Каким должен быть идеальный мотор Формулы 1? Вердикт инженера с 40-летним опытом
Новые силовые установки в Формуле 1 задумывались как компромисс между технологиями будущего, эффективностью и зрелищностью. Но удалось ли найти правильный баланс? Учитывая шквал критики — нет. Технический эксперт Autosport Пэт Симондс, имеющий 40-летний опыт работы в чемпионате мире, решил пойти от обратного и сформулировал собственное представление о том, каким должен быть мотор в следующем техническом цикле.
Какими должны стать технические требования к силовым установкам Формулы 1 с 2031 года, чтобы независимые производители снова захотели создавать собственные двигатели? Сразу оговорюсь: это моё личное мнение, которое может не совпадать с позицией моей команды-работодателя — Cadillac. Однако есть несколько моментов, которые, на мой взгляд, очевидны, тогда как другие остаются предметом дискуссий.
Не разберешь, чего наворотили… Что будет с правилами Формулы 1 дальше?
Я не стал бы отказываться от независимых производителей моторов. Но при этом нельзя забывать, насколько много автопроизводители сделали для Формулы 1 за десятилетия. Идея просто вернуться к временам, когда команды могли купить современный аналог Cosworth DFV и отправиться на гонки, выглядит слишком наивной. Производители сыграли огромную роль в развитии современной Формулы 1, и их участие в чемпионате нужно приветствовать.
Но прежде чем рассуждать о правилах 2031 года, стоит разобраться, с чем мы имеем дело сегодня, как Формула 1 пришла к нынешним силовым установкам и какие у них есть сильные и слабые стороны.
История нынешних моторов началась с регламента 2014 года. Именно тогда Формула 1 кардинально изменила подход к выдаче мощности: на смену традиционным атмосферным V8 пришли гибридные силовые установки, в которых значительная часть эффективности двигателя стала зависеть уже не только от механики, но и от электрической составляющей.
До 2014 года рецепт получения мощности был проще: двигатель должен был прокачать через себя как можно больший объём воздуха, а затем в него подавалось соответствующее количество топлива. Чем больше топливно-воздушной смеси сгорало, тем больше мощности удавалось получить.
Регламент 2014 года полностью изменил этот подход. В Формулу 1 вернулись турбокомпрессоры, выросла роль гибридной системы, а главное — появилось ограничение на количество топлива, которое можно использовать. Это было очень точное решение: инженеров заставили заниматься не только мощностью, но и эффективностью двигателя.
До этого тепловой КПД гоночных моторов составлял около 30%. Иными словами, в полезную работу превращалась лишь треть химической энергии топлива, а остальное терялось. Благодаря новым правилам, турбонаддуву и системе MGU-H этот показатель удалось поднять выше 50%.
Добиться этого помогла работа на очень бедной смеси — в двигатель подавалось гораздо больше воздуха, чем можно было ожидать при ограниченном количестве топлива. Но у такого подхода есть серьёзный недостаток: бедную смесь гораздо сложнее воспламенить. Поэтому в Формуле 1 появилась форкамерная система зажигания Turbulent Jet Ignition (TJI).
Форкамерно-факельное зажигание в Ф1. Как у «Волги» ГАЗ-3102...
Сам принцип не был новым: похожие решения применялись ещё раньше в газовых и дизельных двигателях. Но именно разработки Формулы 1 позволили довести эту технологию до совершенно нового уровня эффективности. Сегодня она используется и в серийных моторах Maserati, Stellantis и BMW. Без экспериментов, которые проводились в Формуле 1, вряд ли производители дорожных автомобилей вновь обратились бы к этой технологии.
Именно поэтому я считаю возвращение к моторам, похожим на те, что использовались в 2013 году, шагом назад. Сейчас есть достаточно доказательств того, что двигатель внутреннего сгорания вовсе не оказался таким безнадёжно устаревшим, как многие думали десять лет назад.
Но если ДВС действительно должен сохранить своё место в автомобильной индустрии, главным приоритетом должны стать эффективность и сокращение выбросов углерода. А добиться этого можно только сочетанием более совершенного процесса сгорания и современных экологичных видов топлива.
Эффективность всегда была одним из главных принципов автоспорта. В следующем поколении двигателей машины будут стартовать с большим запасом топлива, но мы должны сделать всё возможное, чтобы сократить этот объём. При этом возвращение дозаправок стало бы катастрофой: это не только резко увеличило бы расходы, но и сделало бы гонки более предсказуемыми, лишив команды возможности принимать тактические решения непосредственно по ходу заезда.
Да забудьте вы уже про дозаправки в Формуле 1! Вот почему это ужасная идея…
Алексей Попов раскритиковал идею о возвращении дозаправок в Ф1
На мой взгляд, при создании следующего поколения двигателей нужно учитывать три основных фактора.
Во-первых, необходимо снизить стоимость силовой установки. Во-вторых, двигатель должен продолжать двигать вперёд технологии ДВС и повышать его эффективность, чтобы сохранять интерес автопроизводителей, но при этом не отпугивать независимых производителей. И наконец, самое важное — мотор должен вызывать эмоции.
Болельщик должен уходить с трассы с ощущением, что увидел нечто особенное. Что-то, что заставило его улыбнуться и захотеть вернуться снова. Здесь важны две вещи: эмоциональный звук высокооборотистого двигателя и такие правила, которые позволят гонщикам вести настоящую борьбу на трассе.
«Муся, это ты?!» Почему Ferrari Luce и новая Формула 1 вызывают одинаковую боль у фанатов
Если говорить об эффективности, невозможно обойти стороной турбонаддув. Да, турбина значительно повышает КПД, но за это приходится платить. Прежде всего — эмоциями. Турбина сглаживает пульсирующий характер звука выхлопа, превращая его в более приглушённый и фильтрованный шум. Кроме того, турбонаддув усложняет конструкцию и увеличивает её стоимость.
Но есть и ещё более важный недостаток — масса. Турбина требует дополнительных компонентов, включая интеркулер и вестгейт (заслонка для контроля оборотов турбины), не говоря уже о самой турбине. А это прямо противоречит идее лёгкого и манёвренного автомобиля.
Поэтому я считаю, что Формула 1 может позволить себе пожертвовать частью эффективности, отказавшись от турбонаддува, если взамен получит главное — эмоции, которые способен дать атмосферный двигатель.
О гибридной составляющей я пока не говорил. Многие наверняка предложили бы отказаться от неё полностью, но я с этим не согласен. Электрификация стала частью современного силового агрегата, и грамотное сочетание возможностей электромотора и двигателя внутреннего сгорания позволяет получить более эффективную систему.
При этом я не считаю, что электрическую мощность нужно использовать просто ради улучшения времени круга. Зато электромотор, на мой взгляд, способен гораздо лучше, чем DRS, решить задачу борьбы на трассе.
Здесь важно разделять мощность и запас энергии. Я бы сделал ставку на высокую мощность при небольшом количестве доступной энергии. Высокая электрическая мощность действительно может помогать при атаках и обгонах, тогда как использование большого запаса энергии для постоянного сокращения времени круга мне кажется неправильным.
Оптимальным вариантом я вижу примерно 250 кВт электрической мощности, но при этом запас энергии стоит ограничить так, чтобы её хватало всего на шесть-восемь секунд максимального ускорения. Этого достаточно для атаки, зато позволяет использовать гораздо меньшую и лёгкую батарею.
Дебет с кредитом не сходятся, или Как грубо просчиталась Формула 1
Кроме того, я бы ограничил применение электрического буста примерно 30% дистанции гонки. Исключение можно сделать для обгона отстающих машин, которым показывают синие флаги.
Такое решение позволило бы избежать ситуации, которая возникла на Гран При Абу-Даби 2010 года, когда Фернандо Алонсо не мог пройти Виталия Петрова. Именно та гонка в итоге стала одним из поводов для появления DRS.
Но ещё важнее другое: подобная система вновь заставила бы гонщиков принимать тактические решения непосредственно на трассе, а не оставлять стратегию исключительно инженерам.
И наконец, несколько слов о топливе. Формула 1 проделала огромную работу, доказав, что полностью экологичное топливо может стать реальной альтернативой ископаемому. Чемпионат заслуживает признания за то, что открыто демонстрирует процесс производства такого топлива и не скрывает его особенности.
Однако в реальном мире переход будет происходить иначе. По мере распространения экологичных видов топлива производители будут постепенно увеличивать долю устойчивых компонентов, смешивая их с традиционным ископаемым топливом.
Это можно сравнить с энергетикой, где электричество от ветряных и солнечных электростанций постепенно смешивается с энергией, которую по-прежнему вырабатывают традиционные электростанции. Возможно, именно такой подход теперь и стоит продемонстрировать Формуле 1. Это более реалистичный и менее затратный сценарий, который к тому же способен подтолкнуть топливные компании к постепенному сокращению зависимости от ископаемого сырья.
Если суммировать моё видение следующего поколения силовых установок, я бы предложил атмосферный V8. Это привычная для дорожных автомобилей архитектура высокопроизводительного двигателя.
Рабочий объём при этом должен определяться расходом топлива и тем, насколько бедной будет рабочая смесь. Я бы ориентировался на мотор, способный выдавать как минимум 750 л.с. при работе на бедной смеси.
Электрическая составляющая, напротив, должна быть высокомощной, но с небольшим запасом энергии. Такой гибридной системы будет достаточно для обгонов, которые мы видим в этом сезоне, но при этом не потребуется тяжёлая и большая батарея.
Правила в отношении топлива я бы также постепенно смещал в сторону технологий, которые можно реально масштабировать в промышленности, сохранив при этом уже достигнутый уровень экологичности.
В итоге мы получили бы силовую установку, которая снижает стоимость, сохраняет эффективность как область технического соперничества, улучшает качество гонок и, самое главное, возвращает Формуле 1 эмоции.
И напоследок немного озорства. Если мы действительно хотим вернуть V8 тот самый эмоциональный звук, почему бы не обязать производителей использовать коленвал с крестообразным расположением шеек вместо плоского? Тогда мы снова услышим тот самый низкий, характерный рык, за который так любим V8...
Гонщик больше не главный, или Как искусственный интеллект убивает Формулу 1
По материалам: autosport.com/f1/news/what-an-engineer-with-four-decades-of-f1-experience-would-choose-as-the-ideal-engine-rules/10845777
