Состав Топлива для Формулы 1 Shell + Scuderia Ferrari
Двигатели машин Ф1 используют бензин в качестве топлива. Топливо Ф1 не может содержать составы, которые не содержаться в коммерческом бензине, в отличие от спиртосодержащего топлива, используемого в американских гоночных сериях с открытыми колесами. Смеси настраиваются для максимальной отдачи в текущих погодных условиях или на определенных трассах. В течение периода истории, когда команды были ограничены определенным объемом топлива в течение гонки, использовались экзотические высокоплотные топливные смеси, которые были тяжелее чем вода, так как энергоёмкость топлива зависит от его массовой плотности .Большинство команд получает топливо бесплатно от технических партнёров, как правило это крупные мировые производители. Топливо (в данном случае бензин) это жидкость которая смешивается с воздухом внутри цилиндра для того чтобы обеспечить сгорание и последующие мощное расширение в цилиндре. Чем лучше топливо распределяется в камере сгорания и чем более энергоёмкие частицы содержаться в см3 топлива тем большую мощность оно может выдать при том же количестве или тем выше будет экономия топлива.
Было бы слишком легко если бы не было никаких ограничений. Ограничения ФИА накладываются на октановое число, содержание кислорода и азота и плотность. Бензин не может содержать компоненты которые не содержаться в коммерческом бензине. Требования к коммерческому бензину установлены постановлением Европейского парламента по бензину в 2000 году. Благодаря математическим моделям позволяющим определить итоговую мощность и конечные характеристики бензина, топливо может быть изменено для повышения мощности болидов в в рамках ограничений установленными ФИА.
Чтобы удостовериться что, команды и поставщики топлива не нарушают топливные ограничения, FIA требует, чтобы Эльф, Shell, и другие поставщики топлива предоставляли образец топлива, который они собираются использовать в гонке. В любое время, инспекторы FIA могут запросить образец топлива и сравнить "отпечатки пальцев" топлива используемого по ходу гонки с образцом который был предоставлен поставщиком топлива. Команды обычно соблюдают это правило, но в 1997, Мика Хаккинен был лишен третьего места в Spa-Francorchamps в Бельгии после того, как FIA обнаружило, что химический состав топлива не соответствует правилам.
В годы основания Ф1 смеси создавали химики. Они создавали агрессивные смеси из таких веществ как бензол, метанол, ацетон и нитробензол, некоторые из этих смесей должны были удаляться из двигателя немедленно после тестов или гонок. Без этой предосторожности двигатели просто не пережили бы ночь. Позже вплоть до конца 60-х годов использовался керосин до тех пор пока список допустимых добавок не было значительно сокращен решением ФИА ."для безопасности пилотов и механиков".
К концу 70-х правила разрешали использование высокооктанового бензина, продаваемого во Франции Италии Германии и Англии. Бензин с октановым числом 101 был доступен на европейских заправочных станциях и его октановое число могло быть повышено до 102. Когда этот тип бензина перестал открыто продаваться, поставщикам команд было разрешено создавать топливо специально под эту категорию. В результате топливо стало более сложным и сильно отличалось от коммерческого бензина.
В 80-е ограничение на октановое число 102 сохранялось и ограничения теперь коснулись содержания кислорода и азота (до 2% для обоих веществ) По прошествии времени были наложены новые ограничения, такие как давление паров, плотность содержание бензола и этила. Вплоть до начала 90-х Топливные компании экспериментировали с более чем 300 смесями за сезон.
В 1992 ФИА запретила использование в топливе любых компонентов, которые не содержаться в коммерческом бензине. Начиная с 1993 года и по сегодняшний день разрешено использование только неэтилированного бензина марки "супер" соответствующего стандартам ЕС.
Производство.
Целью создания топлива является получение наибольшей мощности от двигателя с сохранением надёжности и с учётом расхода топлива.
На первом этапе проводится компьютерное моделирование при этом база данных работает более чем со 100 образцами сырья для получения экспериментального бензина. В поиске наилучших смесей высокого уровня мощности позволяющего выиграть критически важные доли секунды инженеры могут даже "сжечь" виртуальный бензин, без создания реальных образцов топлива. Некоторые команды развили компьютерные технологии так что даже могут проверить виртуальный бензин в виртуальном двигателе. Эта математическая модель позволяет отслеживать работу двигателя с различными видами топлива и физико-химических свойств сырья.
Второй этап включает создания маленьких партий различных типов экспериментального бензина и тестирование в лаборатории на соответствие регламенту. Затем образцы топлива проверяются в двигателе для определения мощности и уровня расхода топлива. После отбора типов топлива которые должны быть наиболее эффективны для двигателя команды, проводятся испытания надёжности на динамометре и на трассе. Как только тип топлива выбран его образец отправляют в Англия для проверки и утверждения ФИА.
Топ команды работая с поставщиками используют приблизительно 3600 литров топлива, 200 литров машинного масла, 180 литров масла для коробки передач, 80 литров гидравлической жидкости, 20 литров хладагента и нескольких килограммов жира за гонку. За 5 дней до гонки инженеры уже находятся на месте проведение гонки и проверяют наличие топлива а также проверяют хромотографическое и спектрометрическое оборудование необходимое для диагностики двигателя. По окончании гонки все неиспользованные продукты возвращаются поставщику.
Как уже было сказано ранее гоночное топливо Ф1 должно содержать те же компоненты что и обычное топливо. Все различия определяются пропорциями различных компонентов. Из-за этих ограничений углеводородные компоненты могут быть разделены на две основные категории:
Предельные
углеводороды(Parаffin), алканы. Данный класс углеводородов содержит в составе молекулы достаточное количество атомов водорода для насыщения атомов углерода. Парафины содержат прямые или разветвленные молекулярные цепочки с простыми углерод-углеродными связями. Алканы имеют общую формулу CnH2n+2. Бензиновая фракция нефти содержит легкокипящие углеводороды C6-C9, с температурой кипения до 140 градусов Цельсия. Эталонными веществами для определения октаногого числа бензина считаются н-гексан, C6H14 (ОЧ=0) и 2,2,4-триметилпентан, C8H18 (ОЧ=100). Парафины не вступают в реакцию с большинством химических реагентов, но легко окисляются.
Нафтеновые (Naphthenic). Данные углеводороды имеют циклическое строение с простыми связями. Они обладают превосходными свойствами при низких температурах, главным образом используются при производстве смазочных материалов.
Непредельные углеводороды.
У этого класса соединений недостаточно атомов водорода для насыщения атомов углерода, в результате чего образуются кратные углерод-углеродные связи.
Ароматические углеводороды- соединения содержащие бензольное ядро (цикл из шести атомов углерода, содержащий три двойные связи, но не фиксированными между определенными атомами углерода как у циклоалкенов, а равномерно распределенными между всеми шестью). Название класса обязано сильному запаху данных соединений. Главные ароматические соединения: бензол, толуол, стирол.
Диолефины или диеновые- непредельные углеводороды открытого строения, имеющие две двойные связи.
Ацетилен (Acetylene)- представитель класса алкинов- непредельные соединения имеющие одну тройную связь.
Обычное Топливо
Заморозка» разработки двигателей, унификация электронных блоков управления… Технический регламент Формулы-1 становится все жестче, и командам все сложнее сбрасывать доли секунды на круге.
В таких условиях еще важнее кооперация между гоночными инженерами и поставщиками топлива и масел — как, например, между Ferrari и концерном Shell. Всех секретов мне в шелловской передвижной лаборатории на Гран При Италии не раскрыли, но все же…
для каждого этапа Гран При итальянская команда получает бочки с бензином Shell — его для Ferrari делают в топливной лаборатории Shell Global Solutions UK в Торнтоне близ Манчестера (см. АР №5, 2002). Там же, где производят гоночное топливо для всех команд WRC и 24 часов Ле-Мана (в этих сериях Shell является эксклюзивным поставщиком), а также для американской команды Shell-Pennzoil Motorsport серии NASCAR или для мотоконюшни Ducati, участвующей в чемпионатах MotoGP и Superbike.
Разработку спортивных масел и топлива ведут те же люди, которые занимаются рецептурой обычных, товарных продуктов: так выгоднее. Их — не более 50 человек. Но есть и «спецбригада» по Формуле-1 — пять-семь человек выезжают на все Гран При в передвижной лаборатории, «приписанной» к Ferrari. Этот прицеп тянет на звание самого дорогого в мире — оборудования, включая масс-спектрометр, в нем на шесть миллионов фунтов стерлингов!
Впрочем, аналогичные лаборатории есть и у трех-четырех других ведущих команд, а оборудование для анализа топлива стараются иметь даже аутсайдеры. Какие козыри Shell дает Ferrari? Прежде всего, их сотрудничество — давнее: впервые желтая ракушка появилась на комбинезоне Энцо Феррари еще в 1930-х годах, когда он был простым гонщиком команды Alfa Romeo. Потом Shell сопровождал уже самостоятельную Скудерию Ferrari с момента ее основания в 1947 году до начала 80-х годов. Затем был долгий перерыв, после которого, в 1996 году, компания Shell вернулась к Ferrari. Кстати, шелловцы уверяют, что их вовлеченность в разработку и обслуживание гоночных болидов Ferrari гораздо выше, чем в аналогичных связках Elf/Renault F1 или Mobil/Toyota. Но бюджет Шелла примерно в два раза меньше, чем 300 с лишним миллионов долларов в год, которые вкладывает в Формулу-1 концерн Exxon Mobil.
В распоряжении «масляного» отдела есть инфракрасный спектрограф для определения состава жидкости — например, в случае течи: моторное это масло или трансмиссионное? Но основной прибор — спектрометр американской фирмы Spectro, выявляющий наличие, характер и количество продуктов износа в маслах.
Ключевой элемент спектрометра — вращающийся графитовый дисковый электрод. Нижней частью он погружен в пробу масла объемом 2—3 мл, а сверху в него упирается графитовый стержень, заточенный по особому профилю. Между стержнем и диском зажигается электрическая дуга, спектр горения которой зависит от наличия в масле определенных элементов — диагностируется до 32 видов примесей. А интенсивность горения электрической дуги в каждом спектре говорит о количестве посторонних частиц
Shell поставляет для Ferrari все масла, смазки и топливо — только тормозная жидкость используется марки Brembo. Наибольший простор для маневра дает масло: его состав техтребования вообще никак не регулируют. Но о своих наработках в этой области шелловцы рассказывать не спешат — даже индекс вязкости держат в секрете. Не отрицают лишь того, что он заметно выше, чем у самых густых дорожных моторных масел: иначе не обеспечить прочность масляной пленки при скоростях вращения коленвала до 19000 об/мин и при температурах масла до 140 градусов. А с тех пор как в 2007 году в Формуле-1 ввели правило «один мотор на две гонки», роль присадок в масле возросла еще больше.
А главное — важнее стала работа передвижной лаборатории по ранней диагностике состояния агрегатов. Поэтому с этого года для анализа износа двигателя по количеству взвешенных частиц в масле используется новый спектрометр с вращающимся дисковым электродом. Образцы масла из двигателя поступают на анализ каждый раз, когда машина заезжает в боксы во время практики или квалификации — итого до 40 проб за уик-энд. Сам анализ занимает 30 секунд, но обычно делают два замера — и через 5—10 минут информация о состоянии мотора, коробки передач или гидросистемы оказывается у инженеров Ferrari. Кстати, наивысшие требования по чистоте масла предъявляются именно к гидравлической системе — размер взвешенных частиц не должен превышать трех микрон! А после Гран При, уже в стационарной лаборатории, делаются более серьезные анализы.
Другую половину передвижной лаборатории занимает оборудование для анализа топлива. Зачем оно нужно, если состав бензина жестко ограничивается техническим регламентом?
Дело в том, что на самом деле в правилах оговорены диапазоны тех или иных характеристик. Например, октановое число по исследовательскому методу может лежать в пределах от 95 до 102 единиц, а плотность — от 720 до 775 кг/м³. Разница в плотности в 7,5% при столитровом баке автомобиля Формулы-1 — это около 5,5 килограммов. Представляете — только за счет массы топлива можно выиграть до 0,25 секунды на круге?
Внутри трейлера-лаборатории: на левом верстаке — оборудование для экспресс-анализа бензина, на правом — «масляное» хозяйство
Но не все так просто. Как правило, более легкие фракции сгорают менее эффективно. То есть топливо может быть или легким, или «мощностным». Какое выбрать — зависит от трассы, но чаще всего применяются «промежуточные» рецептуры. Кстати, состав масел тоже меняется от трассы к трассе — например, в Австралии смазке приходится работать при влажности воздуха всего 10%, а в Сингапуре — при всех 95%. Но если масло влияет в большей степени на надежность двигателя, то бензин — прежде всего на время прохождения круга.
Искусство смешивания «победного» топлива сродни микрохирургии: в «формульный» бензин может входить до 25 компонентов, в каждом из которых учитывается наличие до 250 химических соединений! Но для простоты их можно поделить на пять категорий в зависимости от «тяжести» фракций. На выбор состава топлива влияет масса факторов: характер трассы, температура и влажность воздуха, предполагаемая тактика дозаправок, вероятность появления машины безопасности… Для скоростных трасс обычно используется большее количество тяжелых, «мощностных» фракций. А для «затычных» автодромов важнее снижение веса топлива и обеспечение плавного разгона с «низов» — в чем помогают легкие фракции.
Но вся работа по созданию топлива ведется в основном в Торнтоне, а образцы топлива для каждой трассы заранее высылаются в FIA. Задача лаборатории на трассе иная: следить за тем, чтобы топливо не вышло за пределы техтребований и не отличалось от высланных ранее в FIA образцов (в частности, по содержанию биодобавок, которых в этом году должно быть не менее 5,25 %).
Этот колоссальный труд не пропадает зря — Shell успешно пользуется гоночной славой в маркетинговых целях. Например, на заправках Shell с 1998 года можно купить топливо V-Power: как говорят сами шелловцы, пакет присадок совпадает с гоночным на 80—90%! Мы, кстати, испытывали российский бензин Shell V-Power c октановым числом 95, купленный в Питере (см. АР №9, 2007). И… ничего не обнаружили. Во всяком случае, прибавки в мощности не заметили.
Что же содержится в тех заветных 10—20% «чисто гоночных» присадок? Или на самом деле дистанция между топливом в бензоколонке и бочках на заднем дворе Ferrari настолько велика?
какое топливо для болидов формулы 1?
Удивительно, но факт — несмотря на огромное количество технических ухищрений, применяемых для улучшения самого болида Формулы 1, топливо, на котором он работает, удивительно близко по составу к обычному, имеющемуся в продаже, бензину.
Но так было не всегда. Первые участвовавшие в Гран-при автомобили работали на дикой смеси мощных химических веществ и присадок, часто с добавлением большого количества бензола, спирта и авиационного топлива. На самом деле, некоторые из ранних видов топлива были настолько активными, что двигатель автомобиля приходилось разбирать и промывать в обычном бензине в конце гонки, чтобы предотвратить коррозийное воздействие этой смеси!
В последние годы вводилось много новых правил в отношении состава топлива. Такая тенденция частично вызвана желанием нефтяных компаний продемонстрировать очевидную связь между автомобильным топливом для гонок и для обычных дорог.
В современном топливе допускается лишь небольшие количества «не углеводородных» соединений, что само по себе весьма эффективно исключает самые летучие присадки для увеличения мощности. Каждая топливная смесь должна быть представлена руководящему спортивному органу, ФИА, для предварительного одобрения его состава и физических свойств. Затем берутся пробы утвержденного топлива, для того чтобы сравнить их в мобильной лаборатории ФИА с фактическим топливом, используемым во время гонки.
====
К концу семидесятых, были установлены спецификации на высоко-октановый бензин, продаваемый во Франции, Италии, Германии и Англии. Использовался бензин с RON101 (дорожное октановое число 101) с допуском до RON102. Когда этот бензин исчез из продажи, командам разрешили изготавливать специальное топливо. Что, естественно, привело к огромным отличиям от обычного бензина.
К концу восьмидесятых ограничения остались в пределах RON102. Однако были добавлены ограничения на содержание кислорода и натрия (2% в обоих случаях) . Шли годы, появлялись новые ограничения, такие как: давление пара, плотность, содержание бензола и свинца. В 1992 году, FIA решила запретить использование различных добавок в топливе, которые невозможно найти в бензине на обычной бензоколонке.
Сегодня, FIA приняла те же ограничения на бензин, которые принял Европейский Парламент для обычного бензина, продаваемого в Европе.
Жиль Симон об экологически чистом топливе для Формулы 1
В конце прошлого года четыре производителя силовых установок Формулы 1 получили первые образцы экологически чистого нового топлива. В интервью Auto Motor und Sport технический директор FIA Жиль Симон рассказал, какие шаги предпринимают в Формуле 1, чтобы к 2025 году перейти на 100% экологически чистое топливо.
Вопрос: Для чего в FIA разработали тестовые образцы экологически безопасного топлива?
Жиль Симон: Мы разработали прототип, поскольку хотели изучить доступные в данный момент технологии. Теоретическое понимание вопроса – это одно, но когда дело доходит до практики и вы делаете заказ на производство 1000 литров топлива, то неожиданно получаете ответ, что оно будет готово только через два года.
Разработанный нами прототип, конечно, не идеален, но отвечает физическим требованиям двигателя Формулы 1. Мотор на нём работает. Первостепенная задача – создать доступное топливо как можно раньше по разумной цене.
Вопрос: Существует несколько видов экологически чистого топлива. Какой вариант выбрали вы?
Жиль Симон: Существует несколько видов такого топлива. Первый вариант – низкоуглеродное синтетическое топливо E-Fuel, производимое в лабораториях из водорода и углекислого газа. К сожалению, на данный момент оно недоступно в достаточном количестве. Кроме того, это топливо пока не подходит для использования в автоспорте, что связано с низким октановым числом. Его довольно сложно довести до 95, не говоря уже о необходимых нам октановых числах 102 или 104.
Ещё есть синтетическое дизельное топливо – так называемое топливо HVO, которое производится из гидрогенизированного растительного масла. Это топливо станет основой для наших гоночных серий на грузовиках. Частично такое топливо используется уже сейчас, но цель – перейти в будущем на 100% HVO.
Такие компании, как Neste и Total, уже производят топливо HVO, но они полностью концентрируются на дизельном топливе. В процессе производства в качестве побочного продукта может быть получен бензин, но это займёт слишком много времени, которого у нас нет.
В результате мы разработали свой продукт, состоящий из трёх элементов. Основа – биологические отходы. К ним мы добавляем 20-процентный этанол, также полученный из сельскохозяйственных отходов. Для улучшения качества бензина мы используем толуол, который производится из отходов. Это новый и недавно запатентованный процесс, который мы усовершенствовали, чтобы получить бензин для Формулы 1.
Нам помогла стартап-компания, которая специализируется на процессах со сложными молекулами. Наше топливо имеет октановое число, приближенное к тому, которое сейчас используется в Формуле 1 – от 102 до 104.
Вопрос: Сколько тестового топлива получил каждый производитель силовой установки?
Жиль Симон: Каждый по 200 литров.
Вопрос: В чём состоит сейчас задача производителей?
Жиль Симон: Наше соглашение с производителями выглядит следующим образом: мы определяем физические параметры топлива, чтобы на нём могли работать нынешние двигатели. Затем производители проверяют его на испытательных стендах. Таким образом мы лучше узнаем разницу между нашим топливом и бензином, который используется в данный момент.
Речь идёт о скорости горения, детонационной стойкости, эффективности, расходе. Конечно, мы не ждём, что первоначальная спецификация нашего топлива даст те же рабочие характеристики, что и топливо, которое разрабатывалось годами и улучшалось каждые три месяца.
Мы соберём данные от всех четырёх производителей, проанализируем и сделаем выводы для следующего шага. Работа идёт по графику.
Вопрос: Какой следующий шаг?
Жиль Симон: Полученные сведения помогут нам определить параметры будущих видов топлива и прописать их в регламенте. Мы не собираемся самостоятельно производить бензин. Мы прагматично подходим к решению, сотрудничая с производителями. Обмен данными происходит деликатно, поскольку они конкурируют между собой. Тем не менее, формируется техническое сообщество, которое будет продвигать эту тему. Всё основано на научных данных, в этом вопросе нет никакой политики.
Вопрос: Когда вы ждёте первые результаты?
Жиль Симон: Через месяц. Нам нужны данные всех четырёх производителей, но пока нет информации от Honda, поскольку дорога до Японии и обратно занимает больше времени.
Вопрос: Какие результаты вы ждёте?
Жиль Симон: Любой двигатель Формулы 1 может работать на этом топливе без разрушения. Это настоящее достижение. При этом я ожидаю некоторой потери мощности, поскольку двигатели не адаптированы для этого топлива. На протяжении семи лет моторы адаптировали для обычного топлива, так что сейчас трудно предсказать, насколько снизится мощность. В любом случае, у нас ещё есть время до 2025 года, чтобы согласовать регламент на топливо и двигатели.
Вопрос: Так ли плохо, если силовые установки Формулы 1 мощностью 1000 л.с. потеряют 20 или 30 сил?
Жиль Симон: Не думаю, что это плохо. Машины Формулы 1 останутся быстрыми. Более важная тема – надёжность. Все двигатели работают на пределе детонации. Если её ещё увеличить, произойдёт разрушение мотора. Мы должны убедиться, что всё надёжно. Потребуется ещё несколько лет, чтобы это топливо можно было использовать в Формуле 1.
Кроме того, существует проблема количества. Можно быстро произвести 1000 литров, но миллион – гораздо сложнее.
.jpg)
Вопрос: Первоначально предполагалось, что 100% синтетическое топливо появится в Формуле 1 в 2023 году, но теперь это отложено до 2025-го, когда в чемпионате появятся новые двигатели. Получается, два года потрачены зря?
Жиль Симон: Я бы так не сказал. У нас есть два варианта: подождать до 2025 года или внедрить новое топливо в 2023-м, а двигатель – в 2025-м. Второй способ стоит денег, потому что производителям придётся дважды делать одну и ту же работу.
Адаптировать нынешние двигатели под новое топливо намного сложнее, чем с нуля построить новые двигатели к 2025 году. Современные силовые установки предъявляют особые требования к топливу. Современное топливо чрезвычайно эффективно и обладает высокой плотностью энергии. С новыми двигателями мы будем двигаться в направлении, которое также основано на технологиях эффективного использования топлива.
Вопрос: У вас нет опасения, что политики откажутся от использования любых видов силовых установок, кроме тех, что работают на электричестве?
Жиль Симон: Это не технический вопрос. Моё личное мнение таково, что политика, в отличие от гонок, не успевает за современными тенденциями. Если благодаря нашим исследованиям мы сможем продемонстрировать прогресс в области экологически безопасных видов топлива, политики не смогут это игнорировать.
Мы считаем, что совместно с нефтяными компаниями должны объяснять, что мы делаем, какие шаги предпринимаем и почему. Чем раньше, тем лучше, но пока я бы не стал слишком сильно переживать. У нас есть возможность внедрить экологические продукты раньше в других гоночных сериях, в которых не такие строгие требования.
Вопрос: Каким должен быть будущий двигатель Формулы 1, чтобы он оказался совместим с этим топливом?
Жиль Симон: Будущая силовая установка Формулы 1 должна работать на экологически безопасном топливе, расходовать его меньше, выделять меньше загрязняющих веществ, а электродвигатели должны обеспечивать большую мощность.
В работе над проектом мы особое внимание уделяем эффективности в условиях максимальных нагрузок. Дорожные автомобили редко работают в условиях максимальной нагрузки, поэтому они спроектированы так, чтобы обеспечивать наибольшую экономию топлива при частичной нагрузке на двигатель. Очень сложно добиться такого же эффекта, когда мотор работает на максимальных оборотах. Именно к этому мы стремимся.
Мы уверены, что сможем повысить КПД силовой установки ещё на 10%. Для этого необходимо топливо, которое меньше зависит от октанового числа. В настоящее время мы занимаемся исследованиями, чтобы определить, каким должен быть двигатель, чтобы достичь поставленных целей. Вскоре мы сообщим информацию всем производителям, а затем напишем регламент.
Какой бензин используют в болиде «Формулы-1»? А обычный с заправки подойдет? Можно ли залить гоночное топливо в обычную машину?
Разберемся, как сильно отличается гоночное горючее от обычного бензина, на какие параметры влияют специальные добавки и каким станет топливо будущего.
«Формула-1»– фантастический пример стремления к совершенству: в погоне за сотыми долями секунды пилоты работают над малейшими нюансами пилотажа и оттачивают каждую деталь в физическом и ментальном состоянии так же, как инженеры – в их технике.
Машины «Ф-1» принято считать чудом современной конструкторской мысли (и не зря), поэтому и топливо для главных автогонок в мире по идее должно быть волшебной смесью, недоступной обычным смертным и несовместимой с гражданскими автомобилями. Но так ли это?
Безусловно, бензин в «Ф-1» особенный и космически дорогой, но на удивление похож по составу на стандартное высокооктановое топливо, которое можно найти на любой заправке: регламент ограничивает сходство лимитом в 99 процентов. При этом секретная формула сама по себе не делает болиды ракетами – они способны катить приблизительно так же и на обычном бензине, однако едва заметные даже для титулованных пилотов прибавки в итоге могут стать решающим фактором.
Почему же в «Формуле-1» используется именно горючее, подозрительно близкое по составу к стандартному бензину? Как хитрая работа с всего одним процентом состава позволяет выжимать из машины максимум? Давайте разбираться.
Бензин – лучшее горючее даже для самых быстрых машин
Бензин не просто так до сих пор остается самым распространенным топливом для автомобилей, и в «Формулу-1» его привели те же качества, что и в бак вашего «Соляриса»: он обладает крайне высокой плотностью энергии (как по массе, так и по объему), способен быстро ее высвобождать, а также довольно безопасен при хранении и транспортировке – немаловажный фактор для серии, путешествующей по всему миру.
Безусловно, век ископаемого топлива не будет тянуться вечно, но на данный момент альтернативные источники энергии для гонок выглядят не слишком привлекательно. К примеру, электричество требует тяжелых батарей, которые не протянут дистанцию Гран-при: «Формула E» проводит 45-минутные заезды на куда более скромных скоростях по сравнению с «Ф-1». А водородной энергетике с ее экологичностью и беспрецедентной плотностью энергии на единицу массы (но не столь впечатляющей – по объему) предстоит решить проблему удобного и безопасного хранения топлива.
Сближение гоночного и дорожного топлива началось более двух десятилетий назад – до этого «Формула-1» значительно менее жестко контролировала состав бензина. С 1996 года содержимое баков болидов соответствует текущим стандартам «Евро», применяемым к обычным автомобилям, а впоследствии серия стала двигаться в данном направлении даже с опережением.
Решение облегчило работу команд с производителями топлива, так как компании смогли использовать знания, полученные в Гран-при, на разработках для гражданских автомобилей. Раньше делать это было сложнее: в гонках использовались экзотические смеси, который порой были тяжелее воды (например, адская смесь «Мереседеса» из середины 50-х: 45 процентов обычного бензина, 25 – высокооктанового (почти авиационного керосина), 25% метанола и присадку из ацетона и закиси азота). К тому же данный подход рифмуется с переходом чемпионата на гибриды и повышением эффективности силовых установок – это гарантирует автопроизводителям хорошую маркетинговую историю, а серии – актуальный имидж заботы об окружающей среде.
Командам разрешено изменять лишь один процент состава топлива – это делает бензин очень похожим на привычный нам, но в то же время максимально эффективным и дорогим. Кратко сходство дорожного и гоночного горючего можно описать словами директора моторного отдела «Мерседеса» Хайвела Томаса:
«Они на удивление похожи. Но в то же время очень разные».
Болид «Ф-1» не превращается в тыкву с обычным топливом
«Феррари» вместе с моторным партнером Shell и Фернандо Алонсо опробовали обычный бензин на гоночном болиде еще в 2011-м – двигатель действительно не стал мотором GP2:
Двукратный чемпион мира почувствовал незначительную потерю скорости на выходах из поворотов, в то время как на прямых машина гнала так же стремительно:
«Все немного лучше, чем я ожидал. Есть небольшие сложности при разгоне, но мощность не изменилась. Максимальная скорость осталась той же или даже стала чуточку выше».
Алонсо отметил, что может пилотировать еще быстрее, если настроить картографию силовой установки под стандартное топливо.
«Да, «Феррари» может работать на обычном топливе, – подтвердил менеджер Shell по инновациям Гай Ловетт, – Но мощность и скорость будут ниже, что ожидаемо – в противном случае это означало бы, что мы не смогли дать «Феррари» нечто большее, чем просто горючее».
Преимущество складывается из маленьких деталей: производители помогают болидам стать чуточку быстрее, минимизируют износ деталей, а еще учитывают особенности конкретной машины и даже температурные условия на трассе. В итоге прибавка может стать довольно существенной – разница между различными топливными смесями доходит до полсекунды на круге!
«Пилоты вряд ли ощутят разницу между двумя последовательными итерациями состава топлива. Однако если они протестируют первый и последний вариант бензина на сезон, то, уверен, увидят отличия в скорости и управляемости», – утверждает Ловетт.
Если провернуть обратный фокус и залить в бак вашей машины чудо-бензин, ничего страшного тоже не произойдет: она просто будет функционировать в нормальном режиме и не станет быстрее, ведь уровень гоночного топлива проявляется именно в условиях повышенного давления в гоночных системах впрыска бензина. Правда, автомобиль должен уметь «переваривать» высокооктановое горючее, так что кормить старенькую «Волгу» бензином, который стоит больше, чем она сама, не следует.
«Да, все очень просто: обычный бензин вполне успешно будет работать в болиде, а топливо «Ф-1» – в вашей машине», – отмечает менеджер Shell по технологиям Майк Гранди.
Будущее «Формулы-1»: синтетика и биотопливо
В ближайшей перспективе «Ф-1» не собирается отказываться от бензина, но уйдет от традиционного способа его получения: с 2023 года топливо станет полностью CO2-нейтральным. Другими словами, при производстве топлива из атмосферы будет забираться столько же углекислого газа, сколько выделится при его сгорании.
Шаг кажется неизбежным с имиджевой точки зрения: экология абсолютно заслуженно заняла важное место в списке актуальных проблем человечества. Да, «Ф-1» никак нельзя назвать главным загрязнителем окружающей среды (миллион сожженных литров бензина в год – смешная цифра в масштабах планеты, а сами заезды отвечают лишь за один процент углекислого газа, выделенного в атмосферу при организации чемпионата), однако серия обладает колоссальной аудиторией и, как следствие, влиянием. Нельзя сбрасывать со счетов и маркетинговые нужды автопроизводителей: им становится все труднее рекламировать себя через «Ф-1» из-за возрастающей роли электромобилей и грядущего запрета на двигатели внутреннего сгорания в Европе (именно поэтому «Формула E» пользуется у компаний таким успехом).
Пока не совсем ясно, что будет в баках болидов будущего – один путь предполагает использование синтетического горючего, другой – получение топлива с помощью переработки биоотходов.
«Нельзя исключать ни один из этих способов, – отмечает технический директор ФИА Жиль Симон, – Мы хотим привлечь топливные компании, которые смогут идти собственным путем, и в данный момент изучаем плюсы и минусы каждого решения. Главный вызов – сделать так, чтобы не пришлось фундаментально менять силовые установки».
Так меняется топливо в «Формуле-1»: если раньше серия следовала за современными трендами, то сегодня стремится к тому, чтобы их задавать.