«Проблемы «Макларена» фундаментальны». Что не так с мотором и шасси британской команды
Журналист Эндрю Бенсон рассказывает о технических просчетах инженеров прославленной конюшни.
Вот уже пару месяцев Фернандо Алонсо и Дженсон Баттон указывают: Гран-при Сингапура должен стать лучшим шансом «Макларен-Хонды» заработать действительно серьезные очки в этом сезоне.
Неудачные выступления на этапах в Спа и Монце находящейся в осаде команды привели к ураганной пресс-конференции после квалификации к Гран-при Италии, на которой Ясухису Араи буквально поджарили за недостаточную мощность двигателя «Хонды».
Крайне политкорректный Баттон попытался оценить ситуацию с точки зрения дальнейших перспектив: «Через две недели мы можем побороться за пятое-шестое места, и все эти разговоры не будут иметь никакого смысла».
Так как же Алонсо и Баттон, занявшие в Монце 15 и 16 места, смогут в Сингапуре опередить половину пелотона? Давайте разберемся в проблемах «Макларена» – и в особенности «Хонды» – и попытаемся их объяснить.
Кошмар «Хонды» и недостаток мощности двигателя
Не секрет, что самая большая проблема «Макларена» заключается в неконкурентоспособности силовой установки «Хонды».
По ходу последнего гоночного уик-энда Алонсо обнажил текущую ситуацию, рассказав о данных GPS, которые команда использует для сравнения собственных выступлений с формой соперников.
«Есть множество областей, в которых мы должны добиться прогресса, но на трассе с шестью поворотами – согласно данным GPS, – мы теряли по 0,2-0,3 секунды на круге. Оставшуюся часть трехсекундного отставания нужно компенсировать за счет повышения максимальной скорости на прямых».
Чтобы понять, почему на быстром треке в Монце все было насколько плохо, а на «городской» трассе в Сингапуре данный эффект может быть снижен, нужно объяснить особенности проблем, с которыми столкнулась японская компания при работе с новыми гибридными двигателями.
Современные турбированные двигатели «Формулы-1» объемом 1,6 литра состоят из двух отдельных, но при этом связанных между собой гибридных элементов, отвечающих за восстановление и распределение энергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую.
Есть электрический мотор, связанный с задней осью – генератор MGU-K, который собирает кинетическую энергию, выделяемую болидом на торможениях, и накапливает в батареях, чтобы данную энергию можно было использовать в дальнейшем. Количество энергии, сохраняемое в батарее, ограничено 120 Кв (или 160 л.с.) на круге.
Также есть второй электрический мотор, называемый генератором MGU-H, который собирает энергию из турбины. Условия технического регламента не ограничивают количество энергии, которое может передаваться на колеса от данной системы, поэтому данную энергию можно назвать «неограниченной».
Фундаментальная проблема «Хонды» заключается в том, что двигатель не может накопить достаточно энергии для разрядки даже на короткой прямой.
Это значит, что Алонсо и Баттону не хватает гибридной энергии – что приводит к потере до 160 л.с. на длинных прямых. И это объясняет, почему на таких трассах, как в Спа и Монце конкуренты обходят их как стоячих.
В Сингапуре данный фактор будет менее важным (или, например, как было в Венгрии, где Алонсо финишировал пятым) из-за того, что прямые на этой трассе намного короче, в связи с чем «Макларен» если и будет достигать критической отметки относительно соперников, то только в самом конце прямых.
Почему двигателю «Хонды» так сильно не хватает энергии?
В «Хонде» сконструировали очень компактную силовую установку – частично из-за особенностей философии «Макларена» и стремления сделать машину более компактной для получения преимущества за счет аэродинамики. Однако в итоге это привело к тому, что при конструкции силовой установки инженерам пришлось пойти на компромисс.
Чтобы сделать силовую установку как можно более компактной, в «Хонде» сделали турбину и генератор MGU-H единым блоком и расположили их вместе рядом с компрессором, который поставляет воздух в турбину, внутри клиновидного ряда цилиндров. Аналогичной философии придерживаются и в задающем технические стандарты «Мерседесе».
Разница в том, что в «Мерседесе» сделали компрессор очень большим и расположили его перед двигателем, что вкупе с расположенной позади двигателя турбиной привело к созданию необычно длинного вала, откуда и собирает энергию генератор MGU-H.
У концепции «Мерседеса» есть множество преимуществ. Конфигурация силовой установки «Хонды», в свою очередь, даже более компактна – чтобы уместить компрессор внутри рядов цилиндров. Она получилась намного меньше, чем у «Мерседеса», и в результате конструкции не хватает эффективности. Максимальные обороты двигателя также ограничены.
Из-за особенностей расположения компонентов в «Хонде» не могут увеличить объем силовой установки, не меняя ее конструкции – а чтобы сделать это, японцам потребуется больше «жетонов» на доработку двигателя, чем имеется в распоряжении команды в нынешнем сезоне.
Является ли гибридная система единственной проблемой двигателя «Хонды»?
Помимо несовершенства гибридной системы двигатель внутреннего сгорания «Хонды» (ICE) также уступает лучшим моторам «Мерседеса» и «Феррари». Однако, если говорить о точных цифрах, все не так очевидно.
У «Мерседеса», судя по всему, в этом вопросе существенное преимущество – только за счет ICE немцы выигрывают у «Феррари» 10-15 л.с. и ни много ни мало около 70 л.с. у «Рено».
По мнению Араи, по своей мощности их генератор ICE превосходит «Рено» на 20-25 л.с. Другие инженеры говорят, что в данном аспекте «Хонда» и «Рено» примерно равны – и что «Хонда», вероятно, находилась чуть-чуть впереди до того, как июльское обновление силовой установки позволило «Рено» выйти вперед.
Если суммировать 700 л.с., получаемые «Мерседесом» из двигателя внутреннего сгорания, 160 л.с. генератора MGU-K и дополнительную «свободную» электрическую энергию от генератора MGU-H, оцениваемую в 30-40 л.с., в общей сложности мощность силовой установки «Мерседеса» составляет примерно 890-900 л.с.
Считается, что гибридные системы «Феррари» и «Рено» достаточно конкурентоспособны по сравнению с «Мерседесом» – мощность двигателя «Рено» составляет примерно 830-840 л.с., «Феррари» – 880-890 л.с.
Проблемы «Макларена» становятся очевидны, если всю данную информацию применить к двигателю «Хонды». Только за счет разницы в эффективности двигателя внутреннего сгорания их агрегат уступает конкурентам уже 80-90 л.с. Добавьте к этому значительное отставание в эффективности генератора MGU-H и потерю всей гибридной мощности в какой-то момент прохождения прямой (160 л.с., поступающие из MGU-K плюс все, что генерирует MGU-H).
Сможет ли «Хонда» устранить проблемы в 2016 году?
В оставшейся части этого года «Хонда» планирует работать над улучшением двигателя внутреннего сгорания и повышением эффективности гибридной системы. Однако из-за того, что проблемы японцев фундаментальны, любое улучшение будет ограничено, и для значительного повышения мощности «Хонде» точно придется ждать следующего года.
Вопрос в том, смогут ли инженеры компании переделать конструкцию всей силовой установки к следующему сезону, чтобы расположение двигателя, компрессора и генераторов MGU-K/H позволило добиться необходимой эффективности.
«Такова цель нашей работы. Мы знаем, что самой большой проблемой, которую мы пытаемся решить, является компрессор. Я знаю, насколько сложно нам пришлось в Сильверстоуне, Спа и Монце, и как много нам нужно сделать, чтобы все заработало. Сейчас мы изучаем данные с других болидов, и у нас есть задача-минимум», – рассказывает Араи.
Источники, близкие к «Макларену», задаются вопросом, сможет ли «Хонда» достаточно быстро устранить все проблемы, и осознают ли японцы, каким отставание является на самом деле. В любом случае, о разумности их действий можно будет судить только в следующем сезоне.
Что с болидом?
В Сингапуре недостаток мощности «Хонды», скорее всего, приведет к проблемам только на относительно длинной прямой между пятым и седьмым поворотами. А возможно, что проблем не будет и там.
Но если «Макларен» теряет 0,2-0,3 секунды на круге в Монце с ее шестью поворотами, в Сингапуре, где поворотов целых 23, эта разница может возрасти пропорционально увеличению количества этих поворотов.
Инженеры оценивают шасси «Макларена» между четвертым и шестым местом – позади «Мерседеса», «Ред Булл» и «Торо Россо», и примерно на одном уровне с «Феррари». Но это совершенно не значит, что у болида «Макларена» нет проблем.
По сравнению с лучшими болидами пелотона у «Макларена» MP4-30 более низкое аэродинамическое сопротивление, но при этом шасси уступает конкурентам в прижимной силе, а на выходах из поворотов ему не хватает сцепления с трассой.
В последние годы «Макларен» страдал от стремления добиться максимально возможных цифр в прижимной силе, вместо того, чтобы работать с разумным уровнем. Данный фактор создает проблему, при которой теоретически – если судить по показателям прижимной силы, – машина является быстрейшей, но на трассе пилоты не получают доступа к максимальным возможностям болида.
Это происходит потому, что чем сильнее становится поток воздуха, нуждающийся в обработке, тем чувствительнее болид становится к разного рода факторам – что приводит к внезапной потере сцепления с треком и, как следствие, неуверенности гонщиков.
Самые успешные болиды обычно получаются теми, которые конструируются с расчетом работы с так называемой «дружественной» прижимной силы – теоретический максимум показателей прижимной силы может быть ниже, но благодаря стабильной аэродинамической платформе болида пилоты получают возможность использовать всю имеющуюся в их распоряжении прижимную силу.
Именно подобной философии многие годы придерживаются в «Ред Булл». Той же философии сейчас придерживаются в «Мерседесе».
В начале года в «Макларене» заявляли, что тоже адаптируются к подобному подходу, осознав, что ранее действовали неправильно. Однако источники говорят, что с тех пор как команде стало понятно, что нынешнему шасси не хватает прижимной силы, команда решила вернуться к неудачным старым методам, преследуя теоретические максимальные цифры вместо работы с реальными возможностями на трассе.
Почти наверняка именно поэтому подвеска «Макларена» кажется такой жесткой по сравнению с «Мерседесом» и «Ред Булл» – если аэродинамическая платформа отличается нестабильностью, вы стремитесь как можно жестче контролировать высоту дорожного просвета, чтобы постараться снизить количество случаев, когда воздушный поток «глохнет» и машина теряет прижимную силу.
Также стоит отметить, что в «Макларене» пока так до конца не разобрались в особенностях принципов работы новой философии использования антикрыльев, первопроходцами в которой был «Мерседес», а затем, благодаря обновлениям в середине сезона, за ним последовали и в «Ред Булл».
Что дальше
Конфигурация болида этого года задумывалась вокруг компактной силовой установки «Хонды» до того, как прошлой осенью к «Макларену» присоединился Питер Продрому, занявший должность главы конструкторского бюро.
В «Хонде» разрабатывают более объемный компрессор и переделывают турбину вместе с генератором MGU-H, однако фундаментальная архитектура силовой установки останется неизменной, и компания нацеливается на то, чтобы сделать установку как можно более компактной.
Продрому, тем временем, работает над искоренением недочетов в конструкции болида, сосредоточившись на передней аэродинамике и создании сильного воздушного потока, который бы поступал в область около задних колес и днища. Ведь именно данная область играет столь критическую роль в современных болидах – область, в которой традиционно первенствовал «Ред Булл».
Хотя боссы «Макларена» и «Хонды» на публике продолжают придерживаться мантры «мы одна команда», сообщения о растущем напряжении внутри коллектива не прекращаются. Учитывая обстоятельства – нынешний сезон для «Макларена» является худшим за последние 35 лет, – в этом нет ничего удивительного. «Макларен» и «Хонда» увязли настолько глубоко, что порой действительно возникает ощущение того, что проект рискует окончательно утонуть.
Тем не менее, даже учитывая то, что в сезоне-2015 любые улучшения результатов будут зависеть – сильнее, чем от чего-либо другого, – от особенностей конфигурации той или иной трассы, со стороны создается впечатление, что у команды и производителя двигателей, по крайней мере, есть представление того, что им нужно сделать в 2016 году, чтобы начать вытаскивать «Макларен-Хонду» на те позиции, на которых коллектив и должен находиться.
Источник – BBC
Фото: Gettyimages.ru/Clive Mason, Andrew Hone, Paul Gilham
Там обычный турбонаддув одноступенчатый с ресивером. То есть есть турбина компрессора и турбина привода компрессора за счет энергии выхлопных газов - на одном валу. На этом же валу электрический мотор-генератор. Выхлопные газы двигателя раскручивают турбину. Но электрический мотор-генератор дает две дополнительных функции.
Если тебе нужно резко раскрутить мотор, то турбина начинает давать больше воздуха только тогда, когда мотор раскрутится. Этот парадокс, за счет которого система имеет большую реактивность, называется турбоямой. Но электрический мотор может раскручивать турбину без связи с двигателем за счет энергии в батареях, тогда задержки не будет. Кстати, в LMP1 это запрещено.
Но при полной раскрутке мотора турбина может раскрутиться за счет выхлопа сильнее, чем необходимо. В обычном моторе, чтобы не превышать давления в ресивере, закрыли бы заслонку на вход в компрессор. Но в этом моторе можно включить электромотор в режим генератора, и он начнет тормозить турбину и снимать с нее энергию. А поскольку энергия эта производится в результате работы тепловой машины (турбины на выхлопных газах), то отсюда и индекс H (heat).
Я подозреваю, что главная проблема - это баланс мощность всех компонентов. Это означает, что турбина, в отличие от обычного турбомотора, должна иметь большой избыточный запас мощности, для работы MGU-H. А мощность у тепловой машины прямо связана с объемом. Так что "миниатюризаторы" сами себя перехитрили. Фэйл, конечно, и для Рено, и для Хонды. Я сильно подозреваю, что Мерседесы поинтересовались, как эта проблема решалась в машинах LMP1 другими немецкими производителями. Возможно, у Боша и Варты уже были наработки для электрической части. Кстати, Тойота и Ниссан в LMP1 тоже не блещут именно гибридными установками.
"Док и Марти произносят «гигаватт», как «джиговатт» (англ. jigowatt). Дело в том, что Роберт Земекис и Боб Гейл посетили семинар по физике и неправильно расслышали данное слово."
Поэтому Хонда и пытается сейчас нарастить ДВС - это дает пользу на всех трассах, а особенно там где есть шансы = Сингапур и далее.
Проблемы с ЕРС можно решить только зимой.
За статью большое спасибо, многое прояснилось!