Болиды Формулы-1 заставят ездить по пит-лейну на электричестве

Международная автомобильная федерация (FIA) опубликовала технический регламент Формулы-1, вступающий в силу с 2014 года. В этом документе, в частности, говорится, что через три года болиды будут обязаны передвигаться по пит-лейну исключительно на электротяге.

«Автомобиль должен двигаться по пит-лейну в полностью электрическом режиме, без включенного зажигания и с без подачи топлива в двигатель», – говорится в пункте 5.19 технического регламента.

Помимо этого, с 2014 года болиды Формулы-1 получат возможность заводиться и глушиться без посторонней помощи, эти операции должен будет проводить пилот. Также конструкторам придется модернизировать трансмиссии гоночных машин: по новым правилам, количество передач жестко регламентировано восемью. При этом, команды смогут лишь раз менять передаточные числа в коробке по ходу сезона.

Кроме того, документ утверждает переход чемпионата мира на шестицилиндровые турбомоторы, изменения характеристик системы рекуперации кинетической энергии KERS (ее мощность увеличится в два раза), а также предусматривает ряд других, менее значительных нововведений.

Как сообщалось ранее, с 2014 года на болиды Формулы-1 будут устанавливать 1,6-литровые двигатели V6, оснащенные турбонагнетателем. Максимально разрешенное число оборотов составит 15 тысяч, давление впрыска топлива не сможет превышать 500 бар, а ограничения на расход топлива сделают двигатели на 35 процентов экономичнее. Максимальная мощность обязательной для установки системы рекуперации кинетической энергии торможения KERS составит 120 киловатт.

Эффект того стоит.

Технический регламент «Формулы-1» четко определяет состав жидкости, на которой работают болиды — она на 99 процентов должна состоять из обычного высокооктанового бензина. По идее, в гражданскую машину можно залить немного спортивного топлива — и она поедет (правда, недолго, ведь ее двигатель не рассчитан на повышенную мощность). То же самое произойдет, если «угостить» творение гоночных конструкторов тривиальным АИ-95: техника сдвинется с места, но скорость будет далеко не чемпионской.

Но 1 процент различий вместе с ориентированием под определенный тип техники разительно влияет на поведение автомобиля. Часто разница между несколькими видами гоночного топлива составляет примерно 0,5 на круге — чего уж говорить про сравнения с привычным горючим с АЗС? Потому и стоит иногда бензин для болидов «Формулы-1» огромные суммы, и разрабатывают огнеопасные смеси с не меньшим тщанием, что и сами машины.

Высокооктановые эксклюзивы

Команды с небольшими бюджетами вроде «Форс-Индии» или «Хааса» обычно закупают топливо и смазочные материалы у крупных нефтеперерабатывающих компаний из премиального каталога, но у конюшен-гигантов процесс приобретения горючего отличается. Богатые и крупные коллективов заключают рекламно-партнерские контракты с самыми заметными игроками на рынке. Так «Феррари» в данный момент сотрудничает с американо-нидерландской компанией Shell, «Мерседес» уже несколько лет в альянсе с малайзийцами из Petronas, «Рено» давно работает вместе с Castrol/BP, «Ред Булл» обвешан наклейками Exxon Mobil, а «Макларен» недавно подписал соглашение с бразильцами из Petrobras.

Суть договора с производителями нефтепродуктов заключается не только в официальном брендировании всех горючих и смазочных материалов. Компании из своего штата формируют настоящие лаборатории из 50-70 человек, занимающиеся исключительно обслуживанием партнера из «Формулы-1». Они ведут постоянную работу с разрешенным к изменению процентом состава, экспериментируют с разными смесями и выводят оптимальные присадки для горючего под температурные особенности треков, конструктивные преимущества двигателей и даже пожелания пилотов. Каждый сотрудник подписывает жесткий договор о неразглашении, да и сами производители нефтепродуктов не продадут эксклюзивную горючую формулу конкурентам ни за какие деньги.

Чем занимаются «нефтяные» люди в «Ф-1»

5-7 человек формируют специальную спецбригаду, колесящую по Гран-при в специальном моторхоуме, напоминающем передвижную лабораторию по прозвищу «масляный прицеп». Они приезжают на трассу за пять дней до Гран-при и проверяют правильность поставок горючих материалов. Но главная задача бригады – неустанно следить за составами топлива и смазочных материалов, для чего они за один уик-энд берут более 40 проб в том числе из отработанных жидкостей. Работа по сверке крайне важна, ведь если горючие смеси из болида не совпадут по своим свойствам с заявленными, то пилота ждет дисквалификация.

Каждая команда щедро инвестирует в подобный трейлер или оговаривает его наличие при заключении контракта с партнером: например, моторхоум «Шелл-Феррари» оценивается в целых семь миллионов евро.

Остальная «нефтяная» бригада, приписанная к конюшне «Формулы-1», не прекращает разработку новых химических составов круглый год. Исследования и производство проходят в специальных отдельных лабораториях в условиях строгой секретности — и новые присадки никогда не цедят сразу литрами. Обычно сперва небольшой объем продукта тестируют на миниатюрном моноцилиндровом моторе актуальной спецификации, а затем при успешных результатах новый сорт отправляют в команду, где его заправляют в два стендовых двигателя и гоняют 8 тысяч километров. Если команду устраивают свойства бензина, то уже затем его производят ограниченными партиями по 3600 литров и транспортируют на частном грузовом самолете к месту Гран-при. Всего же на разработку одного вида топлива уходит от двух до трех с половиной месяцев — например, «Феррари» за 2015 год сменила как минимум целых пять различных версий продукции Shell.

Одним из главных аспектов улучшения бензина является не только октановое число или горючие свойства, но и плотность. Она напрямую влияет на массу, и потому при снижении хотя бы на 7,5 процентов (при среднем исходном показателе в 775 кг/м3) болид поедет быстрее аж на 0,25 секунды с круга. В целом специалист компании Shell Алан Вардл признает возможность увеличения отдачи от силовой установки на целых 25 процентов лишь благодаря правильному подбору топливных и смазочных составов.

Огромные затраты

Судя по инсайдам из мира технологичных альянсов, самый большой бюджет на «Формулу-1» закладывает американский партнер «Ред Булл» Exxon Mobil. Его затраты оцениваются почти в 300 миллионов долларов в год — расходы Shell на сотрудничество с «Феррари» и вдвое меньше, если верит слухам. Видимо, именно за счет масштабной работы над топливом «быки» и умудряются иногда побеждать «Мерседес» и «Феррари», несмотря на средний по мощности и надежности двигатель «Рено».

Конечно же, гоночные команды не возмещают все затраты в полном объеме. Обычно их альянс с нефтеперерабатывающими корпорациями основан на рекламно-бартерной основе: конюшни размещают где только можно (в первую очередь на болидах) партнерскую символику и всячески помогают в продвижении производителя бензина. Некоторую часть в зависимости от условий договора команды все же погашают, но остальные расходы нефтяников засчитываются как спонсорская помощь. Еще сюда же входят затраты и на маркетинговую активацию сотрудничества (она может быть разной — например, производство совместных короткометражек, как было у «Макларена» и Mobil 1 в 2013 году).

Самые бедные команды тратят на максимально обогащенное стоковое топливо основных партнеров заводских команд около полмиллиона долларов (на весь сезон), однако самые крутые эксклюзивы, производимые для гигантов «Формулы-1», с учетом затрат на разработку могут стоить во много раз дороже — просто их оплачивают нефтяные компании. Так что, возможно, именно различия в уровне топлива создают внушительную разницу между заводскими и клиентскими командами, а не полумифические «недостаточно мощные спецификации поставляемых двигателей».

Всё, что горит. Как работает топливо и масло в Формуле 1

Все знают, чем отличаются мягкие шины Pirelli от сверхмягких, благодаря мучениям Ромена Грожана зрители легко назовут как минимум две марки гоночных тормозов, а Ferrari после провала в Японии сделала отличную антирекламу своему производителю свечей зажигания. Но откуда команды берут топливо и моторное масло? Пожалуй, лишь в случае с Ferrari не ошибется даже начинающий болельщик – Shell работает с этой командой уже 20 лет, а потому сочетание желтой раковины морского гребешка и черного жеребца уже въелось в наше подсознание.

За годы доминирования Mercedes болельщикам примелькался их титульный спонсор Petronas – хотя и тут связь с поставками топлива очевидна не для всех. Но остальные? С уходом дозаправок во время гонок тема бензина практически исчезла из повестки, и особенно непросто стало в этом году, когда сразу несколько команд поменяли поставщиков. Renault ушла от Total к BP/Castrol, к ним же переметнулся McLaren, от которого в свою очередь к Red Bull перешел ExxonMobil.

Бочка с топливом

Фото: Эндрю Хан / LAT Images

Конечно, не совсем справедливо говорить, что горюче-смазочным материалам в Формуле 1 уделяют мало внимания. В этом году теме моторного масла отведена едва ли не главенствующая роль, но только со знаком минус. Запрещенная практика сжигания масла в цилиндрах мотора для кратковременного повышения мощности будоражит умы команд и FIA, хотя простым зрителям вряд ли она интересна настолько же, как, скажем, деградация резины, которую можно заметить невооруженным взглядом.

Сами производители с крайней неохотой говорят о пресловутом сжигании масла. Особенно ExxonMobil – поставщик команды Red Bull, которая в этом замечена как раз не была (наоборот, именно она и подняла эту тему).

«Теоретически, ты можешь нагреть порцию смазочных материалов до такого состояния, что она станет топливом, – объясняет технологический менеджер автоспортивного отдела ExxonMobil Дэвид Цурусаки. – Но правила говорят, что топливо должно быть топливом, а смазочные материалы – смазочными материалами. Если кто-то это и делает, то с этим надо разбираться, ведь они не могут сами случайно начать гореть. Ты должен сделать что-то механически, чтобы это произошло. Нужно приложить к этому усилия, и если ты что-то такое делаешь, тебя можно поймать».

Дэвид Цурусаки

Фото: Mobil 1 Media

Мы сидим с Дэвидом на втором этаже моторхоума Red Bull. Для него обстановка Гран При пока в новинку – хотя он уже давно связан с гонками, это первый сезон Дэвида в Формуле 1. Компания, на которую он работает, продвигает в чемпионате сразу три своих бренда: Mobil 1, Esso и Exxon – в зависимости от рынка, где проходит тот или иной этап.

С Red Bull американский производитель работает с начала года – машины этой команды используют двигатели Renault. При этом заводская команда Renault ездит на топливе BP/Castrol, поэтому вопрос о том, как в этом случае быть поставщикам смазочных материалов, неизбежен.

«У нас заключен контракт с Red Bull, но с Renault мы работаем напрямую, – говорит Дэвид. – Мы регулярно встречаемся с ними и в том числе обсуждаем будущий год.

Если команда вдруг решит сменить поставщика двигателей, скажем, в конце сезона – что ж, нам будет непросто, но мы будем работать с новыми партнерами. Ведь у нас контракт не с мотористом, а с Red Bull».

«К сожалению, никакой информации от Renault по поводу BP/Castrol мы не получаем, – добавляет технический советник ExxonMobil Майк Фрост. – Уверен, что ее не получают и наши конкуренты. В конце концов, мы все подписываем соглашение о неразглашении».

Если Цурусаки – это главный человек ExxonMobil на Гран При, то Фрост – самый незаменимый. В обычные дни он работает из офиса и занимается гоночной логистикой.

«Мы должны заранее спланировать все отправки нашей продукции на гонки, – говорит он. – Мы пакуем бочки с топливом и маслом и отдаем их DHL. Для дальних гонок, куда не доедут грузовики, у нас два варианта: отправить их воздухом или морем.

Авиаперевозки очень дорогие и довольно сложные для нас – ведь это не просто какой-то груз, а опасные материалы. Поэтому мы стараемся отправлять их морем, но из-за этого всё приходится делать сильно заранее. Из-за того, что продукция должна уйти с базы за 2-3 месяца до гонки, планировать приходится очень много».

Дэвид Цурусаки и Майк Фрост

Фото: Mobil 1 Media

В дни Гран При офис Фроста находится на трассе – ему отведена узкая комнатка позади боксов Red Bull, куда не поместится даже стул. Работать в этой «полевой лаборатории» приходится стоя, но Майк не в обиде. «Когда я нахожусь на трассе, я слежу за всем, что происходит с нашей продукцией, – говорит он. – Если что-то идет не так, команда приходит именно ко мне. На мне две части: топливо и смазочные материалы».

Большую часть мобильной лаборатории Фроста занимают два прибора: спектрографический анализатор (на фотографии выше он синего цвета) и газовый хроматограф.

«Каждый раз, когда машина останавливается, я беру забор масла, – рассказывает Фрост. – Сколько бы раз за сессию она не заехала в боксы, мне нужно взять его, чтобы понять, как ведет себя двигатель.

Образец я помещаю в спектрографический анализатор, в котором два электрода образуют электрическую дугу. Дуга проходит через масло, и спектр, который в этот момент считывают передатчики, позволяет нам понять, какие вещества появились в масле после его использования в двигателе.

Если мы замечаем что-то не то на графиках, мы обращаемся к специалистам Renault, чтобы вместе понять, есть ли проблема. Иногда они видят что-то раньше нас, иногда я. Бывает, что по итогам этого анализа нам приходится определять, можно ли починить двигатель, или его уже пора списывать.

Этот анализ масла позволяет нам физически заглянуть внутрь двигателя и решить, какой из них самый надежный. Скажем, на трассе, где мощность не важна, команда может выбрать уже довольно сильно использованный мотор и не рисковать пробегом нового».

Тесты масла

Фото: ExxonMobil

«Газовый хроматограф позволяет нам исследовать топливо, – продолжает Фрост. – Это как допинг-тест для атлетов. Мы сдаем FIA образец топлива заранее – они должны убедиться, что мы не добавляем в него новые компоненты. Мы обязаны воспроизводить состав с точностью, как отпечаток пальца – каждый раз.

Инспектор FIA может зайти в твой гараж в любой момент Гран При и взять образец. Если на их графике – а у FIA есть точно такая же аппаратура – появляется какой-то пик – неважно, в прибавке мощности или где-то еще, нас дисквалифицируют.

Однажды у нас была ситуация, когда мы поменяли в машине топливный насос, и в новом, с завода, остались калибровочные жидкости. Они смешались с топливом, и хотя никакого преимущества мы не получили, нас дисквалифицировали.

Дисквалификацию можно получить за самые невинные вещи. Моя работа состоит в том, чтобы этого не произошло».

В Red Bull ценят вклад своего поставщика, но не просто потому что у них есть контракт и хорошие отношения.

«Они помогают нам, причем очень быстро, – говорит главный инженер Red Bull Пол Монаган. – Например, на тестах у нас возникла проблема. Они развернули свою мобильную лабораторию, провели тесты, за ночь результаты были готовы и отправлены в Великобританию. Уже через несколько дней у нас был ответ на наш вопрос».

Пол Монаган

Фото: Mobil 1 Media

Кроме того, правильное топливо может дать команде неплохую прибавку. «Если трасса требовательна к двигателю, топливо на ней будет значить примерно одну десятую на круге, – говорит Пол. – В Монако эта цифра будет меньше, в Спа – больше. К тому же, характеристики горюче-смазочных материалов меняются по ходу всего сезона, и к концу года Mobil 1 улучшает наше время примерно на четверть секунды. Спасибо, нам это не помешает».

Цену такому продукту назвать сложно. Никто в компании эти цифры не озвучивает – но не из скрытности, а из-за того, что вряд ли кто-то об этом задумывался.

«Можно посчитать стоимость литра сырья, но потом к этому нужно прибавить стоимость времени инженеров, логистику, утилизацию, – говорит Цурусаки. – Получится в сто раз дороже.

Усилие, которое мы тратим на производство этого топлива, не сравнить с тем, что мы делаем для потребительского рынка. Я произвожу мало, но трачу на это очень много сил. К тому же, логистика стоит больше, чем то, что находится внутри в бочках. Ведь на каждую гонку мы привозим 60 бочек топлива по 20 галлонов (76 литров) каждая. Масла нужно намного меньше – всего пару бочек».

Бочки с топливом

Фото: Sutton Motorsport Images

С точки зрения рекламы Формула 1 для производителей топлива и масел даже удобнее, чем для производителей машин, ведь технические характеристики горюче-смазочных материалов весьма близки к потребительским продуктам. И все же, традиционный вопрос «Можно ли залить гоночное топливо в обычную машину» ставит Цурусаки в тупик.

«Поедет ли дорожная машина после этого? Должна, – говорит он. – Не знаю, пробовал ли это кто-то. Но вообще дорожные машины проектируют с определенными характеристиками, и наш бензин может оказаться слишком мощным для этого двигателя. То есть, работать такая машина может быть и будет, но не долго.

Можно конечно и наоборот – залить дорожное топливо в гоночную машину. Но такой эксперимент будет просто деньгами на ветер, ведь это очень особенные моторы. С другой стороны, это ведь все равно воспламеняющаяся жидкость, так что работать двигатель вероятно будет».

И хотя производители любят упоминать, что жидкости в вашей машине почти такие же, как и в гоночной машине вашей любимой команды, производство этих двух видов продукции бесконечно далеко друг от друга.

Тесты масла

Фото: ExxonMobil

«Возьмем моторное масло, – говорит Дэвид. – Если ты делаешь его для коммерческого рынка, перед тобой будет огромный список требований, которым надо соответствовать – в первую очередь, многочисленным экологическим стандартам. К тому же, тебе надо, чтобы твоим маслом могло пользоваться как можно больше машин. Поэтому от момента разработки до момента выхода на рынок уходит огромное количество времени.

В гоночной программе мы можем фокусироваться на конкретном моторе, на конкретном разбросе оборотов, на конкретной температуре. При этом производство намного сложнее, ведь ты можешь использовать экзотическое сырье, которое еще не поступило на рынок – что-то, что только вышло из лаборатории. С точки зрения массового производства цена была бы огромной, но нам не нужно об этом волноваться».

«Когда я говорил про то, что наше топливо должно воспроизводиться с точностью, как отпечаток пальца, я не шутил, – добавляет Фрост. – Дорожное топливо вообще ничего общего с этим не имеет. В нем слишком много компонентов, ведь ему надо соответствовать всем нормам. Для нас эти дополнительные 20-30 лишних компонентов просто невозможны. Нам надо делать очень четкий продукт, который легко контролировать».

Штаб-квартира ExxonMobil в Хьюстоне

Фото: Mobil 1 Media

При этом внутри компании стараются поощрять инженеров работой в Формуле 1 – специалисты, занятые в программе создания масла, половину своего времени работают над дорожной техникой, а половину – над гоночной.

«Каждый из них, кто хоть немного поработал в Ф1, до сих пор считает себя частью команды – даже если давно перешел на другую позицию, – говорит Дэвид. – Для молодого инженера это большое дело – даже если ему предстоит всего лишь заниматься логистикой.

Только представьте: обычно мы работаем над новым массовым продуктом год перед тем, как запустить его в производство. В Формуле 1 же все иначе. Мы можем придумать новое моторное масло, тут же его протестировать и отправить на гонку, которую в ближайшие выходные можно увидеть по телевизору.

Поэтому парни в наших цехах невероятно любят Формулу 1 и очень хотят быть причастными к ней. Я уверяю, что даже если у себя в США им придется встать в шесть утра, они все равно будут смотреть гонку. И постоянно слать мне сообщения: «Что случилось? А сейчас?»

Энтузиазм наших инженеров необычаен».

Какое топливо используется болидами Формулы 1

Июнь 9, 2014 Category: Разное, Статьи

Поклонники гонок Формулы 1 желают знать практически все о технической стороне соревнований, о командах и болидах. Интересует многих и вопрос, связанный с топливом. Болельщики хотят знать, что заливают в баки болидов их любимцы.

Болиды Формулы 1, как и все прочие автомобили, оснащены бензобаком. При этом типовой бензобак машины, участвующей в заездах, изготовлен из 2 слоев резины, наружного покрытия из кевлара и нитрат-бутадиена. Надежное кевларовое покрытие позволяет избежать протечек.

Мало кто знает, что бензобак в болидах F1 представляет собой своеобразную сумку, которая может в большой степени подвергаться деформациям под давлением. При этом она не будет никаким образом деформироваться. Внутрь бака заливают бензин, октановое число которого фактически приближено к 110. Объем бака у болидов разных команд различный. Например, в Jordan используется топливный бак, способный вместить в себя 135 литров. Бензин, использующийся в Формуле 1, естественно, достаточно дорогой. Сегодня оптовая цена дизельного топлива в несколько раз ниже оптовой цены бензина для болидов F1. В целом состав специального бензина для гонок практически идентичен обычному, но с некоторыми особенностями.

Кто-то может подумать, что 135 литров – это очень большой объем бака. Однако для болидов Формулы 1 такой показатели можно считать совсем небольшим. Ведь на максимальной скорости для преодоления ста километров расстояния болид затрачивает примерно 100 литров топлива. Вот и думайте, много это или мало. Однако среднее потребление топлива машиной во время гонки несколько ниже. Оно составляет 0,6-0,68л. на 1 километр пути. Между прочим, практически все команды получают нужное топливо бесплатно благодаря своим техническим партнерам. Чаще всего в качестве таковых вступают мировые поставщики нефти и нефтепродуктов.

vlad-s1 ›
Блог ›
Состав Топлива для Формулы 1 Shell + Scuderia Ferrari

Предисловие.

Двигатели машин Ф1 используют бензин в качестве топлива. Топливо Ф1 не может содержать составы, которые не содержаться в коммерческом бензине, в отличие от спиртосодержащего топлива, используемого в американских гоночных сериях с открытыми колесами. Смеси настраиваются для максимальной отдачи в текущих погодных условиях или на определенных трассах. В течение периода истории, когда команды были ограничены определенным объемом топлива в течение гонки, использовались экзотические высокоплотные топливные смеси, которые были тяжелее чем вода, так как энергоёмкость топлива зависит от его массовой плотности .Большинство команд получает топливо бесплатно от технических партнёров, как правило это крупные мировые производители. Топливо (в данном случае бензин) это жидкость которая смешивается с воздухом внутри цилиндра для того чтобы обеспечить сгорание и последующие мощное расширение в цилиндре. Чем лучше топливо распределяется в камере сгорания и чем более энергоёмкие частицы содержаться в см3 топлива тем большую мощность оно может выдать при том же количестве или тем выше будет экономия топлива.

Было бы слишком легко если бы не было никаких ограничений. Ограничения ФИА накладываются на октановое число, содержание кислорода и азота и плотность. Бензин не может содержать компоненты которые не содержаться в коммерческом бензине. Требования к коммерческому бензину установлены постановлением Европейского парламента по бензину в 2000 году. Благодаря математическим моделям позволяющим определить итоговую мощность и конечные характеристики бензина, топливо может быть изменено для повышения мощности болидов в в рамках ограничений установленными ФИА.

Чтобы удостовериться что, команды и поставщики топлива не нарушают топливные ограничения, FIA требует, чтобы Эльф, Shell, и другие поставщики топлива предоставляли образец топлива, который они собираются использовать в гонке. В любое время, инспекторы FIA могут запросить образец топлива и сравнить «отпечатки пальцев» топлива используемого по ходу гонки с образцом который был предоставлен поставщиком топлива. Команды обычно соблюдают это правило, но в 1997, Мика Хаккинен был лишен третьего места в Spa-Francorchamps в Бельгии после того, как FIA обнаружило, что химический состав топлива не соответствует правилам.

Эволюция.

В годы основания Ф1 смеси создавали химики. Они создавали агрессивные смеси из таких веществ как бензол, метанол, ацетон и нитробензол, некоторые из этих смесей должны были удаляться из двигателя немедленно после тестов или гонок. Без этой предосторожности двигатели просто не пережили бы ночь. Позже вплоть до конца 60-х годов использовался керосин до тех пор пока список допустимых добавок не было значительно сокращен решением ФИА .»для безопасности пилотов и механиков».

К концу 70-х правила разрешали использование высокооктанового бензина, продаваемого во Франции Италии Германии и Англии. Бензин с октановым числом 101 был доступен на европейских заправочных станциях и его октановое число могло быть повышено до 102. Когда этот тип бензина перестал открыто продаваться, поставщикам команд было разрешено создавать топливо специально под эту категорию. В результате топливо стало более сложным и сильно отличалось от коммерческого бензина.

В 80-е ограничение на октановое число 102 сохранялось и ограничения теперь коснулись содержания кислорода и азота (до 2% для обоих веществ) По прошествии времени были наложены новые ограничения, такие как давление паров, плотность содержание бензола и этила. Вплоть до начала 90-х Топливные компании экспериментировали с более чем 300 смесями за сезон.
В 1992 ФИА запретила использование в топливе любых компонентов, которые не содержаться в коммерческом бензине. Начиная с 1993 года и по сегодняшний день разрешено использование только неэтилированного бензина марки «супер» соответствующего стандартам ЕС.

Производство.

Целью создания топлива является получение наибольшей мощности от двигателя с сохранением надёжности и с учётом расхода топлива.
На первом этапе проводится компьютерное моделирование при этом база данных работает более чем со 100 образцами сырья для получения экспериментального бензина. В поиске наилучших смесей высокого уровня мощности позволяющего выиграть критически важные доли секунды инженеры могут даже «сжечь» виртуальный бензин, без создания реальных образцов топлива. Некоторые команды развили компьютерные технологии так что даже могут проверить виртуальный бензин в виртуальном двигателе. Эта математическая модель позволяет отслеживать работу двигателя с различными видами топлива и физико-химических свойств сырья.

Второй этап включает создания маленьких партий различных типов экспериментального бензина и тестирование в лаборатории на соответствие регламенту. Затем образцы топлива проверяются в двигателе для определения мощности и уровня расхода топлива. После отбора типов топлива которые должны быть наиболее эффективны для двигателя команды, проводятся испытания надёжности на динамометре и на трассе. Как только тип топлива выбран его образец отправляют в Англия для проверки и утверждения ФИА.

Топ команды работая с поставщиками используют приблизительно 3600 литров топлива, 200 литров машинного масла, 180 литров масла для коробки передач, 80 литров гидравлической жидкости, 20 литров хладагента и нескольких килограммов жира за гонку. За 5 дней до гонки инженеры уже находятся на месте проведение гонки и проверяют наличие топлива а также проверяют хромотографическое и спектрометрическое оборудование необходимое для диагностики двигателя. По окончании гонки все неиспользованные продукты возвращаются поставщику.

Состав.

Как уже было сказано ранее гоночное топливо Ф1 должно содержать те же компоненты что и обычное топливо. Все различия определяются пропорциями различных компонентов. Из-за этих ограничений углеводородные компоненты могут быть разделены на две основные категории:
Предельные
углеводороды(Parаffin), алканы. Данный класс углеводородов содержит в составе молекулы достаточное количество атомов водорода для насыщения атомов углерода. Парафины содержат прямые или разветвленные молекулярные цепочки с простыми углерод-углеродными связями. Алканы имеют общую формулу CnH2n+2. Бензиновая фракция нефти содержит легкокипящие углеводороды C6-C9, с температурой кипения до 140 градусов Цельсия. Эталонными веществами для определения октаногого числа бензина считаются н-гексан, C6H14 (ОЧ=0) и 2,2,4-триметилпентан, C8H18 (ОЧ=100). Парафины не вступают в реакцию с большинством химических реагентов, но легко окисляются.
Нафтеновые (Naphthenic). Данные углеводороды имеют циклическое строение с простыми связями. Они обладают превосходными свойствами при низких температурах, главным образом используются при производстве смазочных материалов.
Непредельные углеводороды.
У этого класса соединений недостаточно атомов водорода для насыщения атомов углерода, в результате чего образуются кратные углерод-углеродные связи.
Ароматические углеводороды- соединения содержащие бензольное ядро (цикл из шести атомов углерода, содержащий три двойные связи, но не фиксированными между определенными атомами углерода как у циклоалкенов, а равномерно распределенными между всеми шестью). Название класса обязано сильному запаху данных соединений. Главные ароматические соединения: бензол, толуол, стирол.
Диолефины или диеновые- непредельные углеводороды открытого строения, имеющие две двойные связи.
Ацетилен (Acetylene)- представитель класса алкинов- непредельные соединения имеющие одну тройную связь.

Обычное Топливо

Топливо Ф1

Заморозка» разработки двигателей, унификация электронных блоков управления… Технический регламент Формулы-1 становится все жестче, и командам все сложнее сбрасывать доли секунды на круге.

В таких условиях еще важнее кооперация между гоночными инженерами и поставщиками топлива и масел — как, например, между Ferrari и концерном Shell. Всех секретов мне в шелловской передвижной лаборатории на Гран При Италии не раскрыли, но все же…

для каждого этапа Гран При итальянская команда получает бочки с бензином Shell — его для Ferrari делают в топливной лаборатории Shell Global Solutions UK в Торнтоне близ Манчестера (см. АР №5, 2002). Там же, где производят гоночное топливо для всех команд WRC и 24 часов Ле-Мана (в этих сериях Shell является эксклюзивным поставщиком), а также для американской команды Shell-Pennzoil Motorsport серии NASCAR или для мотоконюшни Ducati, участвующей в чемпионатах MotoGP и Superbike.

Разработку спортивных масел и топлива ведут те же люди, которые занимаются рецептурой обычных, товарных продуктов: так выгоднее. Их — не более 50 человек. Но есть и «спецбригада» по Формуле-1 — пять-семь человек выезжают на все Гран При в передвижной лаборатории, «приписанной» к Ferrari. Этот прицеп тянет на звание самого дорогого в мире — оборудования, включая масс-спектрометр, в нем на шесть миллионов фунтов стерлингов!

Впрочем, аналогичные лаборатории есть и у трех-четырех других ведущих команд, а оборудование для анализа топлива стараются иметь даже аутсайдеры. Какие козыри Shell дает Ferrari? Прежде всего, их сотрудничество — давнее: впервые желтая ракушка появилась на комбинезоне Энцо Феррари еще в 1930-х годах, когда он был простым гонщиком команды Alfa Romeo. Потом Shell сопровождал уже самостоятельную Скудерию Ferrari с момента ее основания в 1947 году до начала 80-х годов. Затем был долгий перерыв, после которого, в 1996 году, компания Shell вернулась к Ferrari. Кстати, шелловцы уверяют, что их вовлеченность в разработку и обслуживание гоночных болидов Ferrari гораздо выше, чем в аналогичных связках Elf/Renault F1 или Mobil/Toyota. Но бюджет­ Шел­ла примерно в два раза меньше, чем 300 с лишним миллионов долларов в год, которые вкладывает в Формулу-1 концерн Exxon Mobil.

В распоряжении «масляного» отдела есть инфракрасный спектрограф для определения состава жидкости — например, в случае течи: моторное это масло или трансмиссионное? Но основной прибор — спектрометр американской фирмы Spectro, выявляющий наличие, характер и количество продуктов износа в маслах.

Ключевой элемент спектрометра — вращающийся графитовый дисковый электрод. Нижней частью он погружен в пробу масла объемом 2—3 мл, а сверху в него упирается графитовый стержень, заточенный по особому профилю. Между стержнем и диском зажигается электрическая дуга, спектр горения которой зависит от наличия в масле определенных элементов — диагностируется до 32 видов примесей. А интенсивность горения электрической дуги в каждом спектре говорит о количестве посторонних частиц

Shell поставляет для Ferrari все масла, смазки и топливо — только тормозная жидкость используется марки Brembo. Наи­больший простор для маневра дает масло: его состав техтребования вообще никак не регулируют. Но о своих наработках в этой области шелловцы рассказывать не спешат — даже индекс вязкости держат в секрете. Не отрицают лишь того, что он заметно выше, чем у самых густых дорожных моторных масел: иначе не обеспечить прочность масляной пленки при скоростях вращения коленвала до 19000 об/мин и при температурах масла до 140 градусов. А с тех пор как в 2007 году в Формуле-1 ввели правило «один мотор на две гонки», роль присадок в масле возросла еще больше.

А главное — важнее стала работа передвижной лаборатории по ранней диагностике состояния агрегатов. Поэтому с этого года для анализа износа двигателя по количеству взвешенных частиц в масле используется новый спектрометр с вращающимся дисковым электродом. Образцы масла из двигателя поступают на анализ каждый раз, когда машина заезжает в боксы во время практики или квалификации — итого до 40 проб за уик-энд. Сам анализ занимает 30 секунд, но обычно делают два замера — и через 5—10 минут информация о состоянии мотора, коробки передач или гидросистемы оказывается у инженеров Ferrari. Кстати, наивысшие требования по чистоте масла предъявляются именно к гидравлической системе — размер взвешенных частиц не должен превышать трех микрон! А после Гран При, уже в стационарной лаборатории, делаются более серьезные анализы.

Другую половину передвижной лаборатории занимает оборудование для анализа топлива. Зачем оно нужно, если состав бензина жестко ограничивается техническим регламентом?

Дело в том, что на самом деле в правилах оговорены диапазоны тех или иных характеристик. Например, октановое число по исследовательскому методу может лежать в пределах от 95 до 102 единиц, а плотность — от 720 до 775 кг/м³. Разница в плотности в 7,5% при столитровом баке автомобиля Формулы-1 — это около 5,5 килограммов. Представляете — только за счет массы топлива можно выиграть до 0,25 секунды на круге?

Внутри трейлера-лаборатории: на левом верстаке — оборудование для экспресс-анализа бензина, на правом — «масляное» хозяйство

Но не все так просто. Как правило, более легкие фракции сгорают менее эффективно. То есть топливо может быть или легким, или «мощностным». Какое выбрать — зависит от трассы, но чаще всего применяются «промежуточные» рецептуры. Кстати, состав масел тоже меняется от трассы к трассе — например, в Австралии смазке приходится работать при влажности воздуха всего 10%, а в Сингапуре — при всех 95%. Но если масло влияет в большей степени на надежность двигателя, то бензин — прежде всего на время прохождения круга.

Искусство смешивания «победного» топлива сродни микрохирургии: в «формульный» бензин может входить до 25 компонентов, в каждом из которых учитывается наличие до 250 химических соединений! Но для простоты их можно поделить на пять категорий в зависимости от «тяжести» фракций. На выбор состава топлива влия­ет масса факторов: характер трассы, температура и влажность воздуха, предполагаемая тактика дозаправок, вероятность появления машины безопасности… Для скоростных трасс обычно используется большее количество тяжелых, «мощностных» фракций. А для «затычных» автодромов важнее снижение веса топлива и обеспечение плавного разгона с «низов» — в чем помогают легкие фракции.

Но вся работа по созданию топлива ведется в основном в Торнтоне, а образцы топлива для каждой трассы заранее высылаются в FIA. Задача лаборатории на трассе иная: следить за тем, чтобы топливо не вышло за пределы техтребований и не отличалось от высланных ранее в FIA образцов (в частности, по содержанию биодобавок, которых в этом году должно быть не менее 5,25 %).

Этот колоссальный труд не пропадает зря — Shell успешно пользуется гоночной славой в маркетинговых целях. Например, на заправках Shell с 1998 года можно купить топливо V-Power: как говорят сами шелловцы, пакет присадок совпадает с гоночным на 80—90%! Мы, кстати, испытывали российский бензин Shell V-Power c октановым числом 95, купленный в Питере (см. АР №9, 2007). И… ничего не обнаружили. Во всяком случае, прибавки в мощности не заметили.

Что же содержится в тех заветных 10—20% «чисто гоночных» присадок? Или на самом деле дистанция между топливом в бензоколонке и бочках на заднем дворе Ferrari настолько велика?

Рубрики: Мотоспорт

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *