Этот высокий звук, создаваемый газами, вырывающимися из лишенных глушителей
моторов, невозможно спутать ни с чем. Те, кто присутствовал на гонках «Формулы
- 1» или хотя бы был в Киеве на Крещатике во время West Adrenaline Show,
согласятся со мной без малейших колебаний. Шум двигателей, работающих в полную
мощность, настолько силен, что его можно услышать и за 10-15 километров от
трассы, но именно он создает на автодроме неповторимую атмосферу, характерную
для автоспортивных соревнований мирового уровня. Многим фанатам автоспорта
«музыка» моторов доставляет такое же удовольствие, как и напряженная борьба за
лидерство между Ferrari и McLaren. Мы предлагаем вам ответы на некоторые
наиболее часто задаваемые вопросы о «формульных» моторах.
Из чего они сделаны?
Согласно действующим правилам FIA двигатели «Формулы-1»
должны быть как максимум десятицилиндровыми с объемом, не превышающим 3,0
литра, и количеством клапанов на цилиндр не более пяти. Как и в моторах
серийных автомобилей, в современных двигателях «Формулы-1»
большинство компонентов сделаны из алюминия. Еще в восьмидесятые годы этот
металл пришел на смену чугуну, что помогло сделать моторы более легкими.
Конкуренцию алюминию мог составить магний, но из-за сильной подверженности коррозии
он используется лишь при изготовлении корпуса масляного насоса. Таким образом,
двигатель «формульного» болида на 63% состоит из алюминия (блок цилиндров и его
головка, поддон, поршни), на 29,5% - из стали (коленвал, распределительные валы
и шестерни), на 1,5% из вышеупомянутого магния и на 6% - из титана (шатуны и
поршневые пальцы). Ожидается, что в будущем при создании двигателей будут
использоваться керамические конструкции, отличающиеся высокой
жароустойчивостью.
Есть еще один материал - бериллий, который имеет ряд преимуществ по сравнению с
«традиционными» конструкционными материалами и вполне мог бы использоваться при
изготовлении двигателей. Но с недавних пор его применение официально запрещено
регламентом FIA - это было сделано с целью сокращения расходов команд (бериллий
весьма дорог). Существует версия, что именно запрет бериллия привел к недавнему
кратковременному ухудшению результатов команды McLaren - этот материал активно
использовался в конструкции «мерседесовских» моторов.
Какова их конструкция?
Разработка двигателей для болидов - дело весьма непростое. Крупные
автопроизводители - такие как BMW, Mercedes или Ferrari - собирают около 200
двигателей в год, многие из которых после интенсивных трассовых и стендовых
испытаний направляются на доработку.
Для обеспечения оптимального впрыска камеры сгорания двигателей проходят
испытания в специальных аэродинамических установках. В современных моторах
отсутствуют клапанные пружины: с 1986 года применяется воздушная синхронизация
работы клапанов, при которой открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов
осуществляется под воздействием воздуха, подаваемого мощным насосом. В
настоящее время многие автопроизводители, в частности Renault и BMW,
разрабатывают безраспредвальные двигатели с электромагнитным приводом клапанов.
Такие двигатели имеют больший коэффициент полезного действия, а следовательно,
более эффективны в условиях гонок.
Как во всех гоночных и новейших серийных двигателях, смазка моторов «Формулы-1»
осуществляется по принципу «сухого картера». Масло стекает с рабочих
поверхностей смазываемых деталей в поддон, затем «подбирается» специальными
насосами и направляется в масляный бак, который крепится на двигателе. При
помощи насосов масло проходит полный круг за 15 секунд.
Угол развала цилиндров в большинстве двигателей «Формулы-1» составляет 90
градусов. Такая конструкция считается наиболее удачной, что подтверждают
высокие результаты Ferrari, Williams или McLaren. В то же время команда
Renault, стремительно возвращающаяся на вершину автоспорта, разработала
революционный двигатель с углом развала цилиндров 110 градусов. Такое
расположение цилиндров способствует снижению центра тяжести. Однако при
установке нового агрегата на шасси инженеры Renault столкнулись с рядом
дополнительных проблем. Тем не менее, вполне вероятно, что в скором времени
примеру французов последуют и остальные команды, ведь Renault - «заслуженный
пионер» моторостроения. Так, именно французы в конце 70-х годов впервые
применили турбонаддув, а в середине 80-х - пневматическое управление клапанами.
Как ими управляют?
За работой двигателя следит электронный блок управления, или «черный ящик». Под
контролем этого агрегата вся электроника автомобиля, включая сам двигатель,
коробку передач, дроссельные заслонки, сцепление, дифференциал и гидроусилитель
руля. Управление оборудованием осуществляет сложное бортовое программное
обеспечение.
Помимо управления, вышеупомянутый «черный ящик» отвечает за сбор и регистрацию
показаний датчиков и телеметрии, а также за передачу информации на пит-лейн.
Современные технологии позволяют передавать свыше 25 мегабайт данных с любой
точки трассы в режиме реального времени со скоростью 4 миллиона бит в секунду.
Четыре мегабайта данных передается на пит-лейн во время прохождения болидом
прямой «старт-финиш» через инфракрасный сканер, расположенный на «капитанском
мостике» команды.
Кроме того, специальные лямбда-датчики, расположенные на выхлопных трубах,
отслеживают содержание кислорода в выхлопных газах и передают полученные данные
на центральный блок управления. На основе полученной информации программное
обеспечение изменяет настройки для максимально эффективной работы двигателяя.
Частота вращения и мощность
Рекорд по частоте вращения был достигнут мотористами BMW в 2002 году. Двигатель,
использованный на квалификации Гран-при Италии, работал с частотой 19000
об/мин, что позволило Хуану-Пабло Монтойе установить абсолютный рекорд средней
скорости на круге. Однако учитывая то, что с 2004 года командам в течение
гоночного уик-энда будет разрешено использовать только один двигатель на одну
машину, в будущем не стоит ожидать применения столь высокооборотистых моторов.
Интересно, что в восьмидесятые годы, эпоху расцвета двигателей с турбонаддувом,
для квалификации создавались так называемые моторы-гранаты. Они отличались
колоссальной мощностью, но их ресурса хватало лишь на три круга квалификации,
после чего такие двигатели эффектно взрывались.
Что же касается максимальной мощности, то производители двигателей обычно
держат в секрете эти цифры. Однако известно, что у топ-команд мощность моторов
превышает 900 л.с. Это свидетельствует о стремительном развитии 10-цилиндровых
V-образных моторов объемом 3,0 литра, используемых в «Формуле-1»: к примеру, в
1995 году их мощность едва достигала 700 «лошадей».
Только цифры
Двигатель «Формулы-1» состоит из 5000 отдельных деталей, а на его сборку уходит
80 часов.
Вес двигателей топ-команд составляет около 100 килограммов.
За один Гран-при в двигателе «Формулы-1» в среднем происходит 8 миллионов
сгораний.
При движении на максимальной скорости за одну секунду через двигатель проходит
около 450 литров воздуха, а поршень успевает совершить 650 движений вверх-вниз
быстрее, чем вы успеете сказать слово «чудо».
Поршни подвергаются нагрузке до 8500 G, а внутренние поверхности нагреваются до
300 градусов.
«Сердце» болида «Формулы-1» потребляет огромное количество топлива - в
некоторых гонках один литр на 1,4 км.
Крупные команды привозят на каждый Гран-при не меньше 6 тонн различного
снаряжения, в том числе 10 полностью собранных двигателей.
Обычно ресурс гоночного мотора составляет 400-650 км, после чего его либо
разбирают и перестраивают, либо заменяют.
Мотор «Формулы-1» в 10 раз мощнее и в то же время в два раза легче двигателя
небольшого хэтчбека вроде VW Polo.
