Характеристики болида «Формулы-1». Масса, высота (меньше метра) и резиновый топливный бак — Окей Гугл: «Формула-1» — Блоги

Базовые данные о самых быстрых машинах.

Вы в блоге «Окей гугл: «Формула-1», где каждый новый пост будет ответом на популярный запрос о главном гоночном чемпионате в поисковиках. Поможем тем, кто хочет больше знать о быстрейших гонках на планете – или просто расширяет кругозор.

И сегодня мы разберем вопрос №1 из поисковиков по запросу «болид «Формула-1» – его характеристики.

Из чего складываются главные свойства машины? Конечно, из качеств шасси и мотора. Данные официального сайта «Мерседеса» об их последнем творении W11 до мельчайших частей закрывают информацию о всех аспектах характеристик шасси.

Шасси

Монокок: Углепластик и пористые композитные материалы

Корпус: Углепластик

Кокпит: Сиденье гонщика – из углепластика, шеститочечные ремни безопасности OMP, система HANS

Передняя подвеска: Углеплатиковый треугольный рокер и толкатель, торсионные пружины и балансиры

Задняя подвеска: Углепластиковый треугольный рокер и тяга, торсионные пружины и балансиры

Диски: производство OZ, кованые, из магниевого сплава, 13 дюймов

Шины: «Пирелли». Рабочие окна – от 85ºС (С5) до 140ºС (пик для С1). Ширина – 305 мм (передние) и 405 мм (задние), высота – 670 мм, диаметр – 13 дюймов

Тормозная система: Карбоновые диски и колодки, электронное управление brake-by-wire

Электроника: Сертифицированный ФИА стандартный электронный блок управления. (У «Рено», к примеру – производства MES-Microsoft)

Панель настроек: McLaren Electronic Systems. (Да, даже чемпион «Формулы-1» закупает электронику у «Макларена»!)

Топливная система: Армированный кевларом резиновый топливный бак

Транмиссия: Восьмиступенчатая полуавтоматическая КПП с одной задней передачей, электронным управлением и электрогидравлической системой переключения, позволяющей максимально сократить время понижения и повышения передачи. Многодисковое карбоновое сцепление

Силовая установка

Информацию про моторы максимально подробно дали уже сайты «Феррари» и «Рено» – вплоть до длины хода цилиндра!

Силовая установка «Ф-1» целиком весит 145 кг и состоит из двигателя внутреннего сгорания (ICE), рекуператора кинетической энергии на торможениях (MGU-K), рекуператора тепловой энергии – от турбины, вращающейся под действием выхлопных газов (MGU-H), турбонаддув (TC), батарея (ES) и управляющая электроника (CE)

Двигатель внутреннего сгорания

Рабочий объем: 1,6 л

Число цилиндров: 6.

Угол развала цилиндров: 90 градусов. Диаметр цилиндра: 80 мм. Ход поршня: 53 мм

Число клапанов: 24

Максимальное количество оборотов: 15000 об/мин

Максимальный расход топлива: 100 кг/час на оборотах, превышающих 10500 об/мин, 110 кг на гонку

Впрыск: система прямого впрыска под давлением 500 бар

Турбонаддув: одноступенчатый компрессор и турбина с неограниченным давлением наддува (обычно 5 бар)

Максимальная скорость вращения турбины: 125000 об/мин (ограничена регламентом)

Гибридная система рекуперации энергии (ERS)

Аккумулятор: Литий-ионные батареи, минимальный вес – 20 кг

Мощность MGU-K: 120 кВт (161 л.с.)

Максимальное число оборотов MGU-K: 50000 об/мин.

Максимальное количество энергии, рекуперируемое MGU-K: 2 МДж за круг

Максимальное количество энергии, выдаваемое MGU-K на привод: 4 МДж за круг (33,3 сек при полной мощности)

Максимальное число оборотов MGU-H: 125000 об/мин

Общая мощность: свыше 950 л. с. Полный ответ на этот вопрос ищите ниже

Сколько лошадиных сил в болиде «Формулы-1»? А бывают машины мощнее?

Длина: Более 5000 мм (все машины)

Передняя колея: 1600 мм

Задняя колея: 1550 мм

Ширина: 2000 мм (максимально разрешенная регламентом)

Высота: 950 мм (максимально разрешенная регламентом)

Масса: 746 кг ((максимально разрешенная регламентом с пилотом, балластом и топливом)

В 2019-м самой длинной колесной базой обладал «Мерседес», а короче всех был «Ред Булл». Высочайшая подвеска оказалась у «Рено», а самый грандиозный угол атаки – у «Рейсинг Пойнт». По последним двум параметрам чемпионы не впечатлили.

Болид Квята – один из самых длинных и агрессивных в «Формуле-1». Взял лучшее у «Мерседеса» и «Ред Булл»

Данных за 2020-й пока нет (поскольку машины пока только провели тестовые дни и могли измениться за 4 месяца простоя), но регламент между сезонами почти не менялся – а потому базовые размерные характеристики остались примерно теми же (разница вряд ли превысит десяток миллиметров). Только «Рено» честно объявила длину всей машины: 5480 мм.

Понравилась «Формула-1»? Подписывайся на наши соцсети – там важнейшие и интереснейшие истории из мира самого быстрого спорта на планете. Трансферы, техническая аналитика, экономика команд, лучшие цитаты пилотов – только ценная информация!

Facebook | ВК | Twitter | Telegram | Instagram

Какой бензин используют в болиде «Формулы-1»? А обычный с заправки подойдет? Можно залить гоночное топливо в обычную машину?

Каков разгон болида «Формулы-1» до 100 км/ч? А до 300 км/ч? Есть машина, которая делает это быстрее?

Какова цена болида «Формулы-1»? Его можно где-то купить? Сколько стоит производство?

Фото: globallookpress.com/Pierre Stevenin; Gettyimages.ru/Rudy Carezzevoli; racecar-engineering.com; f1technical.net

самый мощный двигатель в истории Формулы-1

Когда речь заходит о самых мощных гоночных двигателях в истории автоспорта, то вспоминают о спортивном прототипе для серии «Can-Am» Porsche 917/30. О грузовике Mercedes Benz SK 1450 S «Race Truck». Ведь в обоих случаях мощность двигателей доходила до 1600 л. с. Но когда разговор заходит о Формуле-1, то чаще всего упоминают о двигателе BMW M12/13. 

Сразу отмечу, что в Формуле-1 таких высот — мощности свыше полутора тысяч лошадиных сил, не достигали никогда. Но ведь и двигатели в «Королеве автоспорта» были куда меньше. Судите сами, рабочий объем двенадцатицилиндрового двигателя Porsche 917/30 составлял 5.4 литра, грузового Mercedes-Benz V10 и вовсе 18,5 литров. В то время как у двигателя BMW Формулы-1 было четыре цилиндра и всего полтора литра рабочего объема!

Но зато литровая мощность, а это один из важнейших показателей совершенства гоночных двигателей, составляла без малого 1000 л. с! И это рекорд для автомобильных гоночных двигателей, предназначенных для участия в гонках по гоночным кольцевым трассам.
 

«Ракета» Brabham BT52 BMW. Фото: Youtube. com

 
Разумеется, что баварские моторостроители не сразу вышли на столь высокий уровень. На первых тестах, в октябре 1980 года, мощность полуторалитрового двигателя BMW была на уровне трехлитровых атмосферных агрегатов, если быть точным, то 557 л. с. при 9500 об/мин. Но уже в 1984 году давление наддува в специальных двигателях для квалификации достигало 4,5 бар. и в таком режиме мощность составляла уже весьма внушительные 1050 л. с., Правда и ресурс двигателя снижался с 4-х часов, до примерно 15 минут.

Через год ставки в игре выросли ещё сильнее — в BMW достигли давления 5,4 бара и 1200 л. с., при том что в гоночной спецификации у немцев было максимум 3,6 бар и 850 л. с. Впечатляющая разница, не правда ли? По сути во время уик-энда гонщики управляли двумя абсолютно разными болидами.

И вот наконец в 1986 году турбомоторы Формулы-1 достигли своего пика — давление наддува выросло до 5,5 бар, а мощность достигала уровня «свыше 1300 л. с.».
 
Кстати, в 1986 году «атмосферные» двигатели были объявлены вне закона, причем исключительно по соображениям безопасности — ведь разница в мощности на тот период была просто огромной! Судите сами: единственный оставшийся в строю «атмосферник» — трехлитровый Ford Cosworth DFY V8, развивал мощность 542 л. с., в то время как «турбо» …
А вот здесь необходимо сделать небольшое отступление.

Дело в том, что на самом деле никто точно не знал, какую мощность реально развивают эти двигатели. Включая даже их собственных создателей! Ведь тогдашние динамометрические стенды были рассчитаны максимум на 1300 л. с., а всё остальное высчитывали по специальной формуле: «0,1 бар давления наддува, даёт прибавку в 20 л. с.» То есть все заявляемые показатели были исключительно расчётными.
 

Поль Роше, незадолго перед смертью, в ответ на мое упоминание о том, что мы гонялись с 1200 л. с., сказал мне – «Марк, я должен сказать тебе правду. На самом деле там было 1400…». Марк Зурер.

 
 
В 1984 — 1986 годах моторы BMW не знали себе равных по мощности, но из-за низкой надёжности отстоять титул 1983 года ни разу не получилось. Не смотря на всю мощь немецкого двигателя, в гонках чаще побеждали пилоты Williams, McLaren и Lotus, оснащенные экономичными, и самое главное надёжными моторами Honda, TAG-Porsche и Renault.

На свой максимум BMW М12/13 вышел в 1986 году, с давлением наддува 5.5 бар. Как раз те самые 1400 л. с. о которых говорил Марк Зурер. И именно этот двигатель стал самым мощным мотором из всех, что когда-либо устанавливались на болиды Формулы-1.
 

Brabham BT52 BMW, вид сзади. Фото: Youtube.com

 
Вот только ресурса, в столь экстремальном режиме, хватало всего лишь на один круг! Именно поэтому в те годы в ходу было выражение «жертвенный мотор», или «двигатель поул, или ничего» — и это очень точное определение. Например, на Гран-при Бельгии 1984 года команда Brabham сожгла аж семь двигателей BMW M12/13. Четыре из них в субботу, во время квалификационной сессии. Семь двигателей на один уик-энд! При том что сейчас команды Формулы-1 используют шесть двигателей (для двух машин, разумеется) на весь сезон!

По поводу мощности и ресурса BMW, Гордон Марри, в те годы главный конструктор команды Brabham, рассказывал такую историю:
 

В 1984 году, в Зольдере, мы решили любой ценой завоевать поул. Мы заварили сваркой перепускной клапан, заморозили интеркулер, засыпав его сухим льдом, и установили новый, «злой», чип блока управления двигателем. Поль Роше называл его «чип Гumлepa», и носил в специальной шкатулке, обшитой изнутри бархатом. После этого мы залили «ракетное топливо». В результате у нас получилось примерно 1300 л. с. Мы отправили Нельсона Пике на трассу, и стали ждать, когда он закончит свой первый быстрый круг. Нельсон уже проехал за боксами, приближаясь к шикане, как вдруг слышим: «бабах»! Когда мы добежали до места взрыва, то увидели, что мотора больше нет — его буквально разорвало на части.

 
Давайте еще раз отвлечёмся от темы, и ненадолго перенесемся в настоящее время. Ведь силовые установки современных болидов Формулы-1 тоже развивают вполне приличную мощность, они давно уже перевалили за отметку 1000 л. с. А их ресурс, достигающий 7000 километров, при такой мощности и расходе топлива, впечатляет ещё больше.

Но всё равно, по сравнению с дикой, «сырой», мощью турбомоторов болидов 80-х годов, современные машины выглядят сверхмягкими и послушными. К тому же сейчас у пилота есть куча электроники, помогающей ему не угробить двигатель, а в боксах сидит целая бригада, в режиме онлайн отслеживающая все показатели силовой установки и дающая советы как можно наиболее эффективно использовать силовую установку. А вот в 80-е гонщик полагался исключительно на свои собственные силы и инстинкты — никаких облегчающих управление устройств у него не было в принципе, телеметрия только зарождалась. Да и радиосвязь использовалась только для того, чтобы зазвать гонщика в боксы на смену резины.
 
Технические характеристики двигателя BMW M12/13:
 

• ✅ Рабочий объем: 1500 см³
• ✅Диаметр цилиндра / ход поршня: 89,2 мм / 60 мм.
• ✅Количество цилиндров: 4 в ряд.
• ✅Степень сжатия: 7,5:1
• ✅Масса двигателя: 170 килограмм, с турбокомпрессором и интеркулером.

 
Здесь я вынужден в третий раз отвлечь вас, упомянув о том, что, начиная с 1984 года правила по расходу топлива в Формуле-1 значительно ужесточились. Так в 1983 году топливные баки вмещали до 250 литров бензина, в 1984 году уже 240 литров, в 1985 году — 220 литров, а в 1986 уже всего 195 литров. Дистанция гонки оставалась неизменной, около 305 километров.

Benetton B186 BMW. Фото: Youtube.com

Мощность двигателя BMW M12/13 в разные годы:
 

• ✅1983 год: 740 л. с. в гоночном, и 800 л. с. в квалификационном варианте.
• ✅1984 год: 880 л. с. в гоночном, и 1050 л. с. в квалификационном варианте.
• ✅1985 год: 850 л. с. в гоночном, и 1200 л. с. в квалификационном варианте.
• ✅1986 год: 850 л. с. в гоночном, и свыше 1300 л. с. в квалификационном варианте.

 
Гонщики Формулы-1 времён первой «турбоэры» должны были не только уметь рулить, тормозить и переключать передачи механической КПП. Ещё они должны были самостоятельно уметь рассчитывать ресурс двигателя и расход топлива исходя из давления наддува. В том числе и в квалификации. Управлять этими монстрами на пределе их возможностей могли лишь избранные. Поэтому гонщиков Формулы-1 тех лет сравнивали с гладиаторами, а сами гонки получили свой элитарный статус, который помогает Королеве автоспорта продвигать себя и по сей день.

Энциклопедия технологий двигателей Формулы-1

Автомобили Формулы-1 или Формулы-1 — это высокопроизводительные гоночные автомобили, предназначенные только для треков. По нормальным дорогам на них не ездят. Формула-1 — это одноместный автомобиль с открытой кабиной и открытыми колесами. Я уверен, что этот тип автомобиля был влюблен в многих из вас, автолюбителей. Сегодня мы подробно обсудим технологию двигателей Формулы-1 и то, как эти автомобили достигают таких больших скоростей.

Содержание

Технология двигателей Формулы-1

Двигатели Формулы-1 имеют более короткий ход поршня. Короткоходный двигатель может производить больше мощности при том же рабочем объеме двигателя, что и длинноходный. В настоящее время в формуле 1 используется 1,6-литровый четырехтактный поршневой двигатель DOHC с турбонаддувом и углом наклона 90 градусов. Высокая мощность формулы 1 создается огромной скоростью вращения около 12 000 об/мин. Сравните это с 6000 об/мин, которые есть у обычных дорожных автомобилей.

Базовая конфигурация двигателей формулы 1 была одинаковой и использовала традиционные металлические пружины для закрытия клапана до середины 19-го века. 80. Это ограничило число оборотов в минуту до 12 000 макс. и эта система была разработана Фордом. Но потом в Renault придумали пневматические пружины клапанов со сжатым воздухом. С 1990-х годов автомобили Формулы 1 используют эту технологию, которая может иметь макс. обороты до 20000.

Основными производителями двигателей Формулы-1 в настоящее время являются Mercedes-Benz, Renault, Ferrari и Honda. Двигатели могут достигать макс. мощностью до 1000+ л.с. и макс. скорость до 370 км/ч. У Ferrari рекорд максимального количества побед в Гран-при чемпионата мира — 239.

Два самых быстрых болида F1 — Red Bull RB13 и Ferrari SF70H.

Red Bull использует двигатель Renault. Этим автомобилем управляют Даниэль Риккардо и Макс Ферстаппен.

Себастьян выиграл Гран-при 2017 года на Ferrari SF70H.

Эволюция двигателей Формулы-1

1947-53

Год восходит к 1947 году. Это была довоенная эпоха, и в ней использовались некоторые правила, такие как 4,5-литровые атмосферные двигатели и 1,5-литровые двигатели с наддувом. Формула 1 была и разрешена, а Indianapolis 500 был первым официальным автомобилем F1. Мощность составляла до 425 л.с.

Если писать каждую эпоху, читать этот блог будет скучно. Итак, я упомяну только примечательные эпохи.

1995-2004

В эту эпоху использовались 3,0-литровые двигатели мощностью от 650 до 950 л.с. В 1996 году Ferrari сменила свой традиционный двигатель V12 на меньший и более легкий двигатель V10.

2006

Для 2006 года двигатель объемом 2400 куб. С этого момента мы видели новые 90-градусный двигатель, в котором цилиндры расположены перпендикулярно друг другу.

Двигатель должен весить не менее 95 кг. Ограничено для изготовления из алюминиевых сплавов (керамика, металлическая матрица и магниевые сплавы запрещены). Это определило металлы, которые можно было использовать в двигателях автомобилей F1.

2008

Все компоненты двигателя и коробки передач, включая сцепление, дифференциал и все соответствующие исполнительные механизмы, должны управляться электронным блоком управления (ЭБУ), изготовленным уполномоченным поставщиком FIA. Это было нормой. Итак, ЭБУ был введен

2014

1,6-литровые шестицилиндровые однотурбинные двигатели с рекуперацией энергии и ограничениями по топливу для замены 2,4-литровых безнаддувных двигателей V8. Топливная эффективность увеличивается на 35 %, мощность систем рекуперации энергии удваивается. , Общая мощность останется примерно на уровне 750 л.с. Технический регламент теперь относится к тому, что называется «Энергоблок». Он включает в себя ДВС (двигатель внутреннего сгорания, традиционный двигатель), ERS (систему рекуперации энергии) и все вспомогательные устройства, необходимые для их работы.

Итак, теперь особое внимание уделялось системе ERS, а также уделялось внимание топливной экономичности.

После 2018 года у нас уже есть сегодняшний двигатель в начале этого блога. Система ERS стала более эффективной, а также была улучшена топливная экономичность. Общая мощность является самой высокой со времен первого F1.

Почему машины Формулы-1 настолько эффективны? Как работает двигатель Formula?

По сути, двигатель F1 работает так же, как и любой обычный двигатель. Он работает на модели поршень-цилиндр. Если вы не совсем понимаете, как работает двигатель, не волнуйтесь, я вас поддержу.

В настоящее время двигатели F1 ограничены 2,4-литровой конфигурацией v8 с углом развала цилиндров 90 градусов. Это означает, что есть две полосы цилиндров из 4 цилиндров, и они расположены под углом 90 градусов друг к другу, или вы можете сказать, что они перпендикулярны друг другу. Это компоновка двигателя.

Цилиндры имеют 4 клапана, как и многие современные автомобили, но что особенного, так это ограничение в 18 000-20 000 об/мин. Цилиндры широкие, но короткие или неглубокие. Это известно как короткий ход. Таким образом, поршень может двигаться вверх и вниз очень быстро, поскольку ему нужно пройти гораздо меньшее расстояние, чем в других двигателях. Таким образом, можно достичь таких высоких оборотов.

Важным термином в случае двигателей Формулы 1 является тепловой КПД. Недавно Mercedes добился тепловой эффективности 50%. Тепловой КПД означает, сколько топлива используется и преобразуется в потенциальную энергию для работы автомобиля. Ранее этот показатель составлял около 30-40%. Эффективность увеличилась.

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой тепловую машину, преобразующую тепловую энергию, вырабатываемую при сжигании топлива, в механическую силу или крутящий момент. В двигателях есть поршни, которые перемещаются вверх и вниз внутри металлических трубчатых конструкций, известных как цилиндры двигателя. Более простой способ разобраться в этом — представить себе вращение педалей на велосипеде, когда мы двигаем ногами вверх и вниз при вращении педалей. Поршни соединены с коленчатым валом через шатуны, они двигаются вверх и вниз и раскручивают коленчатый вал, который, в свою очередь, приводит в движение колеса.

Откуда берется мощность двигателя? Когда поршни движутся вверх и вниз, происходит сгорание или мощность. Каждый раз, когда происходит сгорание или мини-взрыв, поршень отталкивается от цилиндра.

Из чего сделаны двигатели Формулы-1?

В наше время стандартный двигатель Формулы-1 изготавливается из кованого алюминиевого сплава. Он легче стали, что является его преимуществом.

Секрет производительности болида F1: как работает болид F1?

Есть несколько факторов, которые сделали автомобили F1 успешными. За этим стоят другие факторы, а не только двигатель.

Аэродинамика

Во-первых, давайте поговорим об аэродинамике, то есть о том, как автомобиль взаимодействует с окружающим воздухом или движется в нем. Здесь лучше обсудить общий дизайн аэродинамики, чем теряться в лабиринте обсуждения отдельных аэродинамических характеристик.

Переднее крыло изгибается вверх, заставляя воздух двигаться вокруг автомобиля таким образом, что создается высокое давление над крылом и низкое давление под крылом. Эта разница давлений создает силу всасывания и заставляет автомобиль прилипать к трассе и придает устойчивость.

Основная опорная конструкция

В отличие от других дорожных автомобилей, которые мы видим изо дня в день, которые используют шасси для крепления различных компонентов, у болида F1 нет шасси. Оболочка из углеродного волокна, называемая монококом, головки и блоки двигателя, а также коробка передач образуют основную структурную опору для всех других систем автомобилей F1. Под ним нет дополнительной рамы или шасси.

Настройки подвески очень просты, поскольку они не предназначены для комфорта. И передняя, ​​и задняя подвеска имеют одинаковые настройки. Есть поперечные рычаги, которые крепятся к колесам. Он имеет ограниченный вертикальный ход и действует как подвеска. В шрифте поперечные рычаги прикреплены непосредственно к монококу, где тепло не является проблемой. Но сзади поперечные рычаги не могут быть прикреплены напрямую из-за перегрева двигателя и крепятся через шарикоподшипники.

Рулевое управление

Система рулевого управления тесно связана с передней подвеской. Рулевая тяга соединяет каждое колесо с помощью шатуна и шестерни. Рулевое управление F1 не такое тугое, как у обычных автомобилей. То есть они не могут выполнять заученные повороты, что делает их непригодными для езды по дорогам. Все колеса автомобиля F1 прикреплены к тросам, известным как колесные тросы, которые могут удерживать колеса в случае аварии.

Тормозная система

В передней части главный цилиндр и резервуар управляют и хранят гидравлическую жидкость для торможения. Автомобили F1 имеют два главных цилиндра и соответствующие резервуары для переднего и заднего тормозов соответственно. Тормозные магистрали идут к колесному тормозному узлу через систему подвески. Когда педали нажимаются, жидкости оказывают давление на тормозные колодки.

Охлаждение

Присутствуют различные радиаторы. Сюда входят радиатор основного двигателя, масляный радиатор и коллектор аккумуляторной батареи. В верхней части кузова имеется отдельная группа охладителей, которые охлаждают гидравлику, коробку передач и систему ERS.

Топливный бак

Топливный бак или топливный элемент имеют резиновое покрытие и защищены от проколов. Он занимает отдельное место в углепластиковом монококе и заполняет все доступное пространство. Автомобили F1 могут вмещать колоссальные 115–150 литров топлива, чего достаточно только для одной гонки, поскольку топливная экономичность составляет всего около 1,7–2,55 км/ч.

Масляный бак двигателя устанавливается между топливным баком и двигателем.

Системы безопасности

Автомобили F1 оснащены надежными системами безопасности, так как они движутся с высокой скоростью. Задняя защитная конструкция защищает от любого удара. Боковые защитные конструкции скрыты внутри аэродинамического модуля. Съемная передняя носовая часть выдерживает фронтальные удары. А весь окружающий монокок из углеродного волокна образует кокон вокруг водителя.

Кокпит

Сиденье разработано с формами от водителя. Он полностью гармонирует с телосложением водителя. Водитель садится в полулежачую позу, ноги сильно вытянуты вперед. Система из 6 ремней удерживает водителя на сиденье и ограничивает любые движения. На шее и голове есть скобы, которые ограничивают движение головы в неблагоприятных условиях, чтобы водитель не получил травму.

Трубка для питья расположена рядом с плечом, чтобы у водителя не было жидкости во время гонки. Зона кокпита использует все доступное пространство, так что водитель должен снять рулевое колесо, прежде чем садиться в автомобиль или выходить из него.

Рулевое колесо

В болиде Формулы-1 рулевое колесо представляет собой плоскую конструкцию с двумя сторонами для удержания. Поскольку водителю не нужно отрывать руки от руля, он не должен быть круглым. На самом руле есть все органы управления. За рулем находятся подрулевые лепестки для переключения передач. На нижней стороне руля есть еще две педали, которые действуют как сцепление.

Есть два ножных лепестка — левый для тормоза и правый для газа.

Как вы уже видели, дело не только в двигателе, который отличает Формулу-1 от других автомобилей, но и в том, что все компоненты в ней разные и разработаны только для гонок.

Есть ли у автомобилей F1 гибридные двигатели?

Современные автомобили Формулы-1 имеют гибридные двигатели. Но он совсем не похож на обычный гибридный автомобиль, в котором бензиновый или дизельный двигатель сочетается с электродвигателями для повышения экономии топлива.

Гибридная система называется ERS или системой рекуперации энергии в автомобилях F1. MGU-H (двигатель-генератор с подогревом) и MGU-K (кинетический двигатель-генератор) вместе образуют гибридную функциональность в современном автомобиле F1. Оба генерируют электрический заряд для аккумулятора. Как только батарея полностью заряжена, батарея отправляет энергию обратно через блок MGU-K, который соединен с коленчатым валом. Таким образом, МГУ-К может генерировать дополнительные 160 л.с. или столько же, сколько отдельный автомобильный двигатель.

Итак, как вы уже видели, гибридная технология предназначена не для экономии топлива, а для дальнейшего повышения производительности.

Сегодня в этом блоге мы узнали все об автомобилях F1. Чем болид F1 отличается от традиционного автомобиля, какие у него компоненты и многое другое. Надеюсь, что ваш автомобильный энтузиазм был удовлетворен этим блогом.

Следите за новостями Google!

Чандра Прабха Гхош

27 Сообщений

Любитель мотоциклов и автомобилей. Фанат жанра поп. Любит исследовать новые технологии, такие как метавселенная и т. д.

Двигатели Формулы-1 — F1technical.net

Стивен Де Гроот на 18 июля 2009 г., 15:28

Хотя гоночные двигатели Формулы-1 потеряли часть привлекательности, которую они имели, когда правила давали больше свободы, каждый дизайн В настоящее время все еще используется очень продвинутая инженерная разработка, которая требует много времени и размышлений. Двигатель является единственным источником энергии автомобиля Формулы-1 (за исключением систем KERS в 2009 году, которые косвенно заряжаются от энергии, вырабатываемой двигателем), и является конструктивной частью шасси.

Факты и цифры

Из-за правил и инженерных оптимизаций все современные двигатели относятся к одному типу и имеют следующие сходства:

• Все двигатели F1 представляют собой безнаддувные двигатели V8 объемом 2400 куб.см
• Двигатели ограничены до 18 000 об/мин
• Вес ровно 95 кг (каждый производитель легко достигает этого регламентированного минимального веса)

Блоки двигателей

• изготовлены из кованого алюминиевого сплава из-за того, что он дает преимущества в весе по сравнению со сталью. Другие материалы, возможно, дадут некоторые дополнительные преимущества, но для ограничения затрат FIA запретила все неферроматериалы.
• Коленчатый вал и поршневые штоки изготовлены из железа для повышения прочности.
• В максимальной скорости нынешние двигатели V8 потребляют около 60 литров бензина на 100 км пробега.
• Точно не известно, сколько масла содержит такой топовый двигатель, но это масло на 70% находится в двигателе, а остальные 30% находятся в системе смазки с сухим картером, которая меняет масло внутри двигателя три-четыре раза в минуту. .
• Перед первым выездом на трассу и после каждой гонки каждый двигатель тестируется на динамометрическом стенде для проверки его характеристик и выявления проблем. Видеоклип Renault RS24 на динамометрическом стенде можно найти здесь.

Эволюция конструкции двигателя

Все современные двигатели, используемые конкурирующими командами F1, очень похожи из-за очень строгих правил, которые все чаще вступают в силу с 2006 года. До этого времени все производители автомобилей, участвовавшие в F1, эффективно обгоняли друг друга в гонке расходов. Не будет ложью утверждать, что после 1995 года производитель, который больше всего инвестировал и мог нанять больше всего людей, мог производить лучший двигатель.

Назад в 1997, Ford Cosworth начал яростную битву за снижение веса, так как их CR1 в то время был как минимум на 25 кг легче, чем любой другой. Хотя в течение сезона у них были некоторые проблемы с надежностью, двигатель был примером для остальных, поскольку он позволял команде перемещать балласт в машине, чтобы улучшить управляемость машины.

В ответ на это снижение веса двигатель Mercedes-Benz 1998 года, возможно, стал одним из самых революционных двигателей, когда-либо созданных, с одновременным увеличением производительности и резким снижением веса. Он быстро оказался достаточно хорошим, чтобы Мика Хаккинен завоевал два подряд титула чемпиона мира с McLaren Mercedes. Когда в 2000 году ФИА решила ограничить использование бериллиевых сплавов — максимум до 5 процентов по массе — из-за того, что они ядовиты в больших количествах, «Мерседес» годами боролся за то, чтобы оправиться от этой неудачи — они больше не могли сравниться с мощностью бериллиевых сплавов. на то время могучие двигатели Феррари и БМВ.

К концу 2005 года большинство команд приблизили свои проекты к 3-литровым двигателям V10 с внутренним углом 90°. Конструкторы команд пришли к выводу, что 90° — лучший компромисс между производительностью и жесткостью самого двигателя.

В том же году некоторые 3-литровые двигатели V10 производили более 980 л. с. и работали очень близко к отметке в 1000 л.с. Это был знак для руководства F1 изменить правила, поскольку максимальная скорость в Монце 370 км/ч считалась опасной как для пилотов, так и для зрителей. Таким образом, максимальный объем был уменьшен до 2,4 л, а количество цилиндров — до 8. Кроме того, FIA постановила, что через год вступит в силу заморозка двигателя, чтобы положить конец гонке расходов.

Однако всего два года спустя, в середине 2008 года, FIA и несколько команд, которые строго следовали правилам, включая Toyota и Renault, обнаружили, что правила по-прежнему оставляют слишком много свободы. Оказалось, что за последний год Mercedes и Ferrari смогли увеличить мощность своих двигателей до 40 л. Затем несколько встреч с официальными лицами FIA и руководителями команд привели к уравниванию двигателей, в результате чего менее мощные могли установить несколько обновлений, чтобы в следующие годы быть на одном уровне.

Тем не менее, без яростного поиска улучшений, текущий двигатель F1 представляет собой очень интересную инженерную конструкцию, состоящую в общей сложности из 5000 отдельных частей, 1500 из которых подвижны. Подсчитано, что во время работы новый двигатель F1 может производить около 720 л.с., но мог бы развивать мощность до 780 л.с. и выше 20 000 об/мин, если бы не было ограничения на обороты двигателя.

Отличие от дорожных двигателей

• Более высокая объемная эффективность . VE используется для описания количества топлива/воздуха в цилиндре по отношению к обычному атмосферному воздуху. Если цилиндр заполнен топливом/воздухом при атмосферном давлении, то говорят, что двигатель имеет объемный КПД 100%. Например, турбокомпрессоры могут увеличить VE до более чем 100%, в то время как двигатели без наддува обычно работают где-то между 80% и 100%. Однако в этом регионе двигатель Формулы-1 обычно может достигать более высокой VE, чем обычные дорожные двигатели, благодаря их оптимизированным впускным коллекторам.
• К сожалению, из общей энергии топлива, подаваемой в цилиндры, в среднем менее 1/3 превращается в полезную мощность в лошадиных силах. Момент зажигания, термические покрытия, расположение свечи зажигания и конструкция камеры — все это влияет на тепловую эффективность (TE). Уличные двигатели с низкой степенью сжатия могут иметь TE примерно 0,26, гоночный двигатель может достигать примерно 0,34. Эта, казалось бы, небольшая разница приводит к увеличению мощности примерно на 30% (0,34 — 0,26 / 0,26) по сравнению с предыдущим.
• Часть всей вырабатываемой энергии используется двигателем для собственного запуска. Оставшаяся избыточная мощность — это то, что вы измерили бы на динамометре. Разница между тем, что вы измеряете на динамометрическом стенде, и рабочей мощностью в цилиндре составляет механический КПД (ME). Механический КПД зависит от трения коромысла, трения в подшипниках, площади юбки поршня и других движущихся частей, но также зависит от числа оборотов двигателя. Чем выше число оборотов, тем больше мощности требуется для запуска двигателя. Это означает, что ограничение внутреннего трения в двигателе может привести к значительному увеличению выходной мощности, и если в Формуле-1 упор делается на мощность, то на дороге он также влияет на расход топлива.

Эти основные требования оптимизации делают конструкцию двигателя Формулы-1 сложной. В конце концов, обороты двигателя F1 намного выше, чем у дорожных машин, что ограничивает срок службы такого источника энергии. Именно из-за механического КПД двигатели Формулы-1 изготавливаются из разных материалов. Это необходимо для уменьшения внутреннего трения и общего веса двигателя, но, что более важно, для ограничения веса внутренних деталей, например. клапанов, которые должны быть максимально легкими, чтобы обеспечить невероятно быстрое движение, более 300 движений вверх и вниз в секунду (это при 18 000 об/мин).

Еще одним решающим моментом при попытке добиться максимальной мощности двигателя является выхлоп. Незначительное изменение длины или формы выхлопа может существенно повлиять на мощность. Хотя регулируемые выпускные системы не разрешены, выхлопная система гоночного автомобиля не имеет глушителя, не имеет катализатора и специально изготовлена ​​для работы при температурах до 1200°C, что намного больше, чем у обычного дорожного двигателя. .

Принципы проектирования двигателей

Рассматривая двигатели внутреннего сгорания (исключая, таким образом, колебательные и роторные двигатели внутреннего сгорания Ванкеля), есть в основном три различных способа создания двигателя. Разница здесь в том, как цилиндры расположены по сравнению друг с другом.

• Рядные двигатели, в которых все цилиндры расположены рядом (или после) друг друга, не используются в Формуле-1 с 60-х годов. Хотя двигатели маленькие, они длинные и поэтому требуют тяжелого коленчатого вала.

Оппозитные двигатели

• на самом деле являются одним из лучших способов сборки двигателя, если это позволяют все внешние факторы. Два ряда цилиндров размещены друг напротив друга. Вы можете рассматривать оппозитный двигатель как двигатель с V-образным углом наклона 180 °. Эти двигатели стали популярными в Формуле-1 из-за низкого центра тяжести и средних производственных затрат, но позже исчезли из поля зрения, поскольку этот тип двигателя недостаточно жесткий, чтобы выдерживать перегрузки автомобиля в условиях поворота. Например, Ferrari использовала 12-цилиндровые оппозитные двигатели 19-го века.70 до 1980 года, прежде чем перейти на двигатель с V-образным углом наклона 120 °.

Двигатели V-образного типа

• , которые в настоящее время используются во всех автомобилях F1. V на самом деле является геометрическим углом, который отделяет два ряда цилиндров друг от друга, где коленчатый вал можно считать источником угла. Очевидно, что для этого типа двигателя размер V является основным фактором и должен определяться на первых этапах проектирования двигателя. Ранее двигатели проектировались с такими углами, как 60° V12 или 72° V10. Хотя исторически было интересно увидеть различия между двигателями команд, FIA установила тип двигателя на 9.Модели 0° V8.

С момента появления Ford Cosworth DFV двигатель болида F1 является нагруженным элементом шасси, а это означает, что он является неотъемлемой частью автомобиля. До этой идеи шасси было построено в виде трубчатой ​​рамы, в которую впоследствии помещался двигатель, а теперь шасси развалится, если двигатель не будет установлен. Нынешний двигатель крепится болтами между задней частью монокока и передней частью коробки передач. К тому времени двигатели V-образного типа постепенно вытеснили любые другие типы двигателей, потому что они компактны и могут иметь очень жесткую конструкцию, не требуя дополнительного усиления шасси для обеспечения жесткости.

В отличие от оппозитных или оппозитных двигателей, двигатели внутреннего сгорания с V-образным расположением цилиндров создают дополнительную проблему при проектировании, поскольку для производительности двигателя крайне важно правильно выбрать угол V. Этот угол важен для обеспечения правильной последовательности стрельбы и, следовательно, также влияет на его первичный баланс.

Расчет возможных углов V для определенного количества цилиндров, к счастью, не является сложной задачей. Если учесть, что каждый цикл сгорания занимает 2 оборота коленчатого вала — фаза впуска и сгорания, а полный оборот составляет 360°, включенный V-угол двигателя x количество цилиндров должен быть функцией 720 для достижения равномерного разнесенное зажигание цилиндров и первичный баланс.

Именно поэтому оппозитный двигатель является идеальной компоновкой. Цилиндры расположены друг напротив друга на 180°, так что наличие 2, 4, 6, 8, 10 или 12 не так уж и много. Идеального первичного баланса легко достичь, если возвратно-поступательные и вращающиеся части находятся в равновесии, а порядок воспламенения всегда равномерно распределен. Несколько примеров проясняют, почему несколько конкретных углов были очень популярны в конструкции двигателя F1:

• Как упоминалось ранее, Ferrari использовала двигатель V12 с углом развала цилиндров 60° или 120° V12. Что касается первого варианта, разделите 720° на 12 цилиндров, и вы получите 60. Вы получите 120°, если представите V12 как два выровненных двигателя V6.
• Чрезвычайно успешные двигатели Renault V10 с углом развала цилиндров 72° разделяют те же идеи. Это идеальный угол крена для любого двигателя V10, если оппозитный вариант не подходит. Один цилиндр запускается каждый раз, когда коленчатый вал совершает поворот на 72°, так что после 2 оборотов каждый отдельный поршень совершает один полный цикл.
• В настоящее время каждая команда использует двигатели V8 с углом развала цилиндров 90°, но не только потому, что это предписано правилами. Кроме того, это идеальный угол, отвечающий требованиям к размерам, установленным аэродинамиками.
• Вопреки этому оптимальному выбору, были и необычные применения. Например, двигатели 90° V10 2005 года, которые использовали все, кроме Renault. Хотя они, возможно, были более интересны по другим причинам, их производительность теоретически не могла превзойти Renault RS25 с двигателем V10 с углом развала цилиндров 72°. Следовательно, двигатели V10 с углом поворота 90 ° имели либо смещенные шатунные шейки, либо забавный порядок зажигания.
• Перед выпуском RS24 компания Renault пробовала революционный дизайн, разрабатывая двигатель V10 с углом развала цилиндров 112°. Хотя двигатель эволюционировал от RS21 до RS23 и был выгоден с точки зрения центра тяжести, от него в конце концов отказались. Двигатель не мог развивать конкурентоспособно высокие обороты, поскольку неравномерный порядок зажигания вызывал нежелательные вибрации в двигателе.

Конструкция коленчатого вала

Хотя V8 с теперь уже обязательным углом развала цилиндров 90 градусов может выглядеть как обрез V10, технически это совершенно отдельная концепция со своими специфическими требованиями. V8 имеет четкую последовательность зажигания и требует принципиально другой конструкции коленчатого вала. В то время как коленчатый вал со смещением на 72 градуса использовался в большинстве двигателей V10 Formula One, силовые установки V8 могут иметь коленчатые валы либо с четырьмя ходами, разнесенными на 90 градусов, либо с четырьмя ходами, разнесенными на 180 градусов. Стандартные серийные двигатели оснащены 9Варианты коленчатого вала с углом поворота 0 градусов из-за их лучших динамических характеристик, но коленчатый вал с углом поворота 180 градусов предпочтительнее в конструкции двигателей гоночных автомобилей. Улучшение производительности, которое это позволяет, компенсирует недостатки с точки зрения динамики.

Охлаждение

При таком низком тепловом КПД охлаждение любого двигателя внутреннего сгорания жизненно необходимо для его правильной работы. По сути, система охлаждения F1 такая же, как и в любом обычном дорожном автомобиле, поскольку охлаждающая жидкость двигателя и масло прокачиваются через радиатор для охлаждения перед завершением следующего цикла работы двигателя.

Однако из-за ограниченного пространства и аэродинамических требований гоночного автомобиля расположение этих компонентов совершенно иное. Ниже показано внутреннее устройство победившего в чемпионате Renault R25 2005 года с двигателем Renault RS25 (2). Плоские панели, расположенные почти вертикально в передней части боковых отсеков, являются радиаторами (4). На этом снимке радиатор закрыт защитным шлангом, но не во время работы, так как воздух проходит через алюминиевые ребра радиатора. Однако их положение значительно различается в разных автомобилях, поскольку на них влияют аэродинамические требования и требования к распределению веса автомобиля.

Вопреки распространенному мнению, воздухозаборник над головой водителя не является частью системы охлаждения, а вместо этого обеспечивает цилиндры двигателя воздухом для смешивания с топливом для сгорания. Обычно считается, что цель этого состоит в том, чтобы «нагнетать» воздух в двигатель, как нагнетатель, но воздушная коробка делает обратное. Воздуховод из углеродного волокна (1) постепенно расширяется по мере приближения к двигателю, эффективно создавая эффект Вентури и всасывающий эффект на малом воздухозаборнике. Однако форма этих воздуховодов и впускного отверстия должна быть тщательно спроектирована, чтобы равномерно заполнять все цилиндры и не нарушать внешнюю аэродинамику крышки двигателя, и все это для оптимизации объемной эффективности.

Обозначение (3) обозначает выхлопную систему двигателя, а (5) и (6) обозначают заднюю подвеску, установленную на коробке передач.

Трансмиссия

Трансмиссией любого автомобиля считаются все промежуточные передачи и системы, передающие мощность вращения двигателя на колеса. На самом деле это сводится к коробке передач и дифференциалу, которые собраны в корпусе коробки передач. Как и в случае с двигателем, этот кожух, часто сделанный из титана или углеродного волокна, также является конструктивной частью шасси и прочно крепится болтами к задней части двигателя. Более подробную информацию можно найти в специальной статье о трансмиссиях F1.

Правила

Текущие правила для двигателей Формулы-1 можно резюмировать следующим образом. Эти спецификации стали более строгими в последние годы в попытке ограничить затраты и снизить производительность. Вы можете найти эволюцию наиболее важных правил по эпохам в разделе безопасности. Поскольку это лишь выдержка из наиболее важных правил по двигателям, вам необходимо ознакомиться с официальными техническими правилами FIA, прежде чем вы начнете самостоятельно проектировать двигатель Формулы-1.

Спецификация

Допускаются только четырехтактные двигатели с возвратно-поступательными поршнями.
Объем двигателя не должен превышать 2400 куб.см.
Частота вращения коленчатого вала не должна превышать 18 000 об/мин.
Наддув запрещен.
Все двигатели должны иметь 8 цилиндров, расположенных под углом 90 градусов к V, и нормальное сечение каждого цилиндра должно быть круглым.
Двигатели должны иметь два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.
Допускаются только возвратно-поступательные тарельчатые клапаны.
Поверхность уплотнения между подвижным компонентом клапана и неподвижным компонентом двигателя должна быть круглой.

Размеры, вес и центр тяжести

Диаметр отверстия цилиндра не должен превышать 98 мм.
Расстояние между цилиндрами должно быть зафиксировано на уровне 106,5 мм (+/- 0,2 мм).
Осевая линия коленчатого вала должна быть не менее чем на 58 мм выше базовой плоскости.
Общий вес двигателя должен быть не менее 95 кг.
Центр тяжести двигателя должен находиться не менее чем на 165 мм выше опорной плоскости.
Продольное и поперечное положение центра тяжести двигателя должно находиться в пределах области, которая является геометрическим центром двигателя, +/- 50 мм. Считается, что геометрический центр двигателя в поперечном направлении лежит в центре коленчатого вала и в средней точке между центрами переднего и заднего отверстий цилиндров в продольном направлении.