Топливо формулы 1: Какой бензин используют в болиде «Формулы-1»? А обычный с заправки подойдет? Можно залить гоночное топливо в обычную машину? — Окей Гугл: «Формула-1» — Блоги

Вот уже год, как в чемпионате Формулы 1 только и разговоров о скором переходе на синтетическое топливо. Его обещают делать буквально из воздуха, а при его сгорании атмосфера не будет загрязняться вредными выбросами.

Проблема в том, что топливо, о котором идет речь, в промышленном исполнении никто прежде в глаза не видел. И до недавних пор мы могли лишь гадать, что это такое. Но тут Porsche и Siemens объявили о строительстве первого в мире завода по производству синтетического топлива в Чили. и рассказали, как именно будет делаться такое топливо.

Итак, Чили выбрали за то, что там на побережье наблюдаются хорошие и стабильные ветра. Так что для начала при заводе построят экологичную ветряную электростанцию.

Далее с помощью этого электричества океанскую воду будут расщеплять на водород (H) и кислород (O2), а специальный мембранный фильтр поможет отделить одно вещество от другого.

Также на заводе будет осуществляться забор углекислого газа (CO2) из атмосферы.

В следующем цеху опять же при использовании электроэнергии будет проходить синтез водорода, кислорода и углекислого газа в метанол (Ch4OH). Он сам по себе может использоваться как топливо, но в автомобилях его использовать не так эффективно, как бензин.

Поэтому на финальной стадии производства будет происходить синтез метанола в некий бензин. Точная формула этого синтетического бензина не называется, но тот бензин, что получают из нефти, является смесью легких углеводородов, так что и синтетический должен стать чем-то похожим.

При сжигании синтетического бензина в атмосферу будет выделяться все та же вода (в виде пара) и углекислый газ. Последний сам по себе безвреден, но с увеличением его доли в атмосфере Земли возникает парниковый эффект, ведущий к глобальному потеплению.

При сжигании обычного бензина, доля углекислого газа в атмосфере возрастает. Но при сжигании бензина синтетического выделяется столько же углекислого газа, сколько поглощается заводом при производстве топлива. Таким образом, доля этого газа в атмосфере не меняется, а значит и парниковый эффект не наблюдается.

Завод в Чили заработает уже в 2022 году, а к 2026 году выйдет на полную мощность 550 миллионов литров топлива в год. Мы не знаем, будет ли именно он поставлять топливо для Формулы 1, но не исключено, что в 2025 году, когда должен состояться переход, другого поставщика синтетического бензина в нужных объемах может и не оказаться.

Siemens и Porsche выпустят синтетическое топливо. Оно годится для Ф1

Идея синтетического топлива как альтернативы электромобилям впервые стала обретать реальные очертания. Немецкие концерны Porsche и Siemens Energy объявили о строительстве химического завода, который будет расположен в Чили.

Речь идет о топливе, которое буквально делается из воды и воздуха. Чили выбрана как страна с хорошими условиями для ветряных электростанций. Их экологически-чистая электроэнергия будет питать химическое производство. Океанскую воду на заводе станут разлагать на водород и кислород. Затем предприятие станет поглощать углекислый газ из атмосферы.

С помощью все той же экологичной электроэнергии планируется синтезировать водород (H) и углекислый газ (CO2) в метанол (Ch4OH). Этот простейший спирт сам по себе может использоваться в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Однако выгоднее подвергнуть его дополнительному преобразованию и получению синтетического бензина. Эту технологию партнерам предоставит нефтяная компания ExxonMobil.

При сжигании синтетического топлива в атмосферу выбрасываются углекислый газ и водяной пар ровно в том количестве, в каком они поглощается при производстве в Чили. Таким образом никакого вреда окружающей среде не наносится, что делает синтетическое топливо реальной альтернативой электромобилям.

Уже в 2022 году завод выпустит первые 130 тысяч литров синтетического бензина. В 2024 году его мощности достигнут 55 миллионов литров в год, а к 2026 году 550 миллионов литров.

Главным покупателем нового бензина должен стать как раз Porsche, который инвестирует в завод 20 миллионов долларов. Теоретически, машины, работающие на таком бензине можно будет выпускать и продавать даже после запрета автомобилей, использующих ископаемое топливо (полученные из нефти бензин или дизель).

Напрямую стороны об этом не говорят, но с 2025 года на синтетическое топливо должна перейти Формула 1. Завод Porsche и Siemens будет первым предприятием, промышлненно выпускающим подобный продукт и, не исключено, что к 2025 году он продолжит быть монополистом.

Таким образом, у Формулы 1 может не остаться иного выбора кроме как закупать бензин именно чилийского производства. Напомним, что только за время одной гонки болиды сжигают 2 тысячи литров, а с учетом пятничных тренировок и субботней квалификации эта цифра увеличивается в несколько раз. Годовая потребность Формулы 1 в гоночном топливе превышает сотню тысяч литров.

Топливо Формулы-1: какое топливо используют автомобили Формулы-1?

Топливо Формулы-1: с 1996 года топливо, используемое в автомобилях Формулы-1, строго регулировалось FIA, когда было введено правило, что топливо должно соответствовать стандарту Евро 95, что означает, что в нем должны быть по существу те же соединения, что и вы посадить в свой дорожный автомобиль на заправочной станции.

За исключением того, что это F1, так что все не так просто…

В то время как топливо F1 не может содержать каких-либо соединений, не содержащихся в бензине, залитом в дорожные автомобили на местной станции обслуживания, используемое топливо действительно имеет другой состав.

Топливо Формулы-1

Хотя коммерческое топливо и топливо F1 смешиваются с использованием одних и тех же химикатов, конечный продукт, созданный для каждой команды Формулы 1, оптимизирован для достижения максимальной производительности каждым производителем. Это означает, что топливо, производимое Shell, оптимизировано для Ferrari и не будет работать на том же уровне, если будет использоваться командой Mercedes.

F1 оставался на передовой в области топлива и стал свидетелем многих прорывов в топливных технологиях, применяемых в коммерческих целях.Например, действующие правила F1 гласят, что топливо должно содержать 5,75% биокомпонентов. Спустя два года после того, как это правило было введено FIA, оно также стало законом о коммерческом топливе в Европе.

Когда FIA представит новые правила Формулы-1 на сезон 2022 года (после задержки из-за воздействия Covid-19) спортивный руководящий орган намерен довести соотношение биокомпонентов до 10%, с конечной целью 100% экологически чистое топливо в недалеком будущем.

С каким октановым числом топлива используются автомобили F1?

Топливо, используемое в автомобиле F1, имеет октановое число не менее 87, что соответствует требованию о том, что используемый бензин должен быть аналогичен тому, который вы заливаете в дорожный автомобиль на заправочной станции.Часто существует неправильное представление о том, что топливо в автомобиле F1 представляет собой высокооктановую смесь, которая полностью отличается от топлива, используемого в дорожном автомобиле, однако это не так.

Полные характеристики топлива F1 можно найти в таблице ниже.

Сколько топлива расходуют машины Формулы 1?

Количество топлива, которое использует автомобиль F1, рассчитывается не в литрах или галлонах, а в весе. По состоянию на 2019 год в правилах говорилось, что автомобиль может использовать до 110 кг (242 фунта) топлива за гонку.

Это было увеличено с 105 кг (231 фунт), разрешенных в 2018 году, поскольку боссы Формулы 1 хотели, чтобы водители могли довести свои машины до предельного круга за кругом, не беспокоясь об экономии топлива. Теперь это привело к увеличению числа высокооктановых гонок на заключительных этапах, поскольку водители знают, что у них на борту достаточно топлива, чтобы завершить гонку.

Еще одно изменение, которое было внесено в 2020 году, заключается в том, что автомобили теперь могут иметь только 250 мл топлива вне топливного элемента (топливный бак Формулы 1 на самом деле представляет собой один цельный кусок резины, называемый баллоном), а это меньше двух литров. в 2019 году.

Это сделано для того, чтобы команды не пытались получить преимущество, храня большое количество топлива вне топливного бака.

Заправляются ли автомобили F1?

Нет. Заправка топливом во время гонки была запрещена на сезон 2010 года и в последующий период по причинам бюджета и безопасности.

сначала обратилась к боссу FIA и F1 Максу Мосли с просьбой запретить заправку топливом из соображений снижения затрат, так как транспортировка топливных вышек с трека на трек по всему миру обходилась очень дорого.

Это было сначала отклонено, так как дозаправка рассматривалась как захватывающая часть гоночного дня, поскольку команды, у которых не было достаточной мощности или производительности, чтобы соответствовать сильнейшим командам, могли использовать меньший запас топлива в квалификации, чтобы занять поул-позицию и выиграть марш дальше. своих соперников.Обратной стороной является то, что им нужно будет питаться раньше, что приведет к потере своего преимущества.

Однако здравый смысл возобладал, и в целях безопасности как водителей, так и бригады, FIA запретила заправку топливом, чтобы не допустить дальнейших инцидентов, таких как Гран-при Бразилии 2009 года, когда Хейкки Ковалайнен уехал с установленной заправочной станцией. , который вызвал пожар, охвативший Кими Райкконена.

Как у автомобилей F1 не заканчивается топливо?

Чтобы в автомобиле Формулы 1 не закончилось топливо во время гонки, инженеры команды начинают расчеты того, сколько топлива расходуется на круг во время зимних испытаний, затем уточняют свои расчеты гонка за гонкой на основе модификаций, внесенных в машину, и условия на каждой гонке, чтобы их команда дошла до финиша.

Во время бесплатных тренировок гоночного уик-энда будет использоваться различный темп гонки для моделирования определенных периодов заранее запланированной стратегии гонки, чтобы инженеры могли соответствующим образом скорректировать свои расчеты.

Затем автомобиль заправляется топливом для гонки на основе этих расчетов с целью иметь достаточно топлива, чтобы дойти до конца гонки с наименьшим количеством дополнительного веса.

Можно ли использовать обычное топливо в машине Формулы 1?

Правила FIA гласят, что топливо, используемое в болиде Формулы 1, должно быть аналогично тому, которое можно приобрести в бензоколонке дорожного автомобиля.Однако то, что F1 является инновационным видом спорта, означает, что всегда будут развиваться, чтобы раздвинуть пределы мощности двигателя, оставаясь в рамках закона.

Интересно, что в 2011 году Shell и Ferrari провели эксперимент, в котором они залили бензин, который можно было купить на заправочной станции Shell, в свой автомобиль F1 2009 года во время специального теста в Фьорано.

Фернандо Алонсо был пилотом, и он сначала проехал четыре круга на гоночном топливе, а затем четыре круга на коммерчески доступном топливе.

Используя гоночное топливо, он установил время 1: 03.950. При переходе на коммерческое топливо он был всего на 9 десятых медленнее. Гоночное топливо способствовало ускорению, но коммерческое топливо давало более высокую максимальную скорость в конце прямой!

В том, что, возможно, было шаблонным комментарием для использования в рекламе, Алонсо сказал, что «99% химического состава гоночного топлива Shell V-Power идентично химическому составу дорожного топлива, которое можно купить на АЗС Shell. Дорожное топливо Shell V-Power ощущалось так же быстро, как и топливо Формулы-1.Приятный сюрприз ».

Итак, , какое топливо используют автомобили F1 ? Оказывается, это очень похоже на то, что вы кладете в машину на заправочной станции!

Только F1 — вершина автоспорта, а топливо F1 — вершина бензина 😉

Топливо

Погрузка

Будущее Формулы-1 и автоспорта полностью зависит от того, насколько спорт адаптируется к потребностям окружающей среды. Во-первых, ископаемое топливо не будет длиться вечно, но его имидж в обществе должен быть одним из лидирующих в инициативах. На мой взгляд, это, безусловно, и происходит. Конечно, гонки не должны быть настолько вредными для окружающей среды! Все дело в том, как мы заправляем наши машины. От более эффективного использования ископаемого топлива до ближайших альтернативных видов топлива и гибридов использования электроэнергии KERS и ERS.

Распространенное заблуждение о Формуле 1 состоит в том, что производительность на трассе — это единственная функция мощности.Фактически, производительность зависит от ряда различных источников, и один из них — расход топлива. Если вы можете снизить расход топлива, сохранив при этом те же характеристики, вы повысите эффективность автомобиля. Добейтесь этого в Формуле 1, и ваш автомобиль будет обладать преимуществом в характеристиках в гоночных условиях, поскольку требуется меньше топлива, что снижает общий вес и улучшает характеристики. Именно по этой причине команды поддерживают тесные рабочие отношения с поставщиками топлива, особенно в связи с запретом на заправку в 2010 году, что означает, что автомобили должны перевозить достаточно топлива, чтобы продержаться всю гонку.Вот почему поставщики вкладывают всю свою энергию в производство топлива, которое обеспечивает высокий КПД на единицу массы. Однако преимущества, полученные в Формуле 1, применимы не только к гоночной трассе, потому что то, что они узнают от Формулы 1, передается непосредственно в ее коммерческие продукты.
Один из способов добиться максимальной производительности при минимальном количестве топлива — это смешать топливо с определенными присадками, чтобы снизить уровень трения на поршнях. Добавки также помогают очистить двигатель и избежать отложений в камере сгорания, а также минимизируют трение, что приводит к снижению расхода топлива.Это те же присадки, разработанные для топлива Формулы 1, которые используются в коммерческом топливе для дорожных автомобилей.

Топливо Формулы-1 строго регулируется с 1996 года, когда FIA ввела неэтилированный бензин, который должен был соответствовать стандарту Евро 95, применяемому для перекачивания топлива для обычных дорожных автомобилей. До этого в Формуле 1 использовалось этилированное топливо и химические добавки с очень высоким октановым числом для максимальной мощности. С момента определения использования «насосного топлива» FIA уделяла особое внимание развивающимся правилам, касающимся топлива, и была направлена ​​на охрану окружающей среды, и Формула 1 опередила стандарты, действующие для серийных автомобилей: в 1999 году топливо уже соответствовало производственным стандартам 2000 года. ; в 2001 г. топливо соответствовало нормам 2005 г .; а с 2004 года топливо соответствует производственным стандартам, действующим с 2009 года.
Недавние правила для топлива Формулы 1 предусматривают введение определенного процента биотоплива, такого как этанол, что имеет большое значение для автомобильной промышленности, поскольку европейское законодательство теперь требует, чтобы коммерческое топливо также включало процент биотоплива. И это через 2 года после Формулы 1.

Топливо, используемое в автомобилях F1, довольно похоже на обычный бензин, хотя и с гораздо более строго контролируемым составом. Топливо Формулы-1 не может содержать соединений, которых нет в коммерческом бензине, в отличие от топлива на основе спирта, используемого в американских гонках с открытыми колесами.Смеси настроены на максимальную производительность в данных погодных условиях или различных схемах. Одно из ключевых различий между обычным бензином и гоночным топливом, предоставляемым гоночной команде, заключается в том, что даже несмотря на то, что топлива смешиваются с использованием одного и того же химического состава или ингредиентов базового топлива, гоночное топливо оптимизировано и точно настроено для использования в конкретной Формуле. Одна машина. Это означает, что лучшее топливо для двигателя Ferrari F1 не обязательно может быть лучшим топливом для (например) двигателя Cosworth, и наоборот. Он разработан для обеспечения оптимальной производительности для конкретного гоночного двигателя.

Во время первого периода без дозаправки с 1984 по 1994 год, когда команды были ограничены определенным объемом топлива во время гонки (250 литров), использовались экзотические топливные смеси высокой плотности, которые на самом деле были тяжелее воды, так как энергосодержание топливо зависит от его массовой плотности.

Чтобы убедиться, что команды и поставщики топлива не нарушают правила подачи топлива, FIA требует, чтобы Elf, Shell, Mobil, Total и другие поставщики топлива предоставили образец топлива, которое они предоставляют для гонки.В любой момент инспекторы FIA могут запросить образец с заправочной установки или топливного элемента автомобиля, чтобы сравнить «отпечатки пальцев» того, что находится в машине во время гонки, с тем, что было предоставлено. Для этого теста FIA использует газовый хроматограф. GC — это тип инструмента, который используется в судебно-медицинской экспертизе и тестировании на наркотики. Они вводят в прибор образец объемом 5 микролитров и фактически оставляют отпечаток пальца топлива. Он настолько точен, что набирает одну ppm (часть на миллион), и им нужно только 1 ppt (часть на тысячу).Это все об обеспечении законности.

Команды обычно соблюдают это правило, но в 1997 году Мика Хаккинен лишился своего третьего места в Спа-Франкоршам в Бельгии после того, как FIA определила, что его топливо не является правильной формулой, а в 1976 году и McLaren, и Автомобили Penske были вынуждены остаться позади Гран-при Италии после того, как было обнаружено слишком высокое октановое число.

Интересным моментом является то, что смесители топлива F1 могут регулировать топливо, чтобы обеспечить лучший расход топлива, поэтому любая помощь, которая может быть оказана, уменьшит топливную нагрузку, которую автомобиль должен нести на старте.Это небольшая разница, но каждая мелочь помогает. Проблема в составе топлива — найти оптимизированный баланс ряда рабочих параметров. Очевидно, что оптимизация мощности является приоритетом, но в этом нет особого смысла, если вам приходится идти на слишком большой компромисс с точки зрения топливной эффективности. Также существует два типа топливной эффективности: объемная топливная эффективность (когда топливо рассчитано на максимальную производительность в зависимости от объема) и гравиметрическая топливная эффективность (когда топливо рассчитано на максимальную производительность в зависимости от массы).
У вас могут быть определенные контуры, которые ограничены с точки зрения емкости топливного бака, в этих случаях максимальная мощность и объемная топливная эффективность являются ключевыми. В других схемах размер топливного бака не будет ограничением, поэтому гравиметрическая топливная эффективность (то есть снижение веса системы) наряду с мощностью будут наиболее важными характеристиками. Команды вместе с поставщиками топлива проводят обширное моделирование и испытания двигателей с использованием подходящего гоночного топлива, которое они им предоставляют, и таким образом они знают, что для каждой трассы выбрано лучшее в целом топливо.

Разумеется, топливо всегда должно соответствовать образцу, предоставленному топливной компанией FIA, но, опять же, они могут постоянно менять этот образец, если они предоставят образец новой смеси в FIA заранее. гоночный уик-энд и передан в пользование. Но они должны быть осторожны — топливо может быть загрязнено такими вещами, как смазка на перчатках, и этого достаточно, чтобы не пройти тест FIA.

Чтобы узнать больше о топливе и тепловом КПД двигателя внутреннего сгорания, прочтите эту статью, а чтобы узнать больше о топливных элементах и ​​топливной системе, проверьте здесь.

Теперь, когда не дозаправляется во время гонки, инженеры должны рассчитать количество топлива, которое будет использовано во время гонки. Слишком много топлива, и вы можете потерять много времени, просто чтобы закончить гонку с большим количеством топлива, оставшимся в топливном элементе, который вы должны носить с собой. Не хватает топлива и, ну …!
Расчет топлива на километр гонки проводится еще до начала сезона, и специалисты по двигателям внимательно следят за тем, как это развивается. По сути, гоночный инженер сообщает инженеру двигателя, сколько кругов он собирается сделать, например, в третьем квартале это было два заезда по одному кругу, а в гонке — 55 кругов.Инженер по двигателестроению затем рассчитает необходимое топливо, и оно будет залито в автомобиль.

05.08.2011, статья с сайта jamesallenonf1.com/

Ferrari и их партнер Shell на прошлой неделе провели увлекательный эксперимент, который ранее не проводился в современную эпоху. Они хотели посмотреть, как топливо для дорожных автомобилей Shell V Power, которое можно купить на привокзальной площади, будет работать в автомобиле F1 и как оно будет сравниваться с гоночным топливом, используемым Ferrari.
Правила FIA предусматривают, что топливо для гонок Формулы-1 должно состоять из соединений, обычно содержащихся в коммерческом топливе, но есть некоторые строго контролируемые области, где они могут вводить новшества с добавками для большей мощности или для контроля температуры и тому подобное.Над этим уходит много работы.

Фернандо Алонсо провел сравнительный тест в Фьорано с автомобилем Ferrari F1 2009 года (автомобиль двухлетней давности разрешен к тестированию по правилам FIA, но не один более новый) и проехал четыре круга на гоночном топливе, установив самое быстрое время круга в 1: 03.950. Затем он пробежал такую ​​же длину на топливе для дорожных автомобилей и был на 9/10 медленнее, гоночное топливо было заметно лучше в подборе и ускорении, но дорожное топливо на удивление было быстрее на максимальной скорости в конце прямой.

«99% химического состава гоночного топлива Shell V-Power идентично химическому составу дорожного топлива, которое можно купить на АЗС Shell», — сказал Алонсо. «Дорожное топливо Shell V-Power было таким же быстрым, как и топливо Формулы-1. Приятный сюрприз.

Результат был неожиданным, поскольку британские зрители, возможно, увидели на выходных в этом материале Джейка Хамфри.

СТАТЬЯ 19: ТОПЛИВО
19.1 Цель статьи 19:
19.1.1 Целью данной статьи является обеспечение того, чтобы топливо, используемое в Формуле-1, было бензином в соответствии с этим термином. в целом понятно.
19.1.2 Подробные требования данной статьи предназначены для обеспечения использования топлива, которое состоит из соединений, обычно содержащихся в коммерческом топливе, и запрещает использование определенных силовые химические соединения. Приемлемые соединения и классы соединений: определено в 19.2 и 19.4.3. Кроме того, чтобы покрыть присутствие примесей низкого уровня, сумма компоненты, лежащие за пределами определений 19.2 и 19.4.3, ограничены максимумом 1% м / м от общее количество топлива.
19.1.3 Любой бензин, который, по всей видимости, был создан для того, чтобы подорвать цель этого регулирование, будет считаться находящимся за его пределами.
19.2 Определения:
ЭТА ЧАСТЬ ТРУДНО ПОНИМАТЬ «НОРМАЛЬНЫМ» ​​ЛЮДЯМ. ЕСЛИ ВАМ ЗАИНТЕРЕСОВАН, ПРОВЕРЬТЕ FIA TECH.РЕГ.
19.3 Свойства:
ЭТА ЧАСТЬ СЛОЖНО ПОНЯТЬ «НОРМАЛЬНЫМ» ​​ЛЮДЯМ. ЕСЛИ ВАМ ЗАИНТЕРЕСОВАН, ПРОВЕРЬТЕ FIA TECH. РЕГ.
19.4 Состав топлива:
ЭТА ЧАСТЬ ТРУДНО ПОНИМАТЬ «НОРМАЛЬНЫМ» ​​ЛЮДЯМ. ЕСЛИ ВАМ ЗАИНТЕРЕСОВАН, ПРОВЕРЬТЕ FIA TECH. РЕГ.
19,5 Воздух:
Только окружающий воздух может смешиваться с топливом в качестве окислителя.
19.6 Безопасность:
19.6.1 Все участники должны иметь паспорта безопасности материалов для каждого типа бензина. использовал. Этот лист должен быть составлен в соответствии с Директивой ЕС 93/112 / EEC и всеми информация, содержащаяся в нем, строго соблюдается.
19.7 Разрешение на топливо:
19.7.1 Перед тем, как какое-либо топливо может быть использовано на Мероприятии, два отдельных пятилитровых образца в подходящих контейнерах, должны быть отправлены в FIA для анализа и утверждения.
19.7.2 Запрещается использовать топливо на соревнованиях без предварительного письменного разрешения FIA.
19,8 Отбор проб и тестирование на мероприятии:
19.8.1 Все пробы будут взяты в соответствии с процедурой отбора проб топлива Формулы-1 FIA. копию которого можно найти в Приложении к настоящему Положению.
19.8.2 Пробы топлива, взятые во время Мероприятия, будут проверены на соответствие с использованием газа. хроматографический метод, позволяющий сравнить взятый образец с одобренным топливом. Образцы, которые отличаются от одобренного топлива в отношении потерь от испарения, будут считается соответствующим.Однако FIA оставляет за собой право подвергнуть пробу топлива дальнейшее тестирование в лаборатории, одобренной FIA.
19.8.3 Площади пиков ГХ образца будут сравниваться с площадями, полученными для эталонного топлива. Увеличение любой заданной площади пика (относительно соседних площадей пика), превышающее 12% или абсолютное количество более 0,1% для соединений, присутствующих в концентрациях ниже 0,8% будет считаться несоответствующим.
Если в образце топлива обнаружен пик, который отсутствовал в соответствующем эталонном топливе, и его площадь пика больше 0.10% суммарных площадей пиков топлива, топливо будет считается несоответствующим.
Если отклонения, наблюдаемые (см. Выше) ГХ, указывают на то, что они вызваны смешиванием с другим Топливо Формулы-1, которое было одобрено FIA для использования командой, образец топлива будет считается соответствующим, при условии, что примесное топливо присутствует в количестве не более 10% в образец.

Вернуться к началу страницы

Сколько топлива расходует автомобиль Формулы 1? Сравнение F1, NASCAR и др.

Традиционно высокий расход топлива считался положительным моментом, что доказывало, что автомобиль ехал на пределе, и это мнение по-прежнему разделяется многими бензоколонками по всему миру.

Но все более высокая эффективность, чистая энергия и экологичность меняют облик автоспорта, поскольку гибридные технологии обеспечивают автомобили все большей и большей мощностью.

В разных сериях используются очень разные подходы к использованию топлива и способам питания автомобилей, но в целом ясно, что это область автоспорта, которая претерпевает процесс трансформации.

Формула 1

В отличие от серий, которые позволяют командам заправляться во время гонки и эффективно использовать столько топлива, сколько они хотят, Формула 1 очень строга в отношении количества, которое каждая машина может использовать в гонке, отстаивая эффективность и стремясь к лучшему. и лучше пробег.

С 2019 года автомобили F1 могут использовать до 110 килограммов топлива за гонку, что на пять килограммов больше, чем в предыдущем году, чтобы пилоты могли работать больше времени. Аэродинамика автомобилей нынешнего поколения увеличивает прижимную силу, а в результате дополнительное сопротивление увеличивает расход топлива по сети, что приводит к тому, что водители изо всех сил пытаются добраться до конца гонки, не прибегая к таким мерам предосторожности, как подъем и торможение.

Экономия топлива, такая как отрыв дроссельной заслонки до того, как зона торможения войдет в повороты, а также изменение настроек в автомобиле для снижения расхода топлива не дает водителям возможности ехать изо всех сил, что несколько нейтрализует гонку.

С 2014 года автомобили F1 также имеют расходомеры топлива, контролируемые FIA, чтобы гарантировать, что двигатель не может потреблять топливо со скоростью более 100 кг в час, а датчик проверяет расход 2200 раз в секунду. В сезоне 2020 года, на фоне некоторых споров вокруг двигателя Ferrari, FIA представила второй датчик расхода топлива, чтобы лучше контролировать правила, касающиеся использования топлива, с зашифрованными данными, чтобы команды не могли обойти измерения.

В последние годы правила F1 оказали огромное влияние на топливную экономичность.Тепловой КПД двигателя Mercedes 2020 года составляет более 50%, а это означает, что более половины энергии топлива используется для приведения в движение автомобиля, что на 44% больше, чем в 2014 году, когда были представлены эти двигатели. Поскольку обычный дорожный автомобиль достигает только около 30% теплового КПД, это демонстрирует успехи в эффективности в F1.

Элементы системы рекуперации энергии (ERS) автомобиля F1 гарантируют, что будет рекуперировано как можно больше ненужной энергии, при этом MGU-H собирает и использует потерянную энергию от турбокомпрессора, а MGU-K восстанавливает кинетическую энергию отходов от турбокомпрессора. система торможения.Этот акцент на эффективности — важная часть значимости F1 на дороге. Ограничение на топливо заставляет стремиться к тому, чтобы энергия из него двигалась все дальше и дальше, вызывая прорывы, которые принесут пользу более широкому обществу.

Чемпионат мира по гонкам на выносливость

В Чемпионате мира по гонкам на выносливость с 2014 года внедряется эквивалентность технологий, чтобы сгладить разницу в производительности между гибридными и негибридными прототипами. Первоначально все автомобили LMP1 имели лимит распределения топлива на круг с целевым показателем, который варьировался в зависимости от гоночной трассы, но с середины 2019 года правило не применялось к частным командам в попытке закрыть гонку.

Расходомеры топлива измеряют как количество топлива, израсходованного на круг, так и мгновенный расход топлива. Максимальный расход топлива для Ле-Мана составляет 80,2 кг / час для гибридных автомобилей и 35,2 кг на отрезок, а для негибридных автомобилей максимальный расход бензина составляет 110 кг / час и 52,9 кг на отрезок. Для других трасс распределение топлива рассчитывается путем умножения длины трассы относительно Ле-Мана на 1,11.

Во время 24-часовой гонки расходуется много топлива. Победивший в 2015 году Porsche №19 Нико Хюлкенберга, Эрла Бамбера и Ника Тэнди израсходовал 1896 литров на пути к клетчатому флагу.В 2017 году Shell предоставила 270 000 литров топлива для Ле-Мана, хотя не все это было использовано, поскольку расчеты должны основываться на всех гоночных автомобилях за все 24 часа гонки.

NASCAR

В NASCAR ситуация немного другая: командам разрешено заправлять столько топлива, сколько они хотят, причем дозаправка происходит во время гонок. Топливные элементы в автомобилях вмещают около 18 галлонов США, хотя команды будут пытаться вкладывать как можно меньше за раз, чтобы автомобили были легче и, следовательно, быстрее.

В 2015 году 43 автомобиля, участвовавшие в Daytona 500, израсходовали примерно 5375 галлонов топлива. Победитель 2020 года Денни Хэмлин шесть раз пробивался в пит-стопе, время его остановок варьировалось от 16,32 секунды до всего 3,84 секунды. Не говоря уже о замене шин, мы можем предположить, что количество топлива, заправляемого на каждой остановке, значительно варьировалось, от «разбрызгивания» до значительной дозаправки. Поскольку команды имеют такой большой контроль над количеством топлива, поступающего в машину, нет действительно точного измерения общего расхода топлива автомобилем в гонке.

Однако NASCAR планирует в ближайшем будущем внедрить рекуперативное торможение, шаг в сторону гибридной технологии, который рискует оттолкнуть некоторых из его более традиционных фанатов.

IndyCar

IndyCar имеет аналогичный подход к использованию топлива, с дозаправкой во время гонки и без реальных ограничений на использование топлива. Топливный бак вмещает 18,5 галлонов США, и, как и Хэмлин на Daytona 500, победитель Indianapolis 500 2019 года Саймон Пагено останавливался шесть раз в течение гонки, чтобы набрать разное количество топлива.

Двигатели Indycar 2022 года будут включать гибридную технологию, чтобы привлечь больше производителей к этой серии разработками, имеющими отношение к дорогам. Система будет включать в себя многофазный двигатель, инвертор и накопитель электроэнергии, обеспечивающий рекуперацию энергии из тормозной системы автомобиля. Это позволит двигателям развивать мощность более 900 лошадиных сил без использования дополнительного топлива.

MotoGP

Заправка топливом во время гонки в MotoGP запрещена, поэтому команды должны заправлять байк достаточным количеством топлива, чтобы прослужить всю гонку.Топливные баки имеют емкость 22 литра, и все это топливо используется на максимальной мощности, хотя, поскольку полный топливный бак действительно утяжеляет байк, команды могут стратегически подходить к количеству топлива на борту.

В отличие от F1, где требуется максимальный вес топлива, командам MotoGP разрешается играть с объемом топлива, чтобы в бак поместилось больше топлива. Команды могут охладить топливо на 15 градусов ниже температуры окружающей среды, тем самым уменьшив объем топлива и поместив в бак больше килограммов.Хотя это делает мотоциклы тяжелее, это также позволяет гонщикам продолжать гонку, не беспокоясь о том, что топливо закончится до появления клетчатого флага.

Formula E

В то время как F1 все больше занимается гибридными технологиями и дорожным покрытием, Formula E сделала несколько шагов дальше, отойдя от философии «чем больше топлива, тем быстрее». Смысл существования полностью электрического сериала — продемонстрировать, как электрификация автомобилей приведет к более экологичному и чистому миру.

Для автомобиля FE второго поколения, производимого McLaren Applied Engineering, аккумулятор имеет почти вдвое большую емкость, чем автомобиль Gen1 с потребляемой энергией 54 кВт · ч. Это позволяет увеличить максимальную скорость автомобилей до 280 км / ч, но, что наиболее важно, избавляет от необходимости менять машины во время гонки. Этот неэлегантный аспект автомобиля Gen1 вызвал насмешки в некоторых областях, и демонстрация того, что электромобили могут преодолевать 45-минутную гонку плюс один круг, является гораздо лучшей рекламой для электрификации.

По мере того, как на автомобильную промышленность нарастает давление, заставляющее стремиться к нанесению ущерба окружающей среде, автоспорт становится все более заметным. Это захватывающее время, так как все чаще приходится адаптироваться или умереть, а поиск инновационных способов адаптации — это то, что автоспорт делает лучше всего.

Изучите автомобильную инженерию у инженеров-автомобилестроителей

Правила в отношении топлива в Формуле 1

Правила в отношении топлива в Формуле 1 строги. Они контролируют состав, ограничивая содержание углеводородов в конечном продукте.Автомобиль Формулы 1 должен гоняться на топливе, которое очень похоже на неэтилированный супер на заправке и соответствует драконовским ограничениям: за исключением одного балла — , октановое число не ограничено . Таким образом, несмотря на кажущуюся строгость, есть место для маневра, который позволяет исследователям изменить ситуацию. Если ингредиенты, входящие в состав топлива F1, регулируются, а их пропорции контролируются, рецепт почти бесплатный.

Оптимизация впрыска топлива

Новые силовые агрегаты имеют прямой впрыск, поэтому топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, как в современном дизельном двигателе: максимальная частота вращения ограничена 15 000 об / мин.В действительности комбинация между поиском надежности, ограничением расхода топлива и принципом работы обедненной смеси (бедная смесь определяется соотношением воздух / топливо выше 14,7, что соответствует стехиометрии бензинового топлива) требует рабочих оборотов. полоса около 11 000 об / мин. Тем не менее, из-за прямого впрыска этот новый силовой агрегат должен питаться очень быстро испаряющимся топливом. Впрыск запускается во время фазы сжатия непосредственно перед зажиганием и рабочим ходом. Он управляется электронным способом, чтобы быть настолько быстрым, насколько и точным. Впрыск под высоким давлением способствует испарению, в то время как брызги бензина попадают в свежие газы, и испарение также может быть улучшено за счет качества топлива . Спреи должны быть очень короткими, чтобы быстро испаряться без слишком сильного смачивания поверхности поршней или гильз цилиндров. В прошлом непрямой впрыск над клапаном занимал больше времени, а температура и давление были менее критичными.

Стабилизация горения

Запуск электродвигателя на валу турбонагнетателя выхлопными газами для выработки электроэнергии — это инновационная технология сбора энергии.Однако он эффективен только тогда, когда он может пропустить наибольшее количество газа с максимально возможной скоростью через горячую турбину турбины, помещенную в поток выхлопных газов . Для этого необходимо заставить бензиновый двигатель работать как дизель со значительным избытком воздуха, создавая очень бедную топливно-воздушную смесь. Помимо быстрого воспламенения, необходимо создать топливо, обеспечивающее стабильное сгорание в условиях обедненной смеси. Он также должен обеспечивать охлаждение и работу топливных насосов, включая подающий насос в топливном баке, который повышает давление на несколько бар и питает насос высокого давления, создающий давление впрыска.

Ограничение детонации

Роль топлива можно описать всего несколькими словами. Чтобы высвободить энергию, он должен гореть очень быстро и, следовательно, должен очень быстро испаряться однородным образом. После розжига пламя должно распространяться практически мгновенно, без детонации. Двигатели с турбонаддувом особенно подвержены этому явлению, поскольку они имеют более высокую тепловую нагрузку и нагрузку от давления, чем двигатели без наддува.

Детонация — это неконтролируемое горение, вызывающее взрывы, которые с большой скоростью распространяются в камере сгорания. Это взрывное явление создает высокоскоростные волны давления, которые отражаются от стенок, вызывая колебания давления с большой амплитудой. Последствиями являются: резкие звуки, нарушение внутренней динамики газов в камере сгорания и передача тепла между сгоревшими газами и металлом. Таким образом, за несколько секунд поршень может быть продырявлен или разрушен плавлением. Качество топлива играет важную роль в ограничении детонации, а более высокое октановое число замедлит появление детонации. .

Ингредиенты неископаемого происхождения

С 2008 года закон вводит в топливо ингредиенты неископаемого происхождения — биотопливо. Одним из основных элементов рецепта является обязательство включать в топливо 5,75% (по массе) возобновляемых ингредиентов. Эти неископаемые молекулы могут содержать кислород, а также этанол и углеводороды, полученные в результате разложения бактериями растительных отходов, которые не являются частью цепи потребления пищевых продуктов. Это биотопливо второго поколения или возобновляемое биотопливо.NB: Кислород, который иногда содержится в этих биологических ингредиентах, ограничивает их теплотворную способность; отсюда и энергия, доступная в топливе, но оно содержит такие ингредиенты, как спирт, с высоким октановым числом . Анализ процесса сгорания жизненно важен для поиска наилучшего компромисса в отношении турбомотора между надежностью, обеспечиваемой высоким октановым числом, и максимальной доступной мощностью.

Присадки

Присадки имеют решающее значение для надежности двигателя, как для предотвращения поломки, так и для постепенной потери мощности в течение его срока службы.Присадки к топливу позволят снизить трение на кольцах, предотвратить образование отложений на головках поршней и горячих участках двигателя, смазать бензиновые насосы высокого давления и предотвратить взведение форсунок . Эти активные молекулы обладают различными свойствами: очищающими, антикоррозионными, антиокислительными, восстановлением эмульсии с воздухом, изменением трения, улучшением горения и октановым числом.

Окончательный результат

Это топливо, состоящее из десятков ингредиентов, специально разработанных для силового агрегата Renault Energy 2014- F1, гарантирующих оптимальную производительность.Двигатель Renault с турбонаддувом V6 питается от бессвинцового супербензина с высоким октановым числом (антидетонационные свойства и увеличение мощности), улучшенной стабильностью сгорания (антидетонация) и высоким энергосодержанием.

Развитие топлива Формулы 1

Многочисленные изменения топлива F1 проходят испытания каждый сезон. После того, как оптимальная рецептура была выбрана и одобрена Renault Sport F1, Total омологает продукт с FIA (Международная автомобильная федерация).Это свидетельство о рождении топлива. Около десяти литров отправляется в лабораторию Федерации в Великобритании для получения согласия законодателя. Анализ этого образца с помощью газовой хроматографии дает генетический код топлива, который будет служить эталоном до омологации следующей партии. Еще одна бочка объемом 25 литров отправляется одному из поставщиков услуг FIA для калибровки расходомера топлива в автомобилях. Каждый раз при изменении рецептуры требуется новая валидация. Процесс омологации обычно занимает от трех до четырех недель .

Анализ соответствия на Гран-при

FIA случайным образом отбирает пробы топлива во время гоночных уик-эндов, а также отбирает пробы из автомобилей пилотов, которые финишируют в тройке лучших, — еще один способ сказать, что Total топлива претерпела самое большое количество проверок за последние несколько сезонов! Множество параметров могут изменить топливо по сравнению с его гомологизированным содержанием: растворитель, который все еще присутствует после очистки топливного насоса или топливного бака, и испарение самых легких молекул, если автомобиль работал с малым количеством топлива.Изменение формулировки по сравнению с исходной может привести к дисквалификации гонщика или его команды. Чтобы гарантировать, что используемое топливо всегда соответствует зарегистрированному генетическому коду, Total добавляет к контурам хроматограф. Эта машина, используемая для проверки, может ежедневно определять молекулы, присутствующие в топливе.

Мнение Ромена:

Похоже, что ограничения на топливо в этом году намного выше, с двигателями V6 2014 года.Как вы думаете, сколько различных формул использовала Total, прежде чем добилась удовлетворительного результата для команд? Как вы думаете, мы увидим поломку двигателя во время гонок или испытаний 2014 года из-за явления детонации?

Горючее и масло для гонок в Формуле 1 — Информация о Формуле-1 — Джейсон Султана

Топливо и масла важны для любого транспортного средства с двигателем, но даже в большей степени для оборудования соревнований, для которого используются все преимущества в характеристиках. Вот почему может показаться удивительным, что сегодняшние гонщики Формулы 1 используют топливо, которое сильно отличается от специальных смесей предыдущих десятилетий.

Гоночные автомобили на заре гонок, в 1920-х и 1930-х годах, имели веские причины не использовать топливо, поступающее из коммерческих бензонасосов, потому что в то время оно было с октановым числом 75, что было слишком мало, чтобы поддерживать хорошо настроенные гоночные двигатели. Вместо этого многие автомобили работали на смеси 80/10/10, состоящей из 80 процентов метанола, 10 процентов бензина и 10 процентов бензола. Shell придумала смесь метанола, нитробензола, ацетона и воды для команды Auto Union в конце 1930-х годов. Затем, в конце 1940-х годов, Shell помогла Alfa Romeo обрести значительно большую мощность, добавив в топливо спирт, чтобы предотвратить перегрев двигателей — спирт горит при более низкой температуре, чем бензин.Когда в 1950 году началась Формула-1, доминировали Shell и Alfa Romeo, затем Shell и Ferrari.

Присадки к топливу

В этот момент команды использовали несколько интересных смесей, чтобы стимулировать максимальную мощность своих двигателей, включая смеси, содержащие ацетон, метанол, бензол и нитробензол. Затем, с 1958 года, руководящий орган спорта ввел правило, согласно которому в гонках следует использовать только коммерчески доступные виды топлива — авиационное топливо с октановым числом 130 (avgas) в случае Формулы 1 — и что спиртосодержащие топлива будут запрещены.

Десять лет спустя для увеличения выходной мощности добавляли керосин, но затем FIA начала ограничивать такие добавки в интересах безопасности всех участников. В начале 1990-х FIA снова приняла меры, когда команды добавляли в свое топливо «ароматические» химикаты (на основе бензола). Однако снова во имя безопасности FIA запретила это, и с 1992 года неэтилированный бензин стал обязательным. Автомобили F1 продолжают работать на топливе, которое очень близко к тому, что продается на заправочных станциях, потому что нефтяные компании хотят, чтобы была четкая связь. между ними, которые оценят поклонники Формулы 1 и, как мы надеемся, повлияют на их выбор топлива для дорожных автомобилей.

Однако типичное современное гоночное топливо может содержать до 250 химических компонентов, поскольку неуглеводородные соединения разрешены. Команды F1 могут пробовать до 50 различных смесей топлива, чтобы согласовать их с характеристиками отдельных трасс в течение сезона, что демонстрирует, как они просто не могут перестать искать это дополнительное преимущество. Поскольку F1 время от времени обвиняют в том, что она недостаточно «зеленая», FIA периодически предпринимала шаги по снижению расхода топлива, например, в 1984 году, когда автомобилям разрешалось использовать 220 литров топлива на гонку, а не 250.В 1986 году этот объем был сокращен до 195 литров, что вынудило инженеров и специалистов по топливу работать еще усерднее, повысив эффективность двигателя и снизив расход без потери мощности. Затем, в 2006 году, FIA заменила 3-литровые двигатели V10 на 2,4-литровые двигатели V8, снова для контроля расхода, а позже, в 2014 году, на 1,6-литровый двигатель V6 с турбонаддувом с максимальным расходом топлива 110 кг за гонку.

Соблюдая закон

Чтобы гарантировать, что ни одна команда не использует топливо, не соответствующее правилам, FIA нанимает аналитика по топливу, который присутствует на каждом Гран-при.Команда аналитиков имеет под рукой все необходимое оборудование, чтобы гарантировать, что используемое топливо соответствует правилам FIA. . На каждом Гран-при каждая команда должна предоставить FIA партию своего топлива, чтобы убедиться, что оно соответствует спецификации образца, ранее предоставленного в FIA. Чтобы убедиться в соответствии, специалист по анализу топлива нагревает три образца топлива до 280 градусов Цельсия и дает им остыть, что позволяет ему проверить пропорцию каждого из его элементов.Когда автомобили наугад втягивают в смотровую площадку во время тренировки и квалификации, берутся и анализируются пробы топлива, как и пробы, взятые со всех машин после гонки.

Нефтяные разработки

Помимо топлива, нефтяные компании уже давно снабжают бригады маслами, которые имеют жизненно важное значение для обеспечения беспрепятственной работы движущихся частей их двигателей. Без преувеличения можно сказать, что гоночные масла уже не те, что были раньше, и пожилые фанаты гонок очень взволнованы упоминанием Castrol R.Это было моторное масло для соревнований, которое не только смазывало двигатели автомобилей, которые они наблюдали, но и источало аромат, который с тех пор напомнил им о тех давно минувших днях, когда они стояли на берегу.

Созданный в 1909 году Castrol R был изготовлен из касторового масла. Вскоре он стал лидером в классе, поскольку отлично зарекомендовал себя при покрытии металлических поверхностей двигателя тонкой пленкой смазки, не загустевал в холодном состоянии и не окислялся в горячем состоянии, что делало его привлекательным для гоночных команд.Изменения были внесены в 1950-е годы, и когда Mercedes Benz выиграл свой дебют на чемпионате мира в Гран-при Франции 1954 года, он использовал Castrol R20 с добавлением полусинтетического масла. McLaren и Mobil являются партнерами с 1995 года, работая над разработкой топлива и синтетических смазочных материалов Mobil 1 для компании. Формула 1 действует как экстремальная лаборатория для специалистов по маслам и топливу, работающих над снижением трения, улучшенной защитой двигателя и улучшенной экономией топлива, и все это передается пользователям дорожных автомобилей.

Когда FIA объявила, что разработка двигателей F1 должна быть заморожена до 2013 года, McLaren и Mobil знали, что им придется еще усерднее работать, чтобы обнаружить даже самые крошечные преимущества, и их главной целью было снижение вязкости при сохранении высокого уровня. смазки, необходимой для движущихся частей двигателя.Когда масло менее вязкое, двигатель может двигаться более свободно, и сопротивление масла уменьшается, что в противном случае могло бы использовать несколько жизненно важных лошадиных сил.

Формула 1 разработала 100% экологически чистое топливо

Поскольку F1 привержена гибридным технологиям, когда представит новую формулу двигателя не позднее 2026 года, ее руководители считают, что огромные экологические выгоды могут быть получены, если спорт станет полем битвы в области топливных технологий.

FIA начнет требовать использования большего процента биотоплива в краткосрочной перспективе, но хочет, чтобы F1 работал на полностью экологически безопасном топливе для следующего набора правил.

В рамках своего стремления F1 создала разновидность биотоплива второго поколения, которая была очищена исключительно из биоотходов, не предназначенных для потребления людьми или животными.

Производителей двигателей F1 попросили протестировать и утвердить топливо, чтобы доказать, что технология пригодна для использования в гонках.

Росс Браун, управляющий директор F1 по автоспорту, сказал: «Формула 1 долгое время служила платформой для внедрения достижений следующего поколения в автомобильный мир.

«Мы рады стремлению к использованию экологически чистых видов топлива, которое полностью согласуется с нашим планом по сокращению выбросов углерода в качестве вида спорта к 2030 году.

« Нашим главным приоритетом в области устойчивого развития сейчас является разработка дорожной карты для гибридного двигателя, который сокращает выбросы и реальная выгода для дорожных автомобилей. Мы считаем, что у нас есть возможность сделать это с помощью двигателя следующего поколения, который сочетает в себе гибридную технологию с экологически чистыми видами топлива ».

Президент FIA Жан Тодт добавил:« Разрабатывая экологически чистое топливо из биологических отходов, которое может использоваться в Формуле-1, мы делаем все возможное. новый шаг вперед.При поддержке ведущих мировых энергетических компаний мы можем объединить лучшие технологические и экологические показатели ».

Стремление к экологически чистому топливу является частью новой инициативы FIA по снижению выбросов углерода в 2021 году и нулевому уровню выбросов к 2030 году. Тодт сказал: «FIA берет на себя ответственность за продвижение автоспорта и мобильности к низкоуглеродному будущему, чтобы уменьшить воздействие нашей деятельности на окружающую среду и внести свой вклад в более зеленую планету. Я рад, что наши клубы-члены одобряют нашу экологическую стратегию, которая является частью инициативы Purpose Driven, ориентированной на социальный вклад двух наших столпов.»

Формула 1 и окружающая среда

Хотя Формула 1 не является видом спорта, который ассоциируется с экологией в общественном сознании, на самом деле он имеет большой послужной список в области предоставления экологически значимых технологий и возможностей. Успех в Формуле 1 — это эффективность; команды пытаются выжать каждую каплю производительности из фиксированного набора ресурсов, чтобы позволить им получить конкурентное преимущество над своими соперниками. Поступая таким образом, они создают и развивают технологии, которые позволяют более широкому обществу получать более высокую производительность при меньших ресурсах.В этом документе исследуются положительные экологические аспекты Формулы 1 в целом и экологическая репутация команды Lotus F1 в частности, чтобы выявить положительную роль, которую этот уникальный вид спорта играет в обеспечении более устойчивого будущего.

Следите за последними разработками в области технологий автоспорта с Racecar Engineering , ведущим мировым изданием технической информации.
Сэкономьте до 33 фунтов стерлингов при подписке и никогда не пропустите выпуск
Выберите из наших печатных, цифровых и iPad выпусков

«Формула 1 имеет долгую историю технического развития, которое имеет гораздо более широкие последствия, чем просто создание быстрых гоночных автомобилей.Однако утечка полезных технологий второстепенна для целей спорта. Напротив, в последние годы этот спорт принял сознательное решение структурировать свои правила, чтобы гарантировать, что предоставляемые им технологии имеют непосредственное и прямое отношение к будущему повышению эффективности дорожных автомобилей. Команда Lotus F1 играла и продолжает играть конструктивную роль в создании этих правил. Вернувшись на наш завод, мы реализовали множество небольших инициатив, чтобы обеспечить сокращение выбросов углекислого газа в результате нашей непосредственной деятельности.Итак, будь то на небольшом этапе нашей деятельности в Энстоне или на более широком этапе стратегического направления Формулы 1, Lotus F1 Team стремится продвигать и поддерживать инициативы, которые гарантируют, что наша деятельность будет способствовать более экологичному будущему для общества ». Эрик Боуллер, руководитель команды Lotus F1 Team

2014: Новые правила
Хотя в нынешнем поколении автомобилей F1 уже внедрена гибридная технология с KERS (система рекуперации кинетической энергии), в 2014 году спорт готов к технологической революции, которая выдвинет экологически важные технологии на передний план.В 2014 году основная цель этого вида спорта будет заключаться в создании автомобилей, способных двигаться на сегодняшних скоростях, при этом потребляя примерно на 40% меньше топлива, чем мы потребляем в настоящее время. Кроме того, в нормативную дорожную карту встроен дескалатор расхода топлива, который потребует от команд ежегодно проводить соревновательные гонки с меньшим расходом топлива. Конечно, без технологических изменений невозможно решить эти сложные задачи. Команды и руководящий орган спорта (FIA) совместно разработали новый набор правил, который позволяет командам инвестировать во многие новые технологии, которые будут существенно полезны для более широкой индустрии дорожных автомобилей.Согласно новым правилам, объем двигателей будет сокращен с 2,4 л до всего 1,6 л. В то же время характеристики ускорения будут поддерживаться за счет использования в автомобилях гораздо более крупной гибридной системы — ее мощность более чем вдвое больше, чем у нынешних автомобилей. В дополнение к улавливанию кинетической энергии, доступной во время торможения (это традиционный способ работы гибрида), автомобили также смогут улавливать тепловую энергию, которая в настоящее время расходуется в выхлопных газах двигателя.В этом нет ничего особенно нового; Рекуперация тепла выхлопных газов используется турбокомпрессорами во многих сферах уже около 100 лет. Тем не менее, в правилах рекуперации тепла выхлопных газов на 2014 год есть поворот, который позволяет разработать новую и по-настоящему полезную технологию. Новые правила позволяют соединять систему турбонагнетателя с электродвигателем / генератором. Почему это полезно? Турбокомпрессоры всегда обеспечивали повышение эффективности, но за это приходилось платить. Поскольку для раскрутки до полной скорости, когда это необходимо, требуется определенное время, турбонагнетатель не обеспечивает мгновенную мощность, которая требуется, когда водитель ставит ногу.На протяжении многих лет использовалось множество различных уловок, чтобы попытаться уменьшить так называемую «турбо-задержку», которая не позволяет двигателю с турбонаддувом обеспечивать быстрое изменение мощности. В правилах 2014 г. предлагается решить эту проблему путем подключения турбонагнетателя к электродвигателю / генератору. Благодаря этому решению электродвигатель может быстро раскручивать турбонагнетатель, когда требуется мгновенная мощность. Точно так же, когда турбонагнетатель имеет больше энергии, чем ему нужно (скажем, в конце прямого), его можно использовать для привода связанного генераторного агрегата, позволяя генерировать и хранить электрическую энергию в батарее, когда ее можно использовать позже. на.Хотя это элегантное инженерное решение неоднократно предлагалось на теоретическом уровне, оно никогда не использовалось в реальных приложениях. Это сложная задача, и это именно та технологическая проблема, которую Формула 1 блестяще решает. Через два года в нашем спорте будут запущены первые рабочие электротурбины в гоночных условиях. Многие ожидают, что как только технология будет освоена, она станет идеальным кандидатом для того, чтобы будущие дорожные автомобили продолжали двигаться по пути экономии топлива, уменьшая размеры двигателей внутреннего сгорания при одновременном увеличении турбокомпрессора.Регламент для энергоблока 2014 года изобилует похожими, весьма актуальными технологиями. Впервые спорт выбрал путь, который сознательно согласуется с дорожной картой развития индустрии дорожных автомобилей, и эти правила представляют собой план того, как встроить социальную значимость в ДНК спорта.

Аэродинамика
Не сразу очевидно, как интенсивное аэродинамическое развитие небольших гоночных автомобилей, украшенных крыльями, создающими сопротивление, может иметь какое-либо значение для общества.Тем не менее, инвестиции, сделанные командами в аэродинамические разработки, продолжают способствовать развитию технологий, имеющих большое значение для окружающей среды. Все команды делают большие инвестиции в аэродинамику, поскольку автомобиль с лучшим аэродинамическим пакетом обычно побеждает в чемпионате. Хотя наши гоночные автомобили не похожи на дорожные автомобили, здания, ветряные генераторы или самолеты, все эти области требуют значительного аэродинамического опыта, и все они в некоторой степени выигрывают от быстрого развития аэродинамического понимания, которое порождает Формула 1.Например: аэродинамические трубы.
В течение многих лет, чтобы добиться успеха, команда Формулы 1 должна была овладеть навыками, необходимыми для максимального увеличения прижимной силы «эффекта земли», которая может возникать между днищем автомобиля и дорогой. Погоня за этой прижимной силой привела к тому, что команды вложили многие, многие миллионы фунтов в технологию аэродинамической трубы, которая позволяет точно использовать эту сложную область проектирования. Несмотря на то, что в течение многих лет основной отраслью автомобильной промышленности не уделялось должного внимания, аэродинамическое значение области между днищем автомобиля и землей в последнее время стало на первый план, поскольку ясно, что тщательное проектирование в этой области может дать существенные выгоды в плане расхода топлива. за счет уменьшения сопротивления.Основные производители дорожных автомобилей теперь используют точно такую ​​же технологию аэродинамической трубы, впервые разработанную и усовершенствованную Формулой-1 десятью годами ранее, чтобы они могли воспользоваться этим преимуществом.
Развитие технологии аэродинамических труб, хотя и было важным, отходит на второй план вместе с быстрым ростом вычислительной гидродинамики (CFD). В аэродинамической трубе эксперименты проводятся путем обдува реального объекта ветром в контролируемой среде и измерения возникающих аэродинамических сил.

В CFD тот же эксперимент может быть проведен в форме компьютерного моделирования. Хотя уравнения, управляющие этими вычислениями, были понятны с 1930-х годов, они сложны для решения и требуют вычислительной мощности, которая стала по-настоящему практичной только в последние 15 лет или около того. Огромный спектр отраслей извлекает выгоду из мастерства аэродинамического дизайна, которое дает успешная программа CFD. Вероятно, неудивительно, что авиакосмическая промышленность, производство дорожных автомобилей и ветряных турбин используют CFD в процессе проектирования.Может быть менее очевидно, что это также дает значительные преимущества в сотнях других отраслей. Фактически, в любом приложении, где есть поток жидкости (газа или жидкости), CFD может принести пользу. Моделирование климата, сила ветра в здании, способ распределения лекарств в ингаляторе, эффективная конструкция кондиционирования воздуха, транспортировка газа или жидкостей по трубопроводам; список приложений поистине огромен. Все эти приложения в большей или меньшей степени выигрывают от инвестиций, которые Формула 1 сделала в развивающуюся технологию CFD.В течение примерно 20 лет команды Формулы 1 вкладывали деньги в развитие CFD, поскольку уже давно было ясно, что владение этим инструментом будет предпосылкой успеха в спорте. Команды спонсировали разработку усовершенствованных методов CFD в ведущих университетах, и они также вложили деньги непосредственно в поставщиков коммерческих кодов CFD, чтобы гарантировать, что значительная задача точного моделирования аэродинамического поведения автомобиля Формулы 1 превратилась из стремления в реальность.Было бы неправильно делать вид, что разработка дозвуковых кодов CFD была исключительной обязанностью индустрии Формулы 1, но ни один серьезный обозреватель индустрии не станет отрицать, что совместные инвестиции команд были очень значительными. Пример положительной роли, которую Формула 1 играет в этой области, можно увидеть в отношениях, которые Lotus F1 Team поддерживает с Boeing и CD-adapco. В Lotus F1 Team авиационный отдел использует два набора кодов CFD для виртуального моделирования наших автомобилей.Один код коммерчески доступен на CD-adapco, а другой код доступен в рамках нашего партнерства с Boeing. Код Boeing очень специфичен и используется для проектирования самолетов, но он имеет важное применение в Формуле 1. Разработка этого кода в Lotus F1 Team в партнерстве с Boeing позволила создать ведущее в отрасли программное обеспечение для оптимизации. Потенциальная выгода для Boeing от этой разработки нетривиальна: например, снижение лобового сопротивления на 1% снизит прямые эксплуатационные расходы авиакомпании на 14% из-за снижения расхода топлива, что приведет к снижению выбросов CO2.Аэродинамика Д-р Мори Мани, старший технический специалист в области CFD компании Boeing, объясняет: «Благодаря сокращению времени цикла CFD может стать основным фактором при проектировании транспортных средств, а не быть в первую очередь инструментом анализа. В частности, сотрудничество между Lotus F1 Team и Boeing помогло еще больше ускорить этот тип численного проектирования, а также повысить надежность набора инструментов за счет анализа сложной геометрии F1, которая обычно более сложна, чем геометрия самолета.
Lotus Renault GP для Nissan провела тематическое исследование, чтобы продемонстрировать возможности этого недавно разработанного метода оптимизации при проектировании дорожных автомобилей. Nissan предоставил команде виртуальную модель существующего дорожного автомобиля Nissan в качестве тестового примера, и с помощью этого нового программного обеспечения CFD мы смогли оптимизировать внешнюю форму автомобиля и снизить сопротивление более чем на 4%. Затем эта цифра была подтверждена Nissan с использованием другого кода CFD. Это снижение сопротивления на 4% является значительным улучшением и достигается за счет изменений геометрии, которые нелегко определить с помощью обычных кодов CFD.В этом примере более широкое преимущество этой новой технологии CFD явно способствует созданию более экономичных автомобилей. Помимо разработки этого инструмента оптимизации, Lotus F1 Team и Boeing внесли в код Boeing дальнейшие более общие улучшения. Один из примеров связан с пересмотром алгоритмов, в результате которого скорость кода увеличилась в шесть раз. Таким образом, каждые шесть часов, проведенных с использованием старого кода, занимают всего один час с использованием нового кода. Экономия ресурсов очевидна, но, что важно, сэкономленное время позволяет выполнять больше циклов проектирования, улучшая дизайн и приводя к еще большей эффективности конечного продукта.Аналогичным образом, команда Lotus F1 тесно сотрудничает с нашим поставщиком коммерческого кода, CD-adapco, предлагая предложения и рекомендации, которые помогают продвигать разработку кода в направлениях, которые приносят пользу не только команде Lotus F1, но и другим пользователям этого программного обеспечения. В отличие от кода Boeing, этот код менее специализирован и имеет более широкий круг пользователей и бенефициаров. Д-р Билл Кларк, старший вице-президент по операциям CD-adapco, говорит: «У CD-adapco много клиентов из Формулы 1, но наши уникальные отношения с Lotus F1 Team поистине перспективны.Технология, над которой мы работаем с командой сегодня, окупит экологические и производственные преимущества во многих отраслях в ближайшие годы ». Это взаимное видение также потребуется для решения предстоящих проблем, выходящих за рамки внешней аэродинамики, таких как уменьшение габаритов двигателя, турбонаддув и системы рекуперации энергии. «Соревновательный характер Формулы 1 и желание добиться от автомобиля более высоких характеристик, несомненно, помогли постоянно расширять возможности программного обеспечения CFD», — говорит Дэниел Белл, старший преподаватель кафедры терможидкостей в Oxford Brookes Университет.«Методы, разработанные командами Формулы 1 для применения CFD для моделирования производительности, можно увидеть в процессе разработки легковых автомобилей, где более полное и подробное моделирование помогает одновременно повысить безопасность и эффективность».

Топливо
Распространенное заблуждение о Формуле 1 состоит в том, что производительность на трассе зависит исключительно от мощности. Фактически, производительность зависит от ряда различных источников, и один из них — расход топлива. Если вы можете снизить расход топлива, сохранив при этом те же характеристики, вы повысите эффективность автомобиля.Добейтесь этого в Формуле 1, и ваш автомобиль будет обладать преимуществом в характеристиках в гоночных условиях, поскольку требуется меньше топлива, что снижает общий вес и улучшает характеристики. Поэтому потребление топлива и эффективное преобразование топлива в энергию являются основными приоритетами развития для производителей двигателей и топлива. Именно по этой причине тесные рабочие отношения Lotus F1 Team с TOTAL имеют такое значение, особенно с учетом запрета на заправку в 2010 году, что означает, что автомобили должны иметь достаточно топлива, чтобы продержаться всю гоночную дистанцию.«В 2010 году запрет на заправку означает, что мы не хотим перевозить больше топлива, чем это абсолютно необходимо, чтобы свести к минимуму вес автомобиля», — объясняет Эрик Булье. «Поэтому TOTAL очень тесно сотрудничает с нами, чтобы обеспечить высокий КПД нашего гоночного топлива на единицу массы». Инженеры Total также стремятся минимизировать трение везде, где оно может возникать в автомобиле, не только в двигателе, но и в коробке передач, масляных насосах, гидравлических насосах, трансмиссиях и подшипниках, адаптируя и оптимизируя смазочные материалы и консистентные смазки для нужд каждой механической части. компонент.Однако преимущества касаются не только гоночной трассы, потому что то, что TOTAL извлекает из Формулы 1, передается непосредственно в ее коммерческие продукты. Один из способов добиться максимальной производительности при минимальном количестве топлива — это комбинировать топливо с определенными присадками, чтобы снизить уровень трения на поршнях. Добавки также помогают очистить двигатель и избежать отложений в камере сгорания, а также минимизируют трение, что приводит к снижению расхода топлива. Это те же присадки, разработанные для топлива Формулы 1, которые используются в коммерческом топливе TOTAL для дорожных автомобилей.Топливо
Формулы-1 строго регулируется с 1996 года, когда FIA ввела неэтилированный бензин, который должен был соответствовать стандарту Евро 95, применяемому для перекачивания топлива для обычных дорожных автомобилей. До этого в Формуле 1 использовалось этилированное топливо и химические добавки с очень высоким октановым числом для максимальной мощности. С момента определения использования «насосного топлива» FIA уделяла особое внимание развивающимся правилам, касающимся топлива, и была направлена ​​на охрану окружающей среды, и Формула 1 опередила стандарты, действующие для серийных автомобилей: в 1999 году топливо уже соответствовало производственным стандартам 2000 года. ; в 2001 г. топливо соответствовало нормам 2005 г .