Формула 1

Формула-1 2026, «Остин»: Придержи кобыл

«РБ» вместе с «Фордом» построили довольно своенравную силовую установку. И дело тут не в общей тенденции нынешних агрегатов иметь свое мнение о том, сколько мощности нужно гонщику в каждый момент времени.

В начале сезона ФИА сочла двигатель ДМ01 настолько хорошим, что лишила «РБ-Форд Пауэртрейнз» дополнительных возможностей развития ADUO. Изначально это выглядело форменным издевательством, потому что на фоне «Мерседесов» «РБ» выглядели бледнейшей копией себя в не самый лучший день. Объяснение всему настолько сильно растянулось по ходу сезона, что даже самым наблюдательным было трудно осознать четко: двигатель сам по себе не менялся, но «ехать» стал лучше.

Технический директор «РБ Пауэртрейнз» Бен Ходжкинсон (Ben Hodgkinson) теперь объясняет, что проблема заключалась не столько в недостатке максимальной мощности, сколько в способности постоянно эту мощность получать.

В отведенное для проектирования время конструкторы до последнего продолжали разработку двигателя, пытаясь выжать максимум из самого процесса сгорания. На доводку калибровок на «живом» ДВС осталось меньше времени.

И получившийся двигатель оказался, по выражению самого Ходжкинсона, «дивой». Максимум есть. Но попробуй заставь его выдавать это каждый круг, при другой температуре воздуха, другом наддуве, другой нагрузке и другом состоянии гибридной системы.

Настройка двигателя без замены компонентов

Когда говорят о развитии силовой установки, обычно представляют новые поршни, головки, турбокомпрессор или хотя бы изменённую систему впуска. Забудьте.

В нынешней «Формуле-1» развитие происходит совершенно иначе.

Рабочий цикл зависит от давления и температуры воздуха после компрессора, состава смеси, момента и характера впрыска, угла зажигания и множества других параметров. Добавим 350-киловаттный мотор-генератор (MGU-K) - и силовая установка превращается из двигателя с электромотором в систему управления потоками энергии.

«Форд» ещё перед началом сезона рассказывал о созданной для проекта модели, способной считать силовую установку примерно в тысячу раз быстрее реального времени. Минутный круг такой симулятор проходит меньше чем за секунду.

Отдельная программа методом динамического программирования решает самую важную нынче задачу: где электричество потратить, а где сохранить.

Мы всю первую половину сезона разбирали эту проблему со стороны нехватки энергии. В материале «Гран-при Бельгии: Энерго-гармонь» раскладывали запас электричества по кругу Спа, затем в «Жми кнопку, Макс! Только, молча жми» смотрели, как «буст» меняет саму логику борьбы, а в заметке «Меньше прижима ради энергии» - как аэродинамическое сопротивление непосредственно превращается в дополнительный электрический расход.

Остин уточняет

Главный инженер «Вильямса» на трассе Пол Вильямс (Paul Williams) перед этапом выделил две наиболее чувствительные к распределению электрической энергии зоны «Остина»: разгон к первому повороту и разгон от T11 к T12.

Важное замечание касается первого сектора. Связка T4-T8 требует очень аккуратной работы педалью газа. Неправильный профиль может привести к большому расходу электричества и ухудшить задействование гибрида уже на оставшейся части круга.

То есть запас от батареи можно «проиграть» в поворотах перед прямой, еще до активации.

Похожую ловушку мы уже видели на «Мадринге»: там даже короткое изменение положения педали в быстром повороте могло вмешаться в алгоритм электрической отдачи и заставить машину потратить энергию там, где гонщик вовсе не собирался этого делать. Об этом был отдельный разбор «Мадринг: шесть остановок и батарея про запас».

Четырёхмегаджоульного рабочего диапазона батареи при полной отдаче 350 кВт теоретически хватило бы приблизительно на 11,5 секунды. Конечно, реальная энергетическая бухгалтерия сложнее (машина постоянно что-то возвращает, мощность ограничивается правилами и зависит от скорости), но порядок цифр хорошо показывает масштаб задачи.

К T1 - потратить

Последний поворот Остина открывает длинный разгон с подъёмом к T1. Здесь MGU-K дорог, но полезен. На сравнительно небольшой начальной скорости дополнительный момент хорошо превращается в продольное ускорение, а полученная прибавка скорости сохраняется значительную часть стартовой прямой. Кроме того, машина поднимается вверх — часть работы силовой установки уходит ещё и на увеличение потенциальной энергии.

Сильный вклад гибрида здесь совершенно логичен. После этого тяжёлое торможение в T1 позволяет вернуть часть энергии.

Но затем начинается связка T3-T8. И там хороший алгоритм уже должен ограничить гонщика в его запросах к двигателю. Вовремя сказать «хватит».

T4-T8 - не тратить

Это принципиально отличается от классической схемы «торможение - поворот - газ». Гонщик несколько раз меняет положение педали в быстрой связке. Если система управления слишком щедро отвечает электрическим моментом на каждое новое открытие газа, MGU-K начинает расходовать запас там, где каждый мегаджоуль приносит сравнительно немного времени.

Грубо говоря, можно очень бодро выйти из T5, а перед Т12 уже плестись в темпе «Формулы-3». Поэтому реальную ценность электрической энергии здесь удобнее оценивать не мощностью, а отношением Δt/ΔE: сколько времени круга принесёт один потраченный мегаджоуль.

Именно здесь более зрелая калибровка «РБ Форда» ДМ01 потенциально может оказаться ценнее дополнительных нескольких киловатт максимальной мощности.

T11-T12 - воздаяние

После T11 начинается главная задняя прямая. Вот здесь накопленное электричество надо превращать во время.

Медленный выход означает возможность хорошей отдачи от дополнительного момента MGU-K, а прибавка скорости действует на длинном куске трассы. Именно поэтому «Вильямс» относит этот разгон к двум наиболее чувствительным к задействованию гибрида участкам трассы.

Тут-то нам и открывается вся суть особо теплого отношения ФИА к «Форду». Если бензиновая часть способна выполнить большую долю работы сама, гибрид получает свободу выбора. Можно дать больше совокупной мощности, либо сохранить электричество дольше, либо раньше начать уменьшать электрическую помощь и оставить заряд на следующие разгоны.

Преимущества ДВС и рекуперации здесь не просто складываются. Они позволяют более выгодно распределить одну и ту же энергию по кругу.

Даже «клиппинг» бывает правильным

Поэтому если перед T12 «Ред Булл» начнёт заметно уменьшать электрическую помощь, не надо сразу писать, что у неё закончилась батарея. Смиритесь уже с тем, что иногда электричество просто должно закончиться.

На очень высокой скорости следующий киловатт приносит всё меньше ускорения: аэродинамическое сопротивление растёт примерно пропорционально квадрату скорости, а требуемая на его преодоление мощность - приблизительно кубу. Если бы у нас не было всей этой вольтажной лабуды под капотом, а правила разрешали дозаправки, то мы плевали бы на все это: просто подбавь газку. Но мы сейчас живем в удивительное время «прогресса».

Именно поэтому в материале «Меньше прижима ради энергии» мы и рассматривали сопротивление уже не только как аэродинамический штраф, но и как часть электрической бухгалтерии машины.

Мегаджоуль, потраченный на последние километры в час перед T12, может принести меньше времени, чем тот же мегаджоуль после медленного поворота. Поэтому «управляемый клиппинг» не обязательно неисправность или энергетическая бедность. Он может быть оптимумом.

ФИА фактически признала это ещё весной, когда стала отдельно регулировать «суперклиппинг» (superclipping), сократив максимальную разрешённую рекуперацию в квалификации и стремясь ограничить соответствующие фазы примерно двумя-четырьмя секундами на круг.

T12 возвращает долг

Следом начинается тяжёлое торможение. А значит, появляется возможность вернуть значительную часть энергии в батарею через MGU-K.

И тут Остин пересекается ещё с одной нашей нынешней темой. В предгоночном материале «Остин: Тормозя, тормози» мы уже разбирали, насколько сложной стала сама зона тяжёлого торможения: механические тормоза, рекуперация, стабильность задней оси и управление моментом MGU-K теперь нельзя рассматривать отдельно друг от друга.

То есть T12 интересен сразу с двух сторон. Перед ним надо правильно потратить энергию. В самом торможении - правильно её вернуть.

Дальше идет медленная накрученная часть T12-T15, где электрический момент снова дорог: скорости невелики, выходов несколько, и дополнительная тяга хорошо превращается во время.

Поэтому разгон T11–T12 нельзя оптимизировать отдельно. Самая высокая скорость на конце прямой совсем не обязательно означает самую быструю силовую установку. Если ради неё батарею пришлось оставить пустой на последующие выходы из этого самого накрученного участка, общий эффект может оказаться отрицательным.

А двигатель-то тот же

В этом и заключается любопытная форма «РБ». Согласно Ходжкинсону, максимальную мощность двигатель имел практически с самого начала (ура, сознались!).

Проблемой было постоянно до неё добираться.

В течение сезона мотористы меняли калибровки процесса сгорания, работали с химиками из «ЭксонМобил» (ExxonMobil) над топливом и лучше согласовывали бензиновую и электрическую части силовой установки.

Причём роль «Форда» здесь тоже несколько глубже поставки партии шильдиков на кожух двигателя. В частности, американцы внесли свои «компетенции» в разработку батареи, электрическую часть, управляющее ПО и анализ данных.

То есть ровно в те области, которые определяют, когда ДМ01 должен быть мощным. В Остине это можно будет увидеть не в скорости разгона на одной прямой. Особое внимание к прохождению T4-T8, где нельзя растратить запас, приберегая его к разгону после T11. Проверим также, останется ли после длинной прямой достаточно энергии на техническую часть после T12.

В общем, вполне себе рядовая задача для нынешних силовых установок на самой вершине мирового автоспорта: решить, когда мощь (не самую, к слову, впечатляющую) надо ограничивать самостоятельно.

А. И режиссера трансляции не забудьте предупредить, чтоб он в эти моменты давал исключительно план с телевиков, чтоб особо никто и не догадался, что машины едут совсем не в темпе этой вашей вершины.