и Сильверстоуне. Но главное в этой борьбе - это соревнование между производителями моторов.
Здесь конкуренция менее заметна визуально, поскольку важнейшие компоненты скрыты под кузовом. Хотя сезонные изменения в силовых установках ограничены жетонами развития и правилом трех двигателей на сезон, основные изменения в каждой из этих стандартных установок произошли в межсезонье. И «Ред Булл», и «Мерседес» в этом году участвуют в гонках со значительно большей мощностью, чем в 2020 году.
Что стоит за этими достижениями? В случае с «Хондой» очень много изменений. Honda RA621 в задней части RB16B и меньше, и мощнее, чем предыдущий двигатель. Изначально он задумывался как силовой агрегат для нового аэродинамического поколения автомобилей, запланированного на этот год. Но когда эти регламенты были отложены на год в связи с пандемией, то и новый силовой агрегат то же.
Впоследствии «Хонда» объявила о своем намерении уйти из «Формулы-1» в конце этого года, и казалось, что новый 621 никогда не увидит свет.
К счастью, Ясуаки Асаки, директор Honda R&D в Сакуре, сумел убедить босса, что в последний год участия им следует разрешить выпустить новый дизайн, и что они должны сделать все, чтобы уйти на высоком уровне. Таким образом, он был возвращен к своему первоначальному представлению в 2021 году, пусть уже и не в новом аэрокаре.
Ключевым моментом всей концепции стал пересмотренный порядок приоритетов между мощностью, вырабатываемой двигателем внутреннего сгорания, и количеством рекуперируемой энергии. Это принесло целый ряд преимуществ.
«Силовая установка в современной Формуле-1 - это очень сложная система, которая использует энергию выхлопных газов для выработки электричества», - объяснил Асаки на презентации двигателя. «Поэтому недостаточно просто стремиться к повышению эффективности и мощности двигателя... Закон сохранения энергии гласит, что если вы увеличиваете мощность, то энергия выхлопа уменьшается. Именно это мы и пытаемся решить с помощью новой системы, чтобы увеличить и то, и другое».
«MGU-H - это система, которая регенерирует энергию из выхлопных газов. Количество регенерируемой энергии [разрешенное нормативными документами] этой MGU-H неограниченно. По этой причине на этом элементе все сосредоточены. Давление турбонаддува повышается электродвигателем, а когда открывается выпускная заслонка, то давление выхлопных газов падает и появляется энергия. Это называется e-boost, но суть заключается в том, чтобы стремиться к управлению, которое максимизирует конкурентоспособность при сложном электрическом управлении».
Двигатель внутреннего сгорания смог работать с увеличенным сопротивлением потоку выхлопных газов. Обычно увеличение мощности в камере сгорания приводит к увеличению противодавления, но до тех пор, пока прирост мощности в камере сгорания превышает потери от увеличения противодавления, все хорошо. Пока не наступит точка убывающей и, в конечном счете, отрицательной отдачи.
Но переоценка того, насколько допустимо противодавление (из-за использования противодавления новым программным обеспечением MGU-H), позволила конструкторам «Хонды» кардинально изменить конфигурацию камеры сгорания.
Были увеличены углы наклона клапанов, что не только изменило мощностные характеристики двигателя, но и позволило сделать головку блока цилиндров более мелкой, а распределительные валы расположить ниже (и уменьшить их диаметр, снизив потери на трение). Другой материал блока также позволил уменьшить зазор между цилиндрами, тем самым сделав двигатель еще более компактным.
В результате силовой агрегат получился даже меньше, чем оригинальная версия 2015 года, которая достигала своей компактности за счет расположения турбины, но еще мощнее, чем в прошлом году. Он также значительно мощнее, чем двигатель «Мерседеса» 2020 года. Таким образом, для «Мерседеса» было важно, чтобы и они нашли значительный прирост мощности в новом двигателе M12E.
У нас меньше подробностей о внутренних изменениях, но мы знаем, что печально известная выпуклость на болидах связана с со значительной частью увеличения мощности. Выпуклость призвана очистить специальную камеру впускного коллектора, в которой подготавливается воздух, поступающий в камеру сгорания. Воздух в этой камере впускного коллектора проходит мощное охлаждение.
Супер-охлаждение - это процесс, при котором жидкость может быть охлаждена ниже номинальной температуры замерзания, но при этом оставаться жидкостью. Предполагается, что в стенках этой камеры находится некоторое количество переохлажденной охлаждающей жидкости, что делает воздух внутри нее еще более холодным. Чем холоднее воздух, тем больше в нем кислорода и тем более взрывоопасным он будет при смешивании с топливом.
В «Мерседесе» пересмотрели способы более эффективного использования теплоотдачи турбокомпрессора. «Эти изменения, вероятно, самые поразительные, когда речь идет о мощности и производительности силового агрегата», - сказал Хайвел Томас на презентации W12. Для блока двигателя был использован новый тип сплава в интересах повышения надежности, поскольку нагрузки, вызванные все возрастающей с каждым годом мощностью, начали сказываться в 2020 году.
Впускные трубы переменной длины, которые входят в стандартную комплектацию всех двигателей «Формулы-1» и оптимизируют объем поступающего воздуха в соответствии с требованиями нагрузки и крутящего момента, на M12E стали более компактными за счет оригинальной формы, напоминающей раковину улитки.
То, как эти усовершенствования уравновесились между двумя силовыми агрегатами, стало увлекательной частью соревнования в этом сезоне. Нет окончательного соглашения о том, какой из них мощнее, и они достаточно близки, чтобы различные уровни прижимной силы, выбранные каждой командой на каждой трассе, могли иметь значение.
В серии гонок Франция/Австрия казалось, что «Хонда» имеет преимущество. В Сильверстоуне «Мерседес», казалось, был немного впереди. Все настолько близко, и будет интересно посмотреть, как эта битва развернется во второй половине этого захватывающего сезона.
Источник: Formula1
