Большие Призы
 
 
 
"Большие призы" Выпуск №39



Техника

Топливо в Ф1

Не секрет, что двигатели болидов Ф1 используют бензин в качестве топлива. Большинство команд используют горючее своих технологических партнеров, как правило, всемирно известных производителей топлива. Топливо (бензин в данном случае) – горючая жидкость, которая, вместе с воздухом, попадает в цилиндр, сгорает там, расширяется и производит полезную работу. Чем лучше топливо будет распределено в камере сгорания и чем больше в одном кубическом сантиметре произойдет взрывов частичек смеси, тем больше энергии можно извлечь из того же объема, иначе говоря, тем выше экономичность топлива.

Согласитесь, все было бы легко, если бы в Ф1 не было никаких ограничений, налагаемых на используемый бензин. Международная Федерация Автоспорта четко регламентирует октановое число, содержание кислорода или азота, а также плотность топлива. Запрещено включать в состав топлива компоненты, которые не используются на обыкновенном рынке. А правила, определяющие состав общедоступного бензина, в 2000 году были закреплены Европейским парламентом.

Благодаря использованию математического моделирования, можно легко предсказать, какие конечные характеристики и мощность можно извлечь из данного состава бензина. Опираясь на это, FIA накладывает ограничения.

Спецификации

В конце 1970-х правила разрешали использовать высокооктановые марки бензина, которые можно было найти в продаже во Франции, Италии, Германии или Англии. В европейских бензоколонках можно было найти бензин с октановым числом 101, и даже 102. Когда эти марки бензина ушли из продажи, компаниям, поставляющим топливо командам, было разрешено производить бензин этого же класса. Сложность их разработки усложнилась и вскоре технология ушла далеко от той, которая использовалась на рынке.

В конце 1980-х было ограничено содержание кислорода и азота (по 2% в обоих случаях), октановое число также не превышало 102. Спустя некоторое время были введены и другие ограничения, такие как предельное давление паров бензина, его плотность, содержание бензола или свинца, и другое.

Но в 1992 году FIA решила вернуться к коммерческим составам бензина, признав топливо Ф1 вне закона. Сегодня бензин Формулы 1 соответствует директивам Европейского парламента, касающимся коммерческого топлива в Европе.

Производство

Опытные составы топлива

Основные задачи производства: получение наиболее возможной мощности двигателя при сохранении его эксплутационного сроки, учитывая экономию топлива.

На первой стадии с использованием более сотни различных компонентов с помощью компьютерного моделирования получают экспериментальный бензин. Подобные математические модели создаются с учетом работы двигателя при использовании тех или иных видов топлива, а также на основе физико-химических свойствах сырья.

Вторая стадия производства включает в себя подготовку маленьких партий различных видов экспериментального бензина и дальнейшее их испытание в лаборатории, чтобы удостоверится в их соответствии ограничениям. После, опытные составы проверяются в двигателе, при этом контролируются мощность мотора и расход топлива.

Далее отбираются несколько составов, которые вероятно будут более эффективны, их тестируют на динамометре и на трассе. После окончательного выбора состава бензина его образец отправляют на одобрение в лабораторию FIA, находящуюся в Англии.

Нефтяные компании производят огромное количество всевозможных смазочных масел, например, партии компании Elf составляют 40000 кубических метров (40,000 литров). Они транспортируются командам прямо из исследовательского центра Elf Solaize в 50-литровых баллонах.

За одну гонку топ-команда расходует 3600 литров топлива, 200 литров моторного масла, 180 литров трансмиссионного масла, 80 литров жидкости для гидравлической системы, 20 литров хладагента и несколько килограммов смазочного материала.

За пять дней до гонки инженеры имеют возможность проверить наличие всех необходимых видов топлива, а также протестировать бензин средствами хроматографии и спектрометрии, теми же самыми, с помощью которых осуществляется диагностика двигателя. После окончания гоночного уик-энда все неиспользованные продукты возвращаются производителю.

Состав

Как уже говорилось выше, состав формульного топлива не должен отличатся от состава общедоступного бензина. Все различие в соотношении компонентов этого состава. Поэтому все углеводороды могут быть классифицированы на две категории:

1. Насыщенные углеводороды
(В молекуле содержится достаточное кол-во водородных атомов)

Парафины (цепочные молекулы, содержащие простые связи) – алкано-углеводороды с высокой молекулярной массой, общая формула CnH2n+2, где n = 22…27. Название получено от латинского para + affinis – ‘недостаточное сродство’. В основном белое безвкусное вещество, имеет точку плавления между 47°C и 65°C. Он не растворим в воде, но растворяется в бензоле. Парафин устойчив к действиям большинства химических реагентов.

Нафтановые углеводороды (циклические молекулы, содержащие простые связи) – они отличаются относительно низкой рабочей температурой. Главным образом, используется в смазках.

2. Ненасыщенные углеводороды
(Количество водородных атомов недостаточно, молекула ненасыщена)

Ароматические углеводороды (циклические молекулы, с чередующимися двойными и простыми связями – ‘бензольное кольцо’) – получили свое название благодаря специфическому запаху. Основные представители – бензол, толуол и ксилолы.

Диолефины или диены (прямо-цепочечные молекулы с двумя двойными связями)

Ацетилены (цепочечные молекулы с одной тройной связью). Ацетилен входит в группу алканов.

Сравнение составляющих топлива


Топливный бак

Деформирующиеся топливные баки в Формуле 1 изготавливают из ударопрочного кевлара, что в значительной степени защищает от малейшего возгорания при аварии. Топливный бак имеет сложную форму, обусловленную областями различного давления. Топливный канал способен автоматически закрываться. Так происходит, если случается какая-либо поломка. Предусмотрен огнетушитель, который также автоматически сработает при столкновении.

Топливный бак

Размеры бака должны обеспечивать наличие на борту необходимого количества топлива, но в тоже время, вписываться в геометрические параметры, накладываемые аэродинамикой болида, и многое другое. Так как бак располагается позади гонщика, то он, в значительной степени, определяет пространство между пилотом и двигателем.

Например, уменьшив бак, можно сдвинуть место пилота и боковые понтоны несколько назад, обеспечив более чистый воздушный поток, приходящий в понтоны. Поэтому с точки зрения аэродинамики, топливный бак должен быть сделан как можно меньшим. Поэтому важна и экономичность двигателя болида, ведь меньшее количество топлива означает более короткое расстояние между пит-стопами.

На сегодня болиды Ф1 могут израсходовать от 180 до 200 литров на 300 километровой дистанции. Пилоты через управление на руле могут корректировать это число, выбирая более экономичный режим работы двигателя, например, двигаясь позади автомобиля безопасности.

Дозаправка

заправка во время пит-стопа

В 1994 году дозаправка вернулась в Формулу 1 с целью повышения зрелищности. В командах всегда готовы три человека, чтобы дозаправить болид. Первый из них – собственно заправщик (‘человек-рукав’), который вставляет топливный шланг в горловину бака и вытаскивает его оттуда, когда болид заправлен. Наступление этого момента заправщик определяет по сигналу, который индицируется на заправочном шланге. Второй человек стоит прямо за заправщиком и держит шланг, он помогает первому оперативно вытаскивать рукав по окончании заправки. Третий человек обеспечивает безопасность первым двум: он закрывает горячие части болида от попадания на них топливных брызг.

Болид заправляется со скоростью 11 литров/с, поэтому многие в 1994 году скептически отнеслись к возвращению дозаправок в гонки. Но за прошедшие годы дозаправка стала неотъемлемой частью пит-стопа.

заправочная машина

Несколько несчастных случаев все-таки случилось, поэтому FIA максимально заботится о безопасности пит-стопов, федерация заказывает французской фирме изготовление стандартного заправочного оборудования, которое стоит около 30000 €. Если вдруг возникает какая-либо проблема, топливный шланг автоматически будет отключен во избежание воспламенения или взрыва.

Единственное, что смогли придумать команды в данном случае – обмотать установки изоляционной фольгой, чтобы предотвратить нагревание топлива. Чем ниже температура бензина, тем больше его плотность, таким образом можно получить большую мощность двигателя, если каждый его цилиндр будет равномерно заполнен. Команды охлаждают топливо примерно до температуры 10°C.


 

 
 
 
 
 
 
качественный хостинг