Почему рев новых моторов «Ф-1» не сделать пробирающим, «как раньше»? Есть ли вообще выход?

От редакции: Привет! Вы в блоге «На максимальной скорости» – здесь переводят познавательные тексты о «Формуле-1». Сегодня вашему вниманию – колонка бывшего главного инженера «Ф-1» и «Уильямса», технического директора «Бенеттона» и «Рено», исполнительного директора «Рено» по инженерии, первого гоночного инженера Михаэля Шумахера, а теперь советника программы «Кадиллак-Андертти» по вступлению в «Ф-1» Пэта Симмондса. Он порассуждал на тему звука моторов в современной «Ф-1»: можно ли вернуть ему былую захватывающую нотку – есть ли способы, или она ушла безвозвратно?. Такое точно заслуживает плюса, подписки и комментария!

После появление турбодвигателей в 2014 году мы потеряли часть привычной нам «Ф-1».

После объявления предварительного регламента «Формулы-1» 2026 года казалось, он частично отвечает запросам фанатов. Маленькая и шустрая машина все еще остается мечтой, но, по крайней мере, остановится рост их веса и размера.

Одной из основных областей, где к болельщикам точно не прислушиваются, является силовая установка. Здесь учитывалось мнение производителей и автоконцернов, и все было направлено на то, чтобы облегчить путь новичкам, а также снизить затраты.

О результатах этого процесса можно спорить долго, но они точно оказались далеки от первоначальной задумки, так что теперь накопление и расходование электрической энергии в силовой установке имеет еще более важное значение. Это, в свою очередь, привело к тому, что правила, касающиеся шасси и аэродинамики, должны быть очень точными, чтобы достигнуть изначальных целей.

Один аспект, который всегда в списке пожеланий фанатов, но так и не был принят во внимание, – звук двигателей. Хотя комментарии Берни Экклстоуна в Австралии в 2014 году об этом отвлекали от информации об эффективности силовой установки, нет сомнений, что значительное количество фанатов хотели бы двигатели погромче.

Оставив в стороне некоторые нежелательные механические шумы, громкость двигателя зависит как от впуска, так и от выпуска. На стороне впуска это возникает из-за пульсации во впускном тракте. На стороне выпуска это функция давления в цилиндре при зажигании. В обоих случаях звук будет заглушен чем-либо, например, воздушным фильтром или глушителем. В случае двигателя «Ф-1» и турбонагнетатель, и компрессор оба заглушают звук. Кроме того, в современных двигателях рекуператор тепловой энергии MGU-H снижает интенсивность звука, поскольку восстанавливает энергию из выхлопа, и ее часть является звуковой энергией.

Разница между шумом и звуком субъективна, но зависит от частоты. Медленный стук одноцилиндрового дизеля на маленькой лодке вызывает приятные воспоминания из детства, но уж точно не захватывает. Звук же многоцилиндрового двигателя, приближающегося к 20 000 об/мин, определенно волнует слух.

Человеческое восприятие звука – сложный предмет. Имея в виду, что звук – это волна, давление этих волн или, точнее, энергия в них определяет громкость, а расстояние между волнами определяет частоту. Для определения громкости или интенсивности инженеры используют понятия уровня звукового давления, измеряемого в децибелах (дБ). Децибел – это отношение наблюдаемой амплитуды или уровня интенсивности к опорному значению, что соответствует давлению в 20 микропаскалей и является порогом слышимости человеческого слуха.

К сожалению, дальше все становится сложнее, поскольку децибелы – это логарифмическая мера, поэтому удвоение числа децибел не означает удвоения громкости. Обычный разговор – около 60 дБ, громкая сирена – 100 дБ, а около 160 дБ разорвут ваши барабанные перепонки. Конечно, громкость также зависит от расстояния, и измерения обычно проводятся на расстоянии одного метра, при этом громкость уменьшается вдвое по мере удвоения расстояния.

Двигатель «Рено» RS27 V8

Восприятие качества и интенсивности звука машины «Формулы-1» зависит от оборотов двигателя и вашего расстояния от источника звука. Поскольку выхлопная труба представляет собой трубу, направленную назад, будет происходить некоторое затухание, если вы находитесь сбоку от машины. Зрители, как правило, находятся на расстоянии не менее 25 метров сбоку и, возможно, на несколько метров выше выхлопной трубы, когда они смотрят гонку, поэтому звук, который они слышат, может достигать пика около 115 дБ в момент проезда машины. Это все еще довольно громко, но гораздо меньше, чем если стоять около машины.

Удаление MGU-H из силовой установки в 2026 году повлияет на уровень звукового давления. Если предположить, что давление сгорания будет аналогичным, а я ожидаю, что так и будет, мы могли бы наблюдать увеличение громкости силовых установок в районе 6 дБ.

Но частота не изменится из-за ограничения расхода топлива, которое определяет скорость вращения двигателя, и оно останется неизменным, а максимум будет в районе 10 500 об/мин. Можно было бы ожидать, что 6 дБ будут немалым усилением громкости, и в реальной физике это так, но человеческое ухо не так просто устроено. Воспринимаемое увеличение громкости будет зависеть от частоты в момент разгона, когда переключаются передачи. При заданной частоте это, в лучшем случае, будет означать усиление звука на 50 процентов. Это существенно, но все равно звук будет направлен в сторону от болельщиков.

Одним из предложений, внесенных в ходе разработки правил, было разделить выхлопную систему и направить ее вбок, чтобы звук проще достигал зрителей. Были проведены аэродинамические симуляции, и все выглядело вполне осуществимым, если бы не одно «но». Идея не получила дальнейшего развития, так как команды были обеспокоены струей горячих газов, сталкивающихся с компонентами углеродного волокна.

Дело в том, что турбированный двигатель, при условии, что он работает эффективно и не сжигает топливо в выхлопных газах, всегда будет иметь более тихий выхлоп, чем атмосферный двигатель, поскольку энергия для турбины извлекается из выхлопной трубы. Качество звука также будет отличаться, и, хотя это субъективно, большинство фанатов, вероятно, предпочтут отчетливый стук цилиндров, а не ровный и синусоидальный звук, исходящий от турбо.

Возможно, как обсуждалось недавно, единственным решением будет вернуться к атмосферным двигателям с высокими оборотами. Если они работают на топливе, не оставляющем углеродный след, почему бы и нет?

Это перевод статьи Пэта Симондса из журнала GP Racing UK за август 2024.

Фото: Gettyimages/Qian Jun/MB Media / Contributor, Clive Mason / Staff, Rudy Carezzevoli / Stringer; MotorSportImages.com

Этот блог в соцсетях: X, Телеграм-канал.