1/43
Фотограф: LAT Images
Первый чемпионат мира FIA провела в 1950 году. Технический регламент был утвержден несколькими годами ранее и допускал несколько вариантов двигателя. На трассах главной силой была Alfa Romeo 158 с рядными 8-цилиндровыми мотором объемом 1,5 литра и механическими нагнетателями. Мотор в ту эпоху располагался впереди пилота, а его мощность доходила до 400 л.с.
2/43
После ухода Alfa Romeo машин Ф1 оказалось слишком мало, и два года чемпионат разыгрывали на технике Ф2. Моторы стали другими – 2 литра без наддува, – но концептуально автомобили не изменились. Это был период доминирования Ferrari 500.
3/43
Новые правила Ф1 ограничили объем атмосферных моторов 2,5 литрами. Фаворитом стала команда Mercedes, которая использовала обтекаемые кузова, в том числе закрывающие колеса. Но такой «стримлайнер» не понравился пилотам – с тех пор колеса на машинах Формулы 1 остаются открытыми.
4/43
Фотограф: LAT Images
Победа Стирлинга Мосса на Гран При Аргентины стала знаковым событием в истории чемпионата. Впервые выиграл пилот на среднемоторной технике – двигатель, установленный в базе за спиной пилота, позволил сделать машины легче и компактнее.
5/43
Фотограф: LAT Images
Еще одним технологическим прорывом стал монокок из алюминиевых листов вместо каркаса из труб. Эта идея, позволившая сделать шасси гораздо жестче, принадлежала великому Колину Чепмену.
6/43
Фотограф: LAT Images
Так выглядели типичные машины Ф1 начала 1960-х, когда на пять сезонов объем моторов снизили до 1,5 литров. В целом их внешний вид за первые десять лет изменился не слишком серьезно, если не считать размеров.
7/43
Фотограф: LAT Images
Однако к концу десятилетия машины были уже совсем иными. Не только вернулась мощность (с 1966-го моторы стали трехлитровыми) – на Гран При Бельгии 1968 года дебютировали первые, еще очень скромные по размерам, антикрылья. К идее почти одновременно пришли Lotus и Ferrari. Аэродинамика машин стала быстро развиваться.
8/43
Фотограф: Sutton Images
В скором времени они обросли множеством крыльев, придававших машине странноватый вид. С Гран При Монако 1969 года подобные «художества» на высоких стойках попали под запрет.
9/43
Фотограф: LAT Images
С 1970 года были приняты единые правила по размерам антикрыльев. Пелотон преобразился – полвека назад Формула 1 была уже куда больше похожей на нынешнюю. Во всяком случае, внешне.
10/43
Фотограф: Sutton Images
Технический гений Колина Чепмена подарил Ф1 еще одну революционную идею – глава Lotus придумал перенести радиаторы из носовой части машины поближе к двигателю. Так родились боковые понтоны.
11/43
Если понтоны не сразу получили широкое распостранение, то другая новинка вмиг обрела популярность – это шины-слики, обеспечивающие более высокий уровень сцепления.
12/43
Приметой первой половины 70-х стали высокие воздухозаборники за головой пилота. За них машины стали в шутку называть «утюгами» или «слонами».
13/43
Регламент еще не регулировал каждый миллиметр машины, и поиск смелых идей продолжался. Конструктор Дерек Гарднер построил для Tyrrell уникальный шестиколесный агрегат – маленькие сдвоенные передние колеса позволяли снизить лобовое сопротивление. За два сезона пилоты завоевали на P34 полтора десятка подиумов и одну победу.
14/43
Ко второй половине 70-х машины стали визуально более крупными, получив развитые понтоны и антикрылья. Высокие воздухозаборники попали под запрет. Но главное, что отличает технику той поры – незабываемые задние слики огромного размера (при том на довольно маленьких дисках).
15/43
Фотограф: LAT Images
Автором очередной революционной идеи вновь стал Колин Чепмен. Британец реализовал принцип «внутренней аэродинамики», сделав из днища машины одно большое антикрыло. Lotus 78 буквально «прилипала» к асфальту, позволяя пилотам гораздо быстрее проходить повороты.
16/43
Правила Ф1 всегда допускали использование турбомоторов – на деле этот пункт регламента первой использовала компания Renault. Ее желто-черная машина дебютировала на британском Гран При в 1977-м и поначалу запомнилась никудышной надежностью.
17/43
Фотограф: LAT Images
Легкий и прочный карбоновый монокок первой в Ф1 стала использовать команда McLaren. Панели из углепластика и сотового алюминия стали еще одним знаковым техническим решением для Ф1.
18/43
Фотограф: LAT Images
Во времена «турбоэры» первой половины 80-х понтоны машин стали еще крупнее, а кокпит до предела сместился вперед, чтобы оставить место для топливных баков. Из-за такого расположения пилотов любая авария грозила переломами ног или более серьезными травмами. А вот переднее крыло на время утратило актуальность благодаря использованию «граунд-эффекта».
19/43
Фотограф: LAT Images
Вскоре крылья вернулись, причем получили солидные размеры. Пропорции тех машин разительно отличались от нынешних, не говоря уже об изяществе обводов. За головой пилота – лишь дуга безопасности.
20/43
Фотограф: LAT Images
Абсолютная классика поздних 80-х – McLaren в красно-белой раскраске с Айртоном Сенной за рулем. Решение сделать шасси более компактным и аэродинамически эффективным оправдало себя на 100%, а турбомотор Honda стал еще одним слагаемым успеха.
21/43
Фотограф: LAT Images
С 1989 года Формула 1 перешла на обязательное использование «атмосферных» моторов объемом 3,5 литра. Первым следствием этого шага стало возвращение воздухозаборника за головой пилота.
22/43
Фотограф: LAT Images
Приподнятый носовой обтекатель впервые появился на Tyrrell в 1989 году. Эта концепция не сразу обрела популярность, но в итоге ее стали использовать все команды.
23/43
Фотограф: LAT Images
Первооткрывателем боковых дефлекторов стала McLaren в 1993-м. Кроме того, в этот период в Формулу 1 начала все активнее проникать различная управляющая электроника.
24/43
Фотограф: LAT Images
Но уже в следующем сезоне системы помощи пилоту оказались вне закона. Машины сразу стали гораздо сложнее в пилотировании и менее предсказуемыми.
25/43
Фотограф: LAT Images
В середине 90-х началось активное развитие аэродинамики. Очертания машин становились все более сложными, появлялись новые небольшие элементы в разных частях шасси.
26/43
Фотограф: LAT Images
Одним из итогов трагического сезона-1994 стало введение боковой защиты кокпита. К 1996-му элемент был дополнительно увеличен.
27/43
Фотограф: Sutton Images
Двумя годами ранее рабочий объем моторов в Ф1 сократили с 3500 до 3000 куб.см., но было понятно, что технологии все равно позволяют машинам ехать слишком быстро, что представляло угрозу безопасности.
28/43
Фотограф: Sutton Images
Поэтому ширину шасси решено было сократить с 200 до 180 см, а вместо привычных сликов использовать шины с канавками. Спереди их было три, сзади – четыре.
29/43
Годом позже на передних шинах тоже стало по четыре канавки. Интересно, что к этому времени носовые обтекатели, которые совсем недавно были задраны высоко вверх, постепенно стали опускаться ниже.
30/43
К началу 2000-х был зафиксирован не только объем мотора, но и его конфигурация – разрешалось использовать исключительно двигатели V10. Визуально машины уже практически неотличимы от нынешних.
31/43
Фотограф: XPB Images
Аэродинамика продолжала диктовать внешний вид машин Ф1, который становился все более сложным – различные открылки и закрылки на глазах вырастали на самых разных участках шасси. Объем мотора был еще раз сокращен: теперь до V8 2.4.
32/43
Фотограф: XPB Images
Пиком аэродинамической эффективности стал 2008-й. Ни до, ни после того года машины не были настолько сложными. В двигателях начали использоваться стандартные электронные блоки ECU.
33/43
Фотограф: XPB Images
Те машины были своеобразными произведениями конструкторского искусства. Сейчас, по прошествии времени, всё это буйство дизайна уже кажется непривычным.
34/43
Фотограф: XPB Images
Новый регламент одним махом зачеркнул былые «излишества». Машины получили низкое и широкое переднее крыло, а заднее стало высоким и узким. В Ф1 наконец-то вернулись слики. Кроме того, команды получили право использовать систему KERS, но заинтересовала она далеко не всех.
35/43
Фотограф: XPB Images
Новые антикрылья придавали машинам особенно непривычный вид при взгляде спереди.
36/43
Фотограф: XPB Images
Новый регламент – это всегда поиск новых решений. Так в 2010 году на машинах появились двойной диффузор, «выдувной» диффузор – но самым оригинальным все же стоит признать F-воздуховод. От входного отверстия в носовом обтекателе воздух шел по трубкам через всю машину к капоту двигателя и заднему крылу. Пилот мог ладонью или коленом перекрыть канал в районе кокпита, добавив машине скорости.
37/43
Фотограф: XPB Images
Решение FIA опустить носовой обтекатель ниже привело к появлению в Ф1 машин со «ступенькой» на самом видном месте. Они определили внешний облик сезона-2012.
38/43
Фотограф: XPB Images
К 2013-му система KERS наконец-то получила прописку на всех машинах, чуть ранее также было введено другое средство для облегчения обгонов – подвижное заднее крыло DRS.
39/43
Фотограф: XPB Images
Новый сезон ознаменовал начало «гибридной» эры с турбомоторами V6 объемом 1,6 литра и несколькими системами повторного использования энергии. В то же время, скорректированные требования к аэродинамике привели к появлению столь нелепых машин, как Caterham...
40/43
Фотограф: XPB Images
...или Lotus, где избрали асимметричное, но столь же неэстетичное решение.
41/43
Фотограф: XPB Images
Однако нашлись конструкторы, доказавшие, что машина может быть быстрой и красивой одновременно – в Mercedes. С того же сезона стартовые номера закрепили за пилотами до конца карьеры.
42/43
Фотограф: XPB Images
В 2016 году организаторы Формулы 1 пришли к необходимости довольно редкого шага: если на протяжении нескольких предыдущих десятилетий машины исключительно замедляли, то теперь решено было сделать их быстрее.
43/43
Фотограф: XPB Images
В итоге шасси сделали шире, стали использовать более широкие слики, придали ряду элементов, включая понтоны и антикрылья, диагональные очертания и сняли еще ряд ограничений. Формула 1 стала такой, какой мы ее знаем сейчас.
ru.motorsport.com
С 2014 года в формулу 1 придут новые двигатели, хотя Экклстоун пытается всячески это предотвратить. Кому-то эта идея нравится, кому-то нет, но сложившаяся ситуация не уникальна для формулы 1. С 1950 г. правила, которые принципиально меняли двигатели, менялись 7 раз. Были времена, когда использовались 1,5 литровые атмосферники (на фото один из них Coventry Climax V8, 1.5 л, 213 л.с 1965 г.). Предлагаю Вам вспомнить основные вехи истории развития двигателей формулы 1. Alta Р4 1.5 л (с турбонагнетателем)Alfa-Romeo Р8 1.5 л (с турбонагнетателем)Bristol Р6 2.0 LBRM V16 1.5 л (с турбонагнетателем)ERA Р6 1.5 л (с турбонагнетателем)Ferrari Р4 2.0 л (F2), V12 1.5 л (с турбонагнетателем), V12 2.0 л (F2) и V12 4.5 лLea-Francis Р4 2.0 л (F2)Maserati Р4 1.5 л (с турбонагнетателем) and Р6 2.0 л (F2)O.S.C.A. V12 4.5 лSimca-Gordini Р4 1.5 л (с турбонагнетателем)Talbot-Lago Р6 4.5 л
Alta Р4 2.5 лAston Martin Р6 2.5 лBRM Р4 2.5 лCoventry Climax Р4 2.0 л и Р4 2.5 лFerrari Р4 2.5 л и V6 2.5 лLancia V8 2.5 л (после ухода Lancia из Формулы-1 эти двигатели использовали в Ferrari)Maserati Р4 2.5 л,Р6 2.5 л и V12 2.5 лMercedes Р4 2.5 лOffenhauser Р4 1.7 лScarab Р4 2.5 л (разработан Offenhauser)Vanwall Р4 2.5 л
miheichf1.blogspot.com
Ferrari V10 F1 Engine
В квалификации и гонке скорости были поскромнее, но все равно гонщики легко перекрывали рубеж 350 км/ч. Но вернемся в 2006 год. Мотористы потеряли в объеме свыше полулитра и 200 л.с мощности, но скорости на круге упали не столь значимо, как думали многие, предрекая от 2 до 3 секунд отставания. К примеру в Монце, так требовательной к моторам, разница между 2005 и 2006 годом была в пределах 1,5 секунд...V8 объемом 2.4 л отлично крутились и выдавали свыше 20000 об/мин. Перед сезоном 2007 г обороты были ограничены отметкой 19000. Но в конце 2007 г ФИА предложила командам пойти дальше и заморозить разработку двигателей строго регламентировав работы по модернизации. Перед сезоном 2009 обороты ограничили 18000 об/мин. Сейчас гонщику можно использовать не более 8 двигателей за сезон. В таком виде двигатели просуществуют до упомянутого 2013 г. Конечно командам разрешается дорабатывать двигатели в случае проблем с надежностью.
Mercedes-Benz FO108, который признан сейчас лучшим в Ф1
Инженерам остается немного путей увеличивать мощностные показатели двигателей- в основном это повышение крутящего момента и уменьшение потерь на трение.
В моторах Ф1 широко применяется сплав кованного алюминия, так как он дает преимущество в весе по сравнению со сталью. Другие материалы, возможно, имеют неоспоримое преимущество, но их использование ограниченно введенным запретом на излишнюю стоимость. К тому же, FIA запретила использование не металлосодержащих материалов.
Но вернемся к дням сегодняшним. Конечно же жесткие ограничения делают двигатели все менее значимой частью болида, но все же как бы не было великолепно шасси к нему нужен хороший двигатель. Лучшие на данный момент в Ф1 признаны двигатели Mercedes-Benz FO108 которые совмещают высочайшую мощность, отличную приемистость, надежность и при этом остаются экономичны. Мощность по неофициальным источникам лежит в пределах 770 л.с. Двигатели Ferrari не уступают в мощности Mercedes-Benz, но немного проигрывают в экономичности. Что и подтверждает прошлогодняя гонка в Монце (одна из немногих трасс, которую по праву называют трассой моторов) в которой боролись гонщики Макларен-Мерседес и Феррари. Двигатели Renault RS27 проигрывают основным конкурентам в мощности, но что очень немаловажно, обладают, по видимому, более плавным графиком крутящего момента. Как показывает гонка в Монако (несмотря на то что это самая медленная трасса чемпионата, именно на ней от мотора требуется хорошая и плавная тяга на низах и средних оборотах) за победу боролись команды использующие двигатели Рено. Также стоит отметить что с двигателями Рено болиды хорошо смотрятся в среднескоростных и скоростных поворотах, когда болиды идут с колоссальной перегрузкой в 3-5g (там где так хороши Ред Булл) в них двигатель работает не на ограничителе, а в зоне оптимального крутящего момента.
Конечно же направление ФИА по ограничению характеристик двигателей вызвала огромное сопротивление среди болельщиков. Да и переход на новую конфигурацию, увеличение надежности вызывает удивление у многих, так как эти решения явно не добавляют экономии моторостроителям Ф1. Но в тоже время пройдя этот болезненный процесс многие коллективы (в частности Мерседес) говорят, что им удалось добиться существенной экономии. К примеру отдел Mercedes HighPerformanceEngines который до 2007 г. едва успевал обслуживать одну команду Макларен, теперь поставляет двигатели трем командам при этом говоря что легко смог бы поставлять двигатели еще нескольким командам, так как мощности фабрики используются далеко не на 100%.
История, типы и характеристики двигателей Ф1:
За всю историю гонок Ф1 традиционно применялись три различных типа двигателей внутреннего сгорания, отличающихся своей конструкцией. Главное отличие между ними заключалось в расположении цилиндров относительно друг друга.
Рядный двигатель. Двигатель, в котором все цилиндры располагаются друг за другом в ряд. Но он не применяется в Ф1 с 60-х годов. При своих небольших размерах и компактности они были длинными, поэтому нуждались в тяжелом коленчатом вале.
Оппозитный двигатель. Его конструкция по праву считается лучшей в двигателестроении, и все внешние факторы говорят в его пользу. Два ряда цилиндров располагаются напротив друг друга. Эти двигатели стали популярны в Ф1 благодаря своему низкому центру тяжести и невысокой стоимости производства. Но в последствии и от него отказались, так как он не удовлетворял условиям перегрузок, действующих на машину во время поворотов. Феррари, к слову, использовала 12-цилиндровый оппозитный двигатель с 1970 до 1980, прежде чем начала использовать V-образный двигатель с углом развала цилиндров в 120 градусов.
В настоящее время в болидах Ф1 используется V-образный двигатель. Название и внешний вид этого мотора говорят сами за себя: угол разделяет блок цилиндров надвое, в результате чего принято считать, что коленчатый вал является вершиной угла. Безусловно, для V-образных двигателей размер является главным фактором и ему в первую очередь уделяют внимание конструкторы при разработке нового двигателя. Ранее, двигатели конструировались с углом развала в 60° V12 и 72° V10. Однако, очень интересно проследить историческое развитие "вэшек", в архивах FIA имеется информация о восьмицилиндровом двигателе с углом развала в 90 градусов.
С момента появления Ford Cosworth DFV процесс конструирования двигателя стал идти бок о бок с шасси, и они стали нераздельной целой частью болида Ф1. До этого же шасси имело вид трубы, и когда оно было готово, туда вставлялся двигатель. Сейчас о шасси и речи быть не может до тех пор, пока не будет полностью готов двигатель. И если двигатель не подойдет, то любое шасси так и останется в стороне. Современные двигатели располагаются в задней части болида между монококом и коробкой передач. Что же касается оппозитных двигателей, то излишние размеры и недостаток прочности сильно влияли на шасси и ограничивали возможности конструкторов при разработке болида с оптимальной аэродинамикой. Это же касается и рядного двигателя - он маленький и длинный, что также ограничивает работу конструкторов.
Результатом всего этого стал переход всех производителей на V-образные двигатели, и это случилось даже раньше того, как FIA регламентировала этот двигатель в качестве официального двигателя для всех команд Формулы 1. При создании мощного двигателя, очень важно правильно выбрать точный угол развала цилиндров. В V-образном двигателе очень важны показания начального баланса и последовательного сжигания горючей смеси. В круге 360 градусов (V-образные моторы - где V - угол, Х - число цилиндров), следовательно он должен иметь функциональный показатель равный 720 (один оборот колен вала - 360 градусов, и каждый круг возгорания состоит из двух фаз - впрыск и горение), тогда достигается равенство горения в цилиндрах и начальный баланс. Вот почему, конструкция оппозитного двигателя выглядит идеальной. Цилиндры расположены напротив друг друга под углом в 180 градусов, следовательно, 2, 4, 6, 8, 10 или 12 цилиндров - не настолько важно. Идеальный начальный баланс легко достигнуть, поскольку возвратно-поступательные и движущиеся части находятся в балансе, и возгорание происходит равномерно. Несколько примеров внесут ясность, почему определенные углы развала цилиндров стали очень популярны при разработке двигателей для Формулы 1:
Как считалось ранее, Ferrari использовала 60° V12 или 120° V12. На первый взгляд, разделив 720° на 12 цилиндров, получится 60°. Вы берете 120°, когда представляете V12, как два двигателя V6 поставленных в ряд.
Renault чрезвычайно удачно создали двигатель 72° V10. Это идеальный угол для любого двигателя V10, если не брать во внимание оппозитный двигатель. Один цилиндр постоянно воспламеняется и поршневые пальцы создают угол в 72°, так что после двух толчков каждый отдельный поршень проходит один полный круг.
В настоящее время каждая команда использует двигатель 90° V8 не только из-за того, что так предписывается правилами. А главным образом, потому что это идеальный угол развала цилиндров.
В противоположность этому оптимальному выбору есть другие технические решения. Например, в 2005 году двигатели 90° V10, которые использовал Renault. В то время как они могли стать более интересными по ряду причин, их мощность не могла теоретически превзойти двигатель Renault RS25, который был 72° V10. Следовательно, 90° V10 имел другой изгиб пальцев кривошипа и порядок работы цилиндров.
Прежде всего, двигатель RS25 Renault должен был стать революционным, как до этого был двигатель 112° V10. И хотя, двигатель RS21 развился в RS25 и имел правильно расположенный центр тяжести, от него отказались. Мотор не мог развивать конкурентно-способные высокие обороты при использовании неравномерного порядка работы цилиндров и имел внутренние вибрации, источник которых так и не был найден.
Коленвал
Хотя, двигатели V8 с регламентированным углом развала цилиндров в 90° градусов и выглядят, как отпиленная часть от V10, технически они полностью имеют свои конкретные принципы и особые требования в производстве. V8 имеет отчетливую последовательность зажигания и требует отличия в конструкции коленвала. Тогда как коленвал с углом в 72° градуса использовался в большинстве V10 двигателях Ф1 (например в BMW), силовому агрегату V8 требуется особый коленвал с любыми четырьмя ходами поршня, расположенными под углом в 90 или 180 градусов. В стандартных двигателях ставится вариант коленвала с 90 градусами, чтобы соответствовать динамичным показателям, коленвал же со 180 градусами является основным в двигателях гоночных автомобилей. Улучшая производительность, он позволяет избавится от недостатков динамики.
Система впуска и охлаждения
Над головой пилота располагается воздухозаборник, который подает воздух в двигатель. Существует мнение, что это своеобразный наддув, который нагнетает воздух в двигатель, этакая воздушная коробка. Но на самом деле его задача совсем иная. Между воздушной коробкой и двигателем располагается вентиляционный канал, который постепенно расширяется к низу и достигает двигателя. По мере того как количество воздуха увеличивается, он толкает его все ниже и ниже. Форма фоздухозаборника прорабатывается тщательнейшим образом для того, чтобы равномерно наполнять все цилиндры и не наносить вред аэродинамике болида. При правильно сконструированной задней части болида достигается оптимальное воздушное наполнение цилиндров.
На следующем рисунке показана открытая задняя часть чемпионского Renault R25. Элемент, обозначенный цифрой (1) - воздушный короб, который проводит воздух к двигателю (2), где он смешивается с топливом в цилиндрах. Воздухозаборник раньше не был приспособлен для охлаждения, а был лишь необходимым условием для работы двигателя.
Также необходимой частью системы охлаждения являются радиаторы (4). Они представляют из себя плоские панели, расположенные вертикально, с левой и правой стороны двигателя. На рисунке видно, что радиатор закрыт защитными гибкими рукавами. Во время же гонки защиту снимают, и при движении поток воздуха проходит через алюминиевые пластины радиатора, понижая температуру охлаждающей жидкости и масла в двигателе. Стандартного положения радиаторов не существует, а зависит лишь от идей конструктора и внешней формы подвески.
Пункт 3 - это выхлопная система. 5 и 6 обозначают заднюю подвеску, которая подгоняется под коробку передач.
Отличия двигателей Ф1 от моторв серийных машин:
Полнота наполнения цилиндров (volumetric efficiently (VE)). VE показывает количество топлива и воздуха в цилиндре при условиях нормального атмосферного давления. Если цилиндр наполнен топливом и воздухом при нормальном атмосферном давлении, то говорят, что полнота наполнения цилиндров равна 100%. С другой стороны, турбонаддув увеличивает давление входа в цилиндр, давая двигателю полноту наполнения цилиндров выше 100%. Тем не менее, если цилиндр втягивается вакуумом, тогда двигатель теряет 100% наполнения цилиндров. Обычно двигатель без наддува имеет показатель наполнения цилиндров равный 80%-100%. Обычное сочетание клапанов и кулачков при испытаниях имеет показатель наполнения цилиндров равный 95% - это высший показатель, высшая мощность, которую двигатель может производить. Вот почему, турбированные двигатели запрещены в Ф1, так как их показатели не сильно отличаются от обычных дорожных моторов.
К сожалению, из-за энергии топлива, попадающего в цилиндры, теряется активность 1/3 используемых лошадиных сил. Синхронность воспламенения, термослой, положение свечей и камеры впуска - это термический КПД. При низкой степени сжатия дорожные двигатели имеют термический КПД приблизительно равный 0.26. Гоночные двигатели могут иметь термический КПД приблизительно равный 0.34. Казалось бы, маленькое отличие показателей дает спортивному мотору преимущество лошадиных сил в 30% (0.34-0.26/0.26).
Из всей вырабатываемой мощности, часть ее идет на то, что двигатель раскручивает сам себя. Избыток мощности можно считать за показатель силы тяги. Отличие между показателем силы тяги и рабочей мощностью цилиндров - это механический КПД. Механический КПД влияет на трение клапанов, трение в подшипниках, на область юбки поршня и другие трущиеся части, но он также зависит и от оборотов двигателя. Увеличение оборотов, мощности разгоняет двигатель. При этом снижается внутреннее трение в двигателе и достигается излишек в лошадиных силах. Вот почему, если в Ф1 это приводит к увеличению мощности, то в обычных двигателях - к перерасходу топлива.
Создание оптимального двигателя является головной болью для инженеров. В конце прямой число оборотов двигателя Ф1 намного выше, чем у обычного дорожного мотора. Результатом высокой мощности является ограниченный срок службы спортивного двигателя. Поэтому, причиной того, что двигатели F1 делают из различных материалов, в частности, является показатель механического КПД. Это необходимо, чтобы уменьшить внутреннее трение и излишний вес двигателя, но более важным является уменьшение внутренних частей мотора. Например, клапан должен быть настолько легким, насколько это возможно, чтобы двигаться неимоверно быстро и совершать более 300 подъемов и опусканий за определенный отрезок времени (при 18000 об/мин).
Другой важной задачей является достижение максимальной мощности двигателя при помощи выхлопной системы. Незначительное изменение длины или формы выхлопа может повлиять коренным образом на количество лошадиных сил.
Конструкция двигателей соответственно регламенту:
Характеристики.
Разрешены только 4-х тактные двигатели с возвратно-поступательным движением поршня.Объем двигателя не должен превышать 2400 куб. см.Наддув запрещен.Все двигатели должны иметь 8 цилиндров, расположенных под углом 90°. V-образная конфигурация с цилиндрической формой каждого цилиндра.Двигатель должен иметь два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.Разрешен только тюльпанообразный клапан.
Размеры, вес и центр тяжести.
Диаметр цилиндра не должен превышать 98 мм.Цилиндры располагаются по отношению друг к другу на расстоянии 106.5 мм (+/-0.2 мм).Центральная линия коленвала не должна быть менее 58 мм выше базы отсчета.Общий вес двигателя должен быть минимум 95 кг.Центр тяжести двигателя должен быть не менее 165 мм выше базы отсчета.Продольное и поперечное положение центра тяжести двигателя должно лежать в пределах области геометрического центра двигателя, +/- 0.5 мм. Геометрический центр двигателя в поперечном направлении учитывает осевую линию колен вала и расстояние между передним и задним отверстием цилиндра.Иные геометрические системы запрещены.
Материалы.
Магниевый сплав, металлический связующий сплав и интерметаллические композитные материалы не должны применяться нигде в двигателе.Предусматриваемое покрытие не должно превышать 0.8 мм. Поршень должен быть изготовлен из любого алюминесодержащего сплава Al-Si, Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn.Поршневые пальцы, коленвал и распредвал должны быть произведены из железосодержащего сплава и механически обработаны из единого сплава.Дополнительные устройства, временно подключаемые к болиду, могут использоваться для пуска двигателя на стартовой прямой и в боксах команд.
Кому интересно можно скачать различные записи звуков двигателей Ф1:
http://narod.ru/disk/3978092000/formula1sounds.rar.html
f1-ua.com
С момента возникновения в 1947 году в Формуле-1 применялись различные двигатели.
В этот период команды могли использовать атмосферные двигатели объёмом 4.5 л, либо двигатели с нагнетателем объёмом до 1.5 литров. Мощность достигала 425 л.с. (317 кВт).
Объём двигателей был понижен до 2.5 л для атмосферных и до 750 см³ для компрессорных. Но ни одна из команд не стала использовать двигатели с нагнетателем. В Формуле-2 тогда использовались 2-литровые двигатели. Это давало возможность не проектировать новые двигатели, а просто увеличить объём старых моторов.
В 1961 были вновь изменены требования к двигателям. Теперь можно было использовать только атмосферные двигатели объёмом 1.5 литра. Мощность колебалась от 150 до 225 л.с.
В 1966 вступили в силу новые правила. Объём двигателей увеличили до 3.0 л для атмосферных и 1.5 л для двигателей с нагнетателем. Это вызвало недовольство многих команд. В 1966 Coventry Climax, чьи 1.5 литровые моторы использовали многие команды была куплена компанией Jaguar. Поставки двигателей для команд Формулы-1 были прекращены. Командам пришлось искать новых поставщиков. Так Cooper перешли на двигатели Maserati, устаревшей конструкции. Brabham обратились к австралийской Repco, а Lotus заключили договор с BRM о поставках двигателя BRM-75. В 1967 появился серийно выпускаемый Cosworth DFV, что позволило принять участие в чемпионате мира небольшим производителям. В 1977 появился турбированный двигатель Renault-Gordini V6 Turbo. Мощность двигателей была от 390 до 500 л.с., а для турбированных от 500 до 900 л.с. в гонке и до 1500 л.с. во время квалификации. Также регламент 1966 года допускал роторно-поршневые и газотурбинные двигатели, с любыми параметрами. Роторно-поршневые так и не появились, а газотурбинный турбовальный двигатель стоял на Lotus 56B, но показал свою несостоятельность из-за высокого расхода топлива и турболага.
Мощности турбомоторов постоянно росли, снижая безопасность гонок. Поэтому FIA приняла решение ограничить давление наддува до 4 атм в квалификации и увеличить максимальный объём атмосферных двигателей до 3.5 литров. Команды March, Lola, Tyrrell, AGF и Coloni использовали атмосферный двигатель Ford Cosworth DFZ 3.5 L V8 мощностью 575 л.с. В 1988 году давление наддува снизили до 2.5 атм, но доминирование турбомоторов продолжилось.
В 1989 турбированные двигатели полностью запретили. Конец турбоэры позволил прийти в Формулу-1 новым поставщикам двигателей таким, как Yamaha и Lamborghini. После двухлетнего отсутствия вернулись Renault.
С 1995 по 1997 моторы Renault трижды выиграли кубок конструкторов и чемпионат мира. В 1995-м максимальный объём двигателя сократили с 3,5-х литров до 3-х. В 1998 и 1999 чемпионом мира стал Мика Хаккинен на McLaren с мотором Mercedes. С 1999 по 2004 кубок конструкторов завоевывали только Ferrari. С 2000 года Williams перешли на двигатели BMW. После 2000-го года в регламенте появился пункт, разрешающий использовать только моторы конфигурации V10, из-за чего на год отложился дебют команды Тойота, планировавших дебютировать с двигателем V12.
В 2005 году команды должны были использовать двигатели V10 объёмом 3 литра, имеющие не более 5 клапанов на цилиндр.
В 2006 объём двигателя снизили до 2.4 литра, а количество цилиндров до 8. Диаметр цилиндра должен был быть не более 98 мм, а ход поршня не менее 37 мм. Системы предварительного охлаждения воздуха запрещены. Также запрещено подавать в двигатель что-либо, кроме воздуха и горючего. Впуск и выпуск изменяемой геометрии также запрещены. Каждый цилиндр может иметь только одну форсунку для впрыска топлива и только одну свечу зажигания. Естественно двигатель должен был быть атмосферным и иметь вес не менее 95 кг. Также для команд разрешили на 2006 и 2007 год использовать старые двигатели V10 с ограничением числа оборотов. Блок цилиндров и картер двигателя должны быть выполнены из сплавов алюминия. Коленвал и распредвалы должны быть сделаны из стали или чугуна. Толкатели клапанов должны быть выполнены из сплавов алюминия, а сами клапаны — из сплавов на основе железа, никеля, кобальта или титана. Использование карбона и композитных материалов при производстве блока цилиндров, головки блока и клапанов запрещено. Это привело к снижению мощности по сравнению с 3-литровыми двигателями на 20 %.
Чтобы снизить затраты команд в 2007 и 2008 году регламент не стали менять. Было только введено ограничение числа оборотов до 19000.
В 2009 разрешено использовать такие же двигатели 2008 с ограничением по числу оборотов 18000. Также командам разрешено использовать систему KERS.
В 2010 в формулу-1 вернулась компания Cosworth.
В 2011 произошли небольшие изменения в поставщиках моторов для команд. От услуг Cosworth отказалась Team Lotus. Также со следующего сезона моторы Renault RS27 будет использовать и AT&T WilliamsF1.
dic.academic.ru
Параметры болидов формулы один, их размеры и массы контролируется техническим регламентом, цель этой статьи описать различные конструкции, технологии, цены и детали используемые в болидах формулы один.
Общие технические характеристики болида формулы один. ( даны для сравнения так как они у всех болидов разные и постоянно меняются , хотя и не значительно).
Разгон с места до 100км/ч 1.7 сек.
Разгон с места до 200км/ч 3.8 сек.
Разгон с места до 300км/ч 8.6 сек.
Максимальная скорость около 340 км/ч
Торможение со 100км/ч 1.4 сек и 17 метров дистанции.
Торможение с 200 км/ч 2.9 сек и 55 метров дистанции.
Торможение с 300 км/ч 4 сек
Перегрузка пилота при торможении около 5G.
Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.
Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300+ км/ч около 3000 кг.
Расход топлива в режиме соревнований около 75 л/100км
Стоимость каждого пройденного километра около 500$
Главной особенностью болида формулы один несомненно является наличие огромной прижимной силы. Именно она позволяет проходить повороты на скоростях, недостижимых любым другим спортивным автомобилям. Здесь есть один интересный момент: многие повороты пилотам просто необходимо проходить на очень высокой скорости, когда прижимная сила позволяет держать болид на трассе, если же скорость сбросить то можно вылететь с трассы так как прижимная сила будет недостаточна!
Прижимную силу создает набор аэродинамических элементов таких как: заднее антикрыло, переднее антикрыло, диффузор, итд. Переднее антикрыло, состоит из углеродного волокна и создает прижимную силу до 25% от всего болида формулы один. Ориентировочная стоимость одной штуки 19000$ Заднее антикрыло при собственном весе около 7 кг создает до 1000кг прижимной силы на высокой скорости, это около 35% всей прижимной силы болида F1. Изготовлено из карбона, стоимость каждого около 20000$
Двигатель.
В разные времена на болидах формулы один использовался различный объем двигателя, присутствовал и отсутствовал наддув, ограничения по оборотам и масса других ограничений, объединяло их лишь одно, огромная мощность до 1500 л/с на больших оборотах, до 22500 об/мин. В последнее время регламент поддерживает, путем различных ограничений, максимальную мощность около 850 л.с и обороты порядка 19500 об/мин Стоимость таких моторов около 600000 $
Параметры одного из двигателей формулы один.
Диаметр цилиндра 98 мм
Ход поршня 39.77 мм
Объем 2400 см3
Длина шатуна 102 мм
Диам. цилиндра / Ход поршня2.46
Литровая мощность 314.6 лс/л
Максимальный крутящий момент 290 Nm при 17000 об/мин
Ср. скорость поршня 22.5 м/с
Ускорение поршней около 9000G на 19000 об/мин
Давление в форсунках около 100 бар
Макс. мощность 755 л.с 19250 об/мин
Массы некоторых деталей двигателя.
Поршень 220 г
Кольца в комплекте 9 г
Поршневой палец в сборе 66 г
Шатун 285 г
Сам двигатель весит 95 кг
Ср. эффективное давление в камере сгорания при Макс. моменте 15.18 bar
Ср. эффективное давление в камере сгорания при Макс. мощности 14.63 bar
Максимальная нагрузка на поршневой палец 3133 кг.
Максимальная нагрузка на постель коленвала 6045 кг.
Выхлопная система.Каждой команде формулы один необходим некоторый запас различных коллекторов выпускной системы для перенастройки двигателя под различные трассы. Стоимость одного комплекта около 26000 $
Радиаторы:Радиаторы болида выполнены из алюминия стоимость комплекта до 11000$
Трансмиссия
Коробка передач болида формулы один самым непосредственным образом соединена со сцеплением, выполненым из карбона. Сцепления выпускают две компании, AP racing и Sachs, которые создают их таким образом, что они могут выдерживать температуры близкие к 500 градусам. Сцепления являются электрогидравлическими элементами и имеют вес от 1.5кг. Каждое переключение скорости выполняется за 20-40 милисекуд и регулируется компьютером. Пилоты болидов не пользуются сцеплением вручную, теряя тем самым время и позволяя двигателю совершать холостые обороты(как это в обычных машинах, без автоматической кообки передач), а просто нажимают рычажок за рулем, для перехода к следующей скорости, сам же процесс полностью лежит на компьютере. Коробки передачсоздаются так, чтобы механики могли легко менять настройки. Так полная перестройка передаточных чисел коробки передач занимает около 40 минут в боксах.
Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км.
Шины и диски.Диски весят около 4 килограмм и сделаны из магниевого сплава, каждый стоит около 10000 $
Дорожный размер передних шин: 245/55R13;
Диаметр передних: 655 мм;
Ширина передних: 325 мм;
Дорожный размер задних шин: 325/45R13;
Диаметр задних: 655 мм;
Ширина задних: 375 мм;
Рабочая температура около 130 градусов
Стоимость одной шины около 800$
На сезон нужно 720 штук.
Технологии Ф1 покрытие для подогрева шин
Тормоза болида формулы один.Диски тормозов уже многие годы изготовляют из углеродного волокна, на производство одного диска может затрачиваться до 5 месяцев.
Стоимость всего узла (суппорт, диск, колодки) около 6000 $
Температурный режим до 1000 с цельсия
Вес 1.4 кг.
При всех достоинствах тормозов из углеродного волокна, в последнее время все чаще применяют керамические тормозные диски, имеющие лучшие характеристики как торможения, стабильности при нагреве, так и долговечности. Современные керамические тормозные диски команды Ferrari, за одну гонку теряют 1 мм своей толщины. В то время как ранее при использовании других материалов износ составлял 4 и более мм!
Рычаги передней подвески:Изготовлены из титана и углепластика. Стоимость около 100 000$. Рычаги задней подвески:
Изготавливаются из титана и углепластика, каждый комплект стоит 120 000$
Монокок Монокок это основа болида F1, на которую крепятся все его части и детали. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона и как и большинство деталей стоит недешево 115000$
Сиденье пилота:
Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна. В случаи аварии может быть удалено из кокпита вместе с пилотом. цена 2000$
Руль
Руль болида формулы один совмещает в себе приборную панель (дисплей по центру), органы управления, также позволяет изменять многие настройки болида прямо по ходу движения. Выполнен из углеродного волокна, для каждого пилота индивидуально по анатомическому строению. Стоимость около 40000$-100000$
ЭлектроникаВсе электронные системы болида формулы один. цена 4 000 000$
Топливный бак.
Изготавливается из прорезиненного кевлара. Имеет объем от 80 до 120 литров. цена 20 000$
Чуть чуть о деталях F1
Похожие статьи
Гибридные гоночные технологии двигателей формулы один 2014Технические характеристики всех болидов Ferrari F1 с 1950 по 2014 годСписок всех болидов Formula 1 1950-2014 годы
zero-100.ru
