Силуэты

«Суперкары»: Паритет упал вместе с давлением

Перед «Батерстом-1000» в австралийских «Суперкарах» снова заговорили о паритете двигателей. На этот раз спор выглядит странно, если не знать физики: «Форды» только что разгромили соперников в Ипсвиче, выиграли все три гонки, а большая часть команд с «Мустангами» одновременно опасается, что через несколько недель на прямых Батерста будет уступать «Шевроле».

Противоречия здесь нет. Вопрос уже не в том, одинаково ли мощны двигатели в контрольных условиях. Вопрос в том, остаются ли они одинаковыми, когда падает атмосферное давление.

«Суперкары» до сих пор не подтвердили, будет ли давно обещанная программа барометрических испытаний полностью завершена и её результаты внедрены до «Батерста-1000». Большинство из лагеря «Форда» считает эту работу важной. Любопытное исключение - омологационная команда «Трипл Эйт» (Triple Eight), которая в этом году как раз перешла с «Шевроле» на «Форд». Джейми Уинкап утверждает, что команда не ожидает дефицита мощности на горе и вообще предлагает прекратить очередной виток разговоров о паритете.

Однако подозрения возникли не вчера. Перед прошлогодним Батерстом «Суперкары» наконец провели стендовые испытания двигателей при пониженном атмосферном давлении. И обнаружили неприятное для борцов за Зрелищность: равные моторы переставали быть равными.

В отчёте отмечался дефицит «Форда» начиная примерно с 6300 об/мин, тогда как двигатель «Дженерал Моторс» уступал в зоне ниже 5200 об/мин. Для «Форда» была даже подготовлена коррекция - увеличить воздушный рестриктор с 50 до 51 мм и изменить фазы газораспределения. Изменения тогда не были полностью введены из-за процедуры согласования между участниками.

По данным «Дик Джонсон Рэйсинг» (Dick Johnson Racing), при испытательном давлении 92 кПа, принятом как характерное для Батерста, «Шевроле» наверху диапазона получал преимущество до 10 л.с. Команда подчёркивала, что именно высокими оборотами особенно важен Батерст: значительная часть круга проходит с полностью открытой дроссельной заслонкой. Эти конкретные цифры исходят от «ДиДжейАр», но сам факт разного поведения моторов при снижении давления подтверждался испытаниями «Суперкаров».

Причём здесь вообще барометр

Атмосферный двигатель не засасывает в цилиндры «литры воздуха». Его интересует масса кислорода. В первом приближении плотность воздуха можно записать через уравнение состояния газа:

ρ = p / (R × T)

При одинаковой температуре уменьшение абсолютного давления со стандартных примерно 101,3 до 92 кПа означает падение плотности приблизительно на девять процентов.

Объём цилиндра никуда не делся. Поршень всё так же проходит свой рабочий ход, но в каждый литр поступившего воздуха теперь помещается меньше молекул кислорода. Электроника соответственно уменьшает подачу топлива, чтобы сохранить требуемый состав смеси. Максимальный момент падает. Для одного мотора всё просто. Проблема начинается потому, что моторов теперь три.

«Форд» использует 5,4-литровый «Койот» с двумя верхними распределительными валами в каждой головке. У «Шевроле» - 5,7-литровый двигатель с нижним распредвалом и толкателями. У новой «Тойоты» - 5,2-литровый 2UR-GSE, снова с четырьмя верхними распредвалами. «Тойота» поэтому тоже автоматически попадает в нынешнее расследование: «Суперкары» прямо отмечают, что возможная барометрическая разница касается и её двигателя.

И равная мощность при одном атмосферном давлении совершенно не гарантирует равной мощности при другом. Причина в том, что мощность двигателя определяется не только рабочим объёмом и количеством воздуха перед воздухозаборником. Между атмосферой и цилиндром стоят рестриктор, дроссель, впускной коллектор, каналы головки, клапаны. Затем начинается собственно газообмен: площади и законы подъёма клапанов, фазы, динамика давления во впуске и выпуске, инерция движущегося столба газа.

У каждого двигателя своя кривая объёмного наполнения. Поэтому условные 92 кПа снаружи не превращаются внутри трёх разных моторов в три одинаковых уменьшенных копии режима при 101 кПа.

Особенно хорошо это видно именно по прошлогоднему стендовому результату. Если бы всё сводилось к простой пропорции «давление уменьшилось на девять процентов - мощность уменьшилась на девять процентов», графики «Форда» и «Шевроле» просто опустились бы вниз синхронно.

Но этого не произошло. «Шевроле» проигрывали относительно «Форда» в нижней части диапазона, а «Форд» - в верхней. Значит, менялась не только величина мощности, но и форма сравнительных кривых момента и мощности.

Именно поэтому в числе предложенных средств лечения оказались сразу и рестриктор, и фазы газораспределения. Больший рестриктор повышает доступную пропускную способность впуска, а изменение фаз позволяет воздействовать на наполнение цилиндров в определённой части диапазона оборотов. Это уже не добавление условных «десяти лошадей» по всей кривой, а попытка исправить её форму там, где возникла разница.

Рестриктор тоже чувствует погоду

Есть ещё одна тонкость. Воздушный рестриктор нельзя рассматривать как отверстие, через которое при любых условиях проходит одно и то же количество воздуха.

Массовый расход через сужение зависит от площади прохода, абсолютного давления и температуры перед ним, а также от отношения давлений до и после рестриктора. При определённых режимах поток приближается к критическому, и физика ещё сильнее связывает допустимый массовый расход с входным абсолютным давлением.

То есть пониженное давление влияет сразу на две вещи. Сначала вокруг машины становится менее плотный воздух. Затем меняются условия работы всей ограничительной системы впуска. А двигатель с другой кубатурой, другими головками, клапанным механизмом, фазами и потребностью в воздухе на 7000 об/мин может оказаться в другой точке этой характеристики.

Вот откуда вообще может появиться ситуация, при которой два двигателя сделали практически одинаковыми на стенде, а затем один из них начинает терять больше другого в Батерсте.

Почему именно Батерст всё это вытаскивает наружу

Трасса «Маунт Панорама» крайне неудобна для такого чемпионата, где стараются из дыни и арбуза сделать одинаковые кубики, чтоб легче было расфасовывать по трансляциям.

Перепад высот самого круга составляет около 174 метров, а вся трасса находится существенно выше уровня моря. Поэтому абсолютное атмосферное давление здесь ниже, чем на большинстве австралийских автодромов.

При этом это не медленная высокогорная трасса, где нехватку нескольких лошадиных сил можно спрятать в поворотах. После выхода из «Форрестс Элбоу» машина разгоняется по всей «Конрод Стрейт» практически в чистый аэродинамический и мощностной режим. Небольшая разница мощности действует несколько секунд подряд, а потерянная скорость остаётся потерянной ещё дальше по прямой.

В феврале «Суперкары» использовала возможность вывести все три машины - «Форд», «Шевроле» и «Тойоту» - в рамках уик-энда «12 часов Батерста». Официально одной из главных задач тогда было именно сравнение прямолинейных характеристик в условиях барометрического давления, характерного для этой трассы.

Поэтому обычное «на предыдущей трассе они были одинаковы» здесь ничего не доказывает. Более того, в Ипсвиче сейчас сложилась почти комическая ситуация. Результаты говорят в пользу «Форда»: «Мустанги» заняли весь подиум во всех трёх гонках, а новая система паритета, использующая скользящее окно из шести гонок, вероятно, запустит проверку уже в пользу «Шевроле» и «Тойоты». Порог системы соответствует разнице 0,1 секунды на условном минутном круге. Однако «Суперкары» подчёркивают, что это не обычный «баланс»: статистика может запустить расследование, но изменить машину можно только после обнаружения технической причины.

Уравнять точку или уравнять функцию?

По сути «Суперкары» сейчас сталкиваются с классической инженерной ошибкой: можно идеально совместить две системы в одной контрольной точке и обнаружить, что за её пределами они существенно расходятся.

Допустим, на стенде получено:

P_Ford(101 кПа) ≈ P_GM(101 кПа)

Из этого вовсе не следует:

f(P_Ford(p)) ≈ f(P_GM(p))

для любого другого давления p.

Чтобы автомобили действительно оставались равными на разных трассах, надо уравнивать уже не только мощность, но хотя бы приблизительно и её чувствительность к внешним условиям:

dP/dp

И желательно не одним числом, а по всему рабочему диапазону оборотов.

Причём в 2026 году задача стала ещё неприятнее. Раньше требовалось согласовать два двигателя. Теперь появился третий. 5,2-литровая «Тойота» конструктивно ближе к «Форду» наличием четырёх распредвалов, но вовсе не обязана повторять его барометрическую характеристику. Её двигатель пока вообще продолжает развиваться, а после Ипсвича вдобавок пришлось разбираться с разрушением подшипника.

Инженеры-то разберутся. А вот что делать толкачам сего действа? Перетерпеть временное падение паритета или запускать свои руки под капот машин глубже обычного? Да, в Ипсвиче «Форды» разгромили соперников, но «Батерст» - гонка другого уровня, и подобный разгром (но уже в обратную сторону) будет вспоминаться гораздо дольше.

• Вперёд >