W dzisiejszych czasach, gdy świat przechodzi rewolucję związaną z elektromobilnością, również Formuła 1 musiała dostosować się do nowych realiów. Od sezonu 2014 królowa sportów motorowych wprowadziła radykalne zmiany w przepisach technicznych, które zrewolucjonizowały charakterystykę i konstrukcję współczesnych bolidów. Jedną z kluczowych nowości było wdrożenie jednostek napędowych o układzie hybrydowym. Był to poważny krok w stronę ograniczenia emisji CO2, ale przede wszystkim fascynujące techniczne wyzwanie.
Nowe zasady F1 dotyczące jednostek napędowych
Przepisy wprowadzone w 2014 roku diametralnie zmieniły sposób projektowania i budowy bolidów Formuły 1. Dotyczyło to przede wszystkim jednostek napędowych, które musiały stać się znacznie bardziej efektywne. Zgodnie z nowymi regulacjami, silniki spalinowe V6 turbodoładowane o pojemności 1.6 litra zostały połączone z jednostką ERS (Energy Recovery System) odzyskującą energię podczas hamowania.
Ograniczenie pojemności i liczby cylindrów
Główną zmianą było zredukowanie pojemności silników z 2.4 litra do 1.6 litra oraz liczby cylindrów z 8 do 6 ułożonych w konfiguracji V. Spowodowało to spadek mocy maksymalnej z około 750 KM do 600 KM. Jednocześnie wprowadzono limit przepływu paliwa na poziomie 100 kg/h.
System odzysku energii kinetycznej
Obok silnika spalinowego zamontowano system ERS-K odzyskujący energię kinetyczną podczas hamowania. Składa się on z generatora/silnika elektrycznego, który pełni dwie funkcje. Podczas hamowania zamienia kinetyczną energię ruchu na prąd elektryczny, a podczas przyspieszania wspomaga pracę jednostki spalinowej.
Ograniczenie materiałów i złożoności konstrukcji
Aby ograniczyć koszty i złożoność techniczną, wprowadzono szereg ograniczeń dotyczących materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych. Zakazano m.in. skomplikowanych układów dolotowych czy wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem. Zdefiniowano również maksymalną liczbę przekładni.
Zastosowanie technologii hybrydowej w F1
Wprowadzenie jednostek hybrydowych było prawdziwą rewolucją techniczną w F1. Choć ograniczyło moc maksymalną, otworzyło zupełnie nowe możliwości zwiększania osiągów i strategii na torze. Stało się także fascynującym wyzwaniem inżynieryjnym.
Zwiększenie mocy maksymalnej i sprawności
Układ ERS-K umożliwia chwilowy wzrost mocy o około 160 KM, co przekłada się na lepsze przyspieszenie na prostych. Energia elektryczna jest też wykorzystywana do zasilania układów pokładowych, zwiększając sprawność całego napędu.
Sophisticated energy management strategies
Effective use of the hybrid system requires sophisticated energy management strategies. Teams have to develop complex algorithms to decide when to deploy electric power for maximum performance gain.
Challenges in packaging and cooling
Integrating electric motors and batteries while meeting strict size and weight limits posed challenges in packaging, cooling, and centers of gravity. Teams had to radically rethink their chassis and cooling designs.
Charakterystyka bolidów hybrydowych
Wprowadzenie napędów hybrydowych diametralnie zmieniło charakterystykę i konstrukcję współczesnych bolidów F1. Stały się one znacznie bardziej złożone, a ich projektowanie wymaga zupełnie nowego podejścia.
Zintegrowany układ napędowy
Sercem nowoczesnego bolida F1 jest zintegrowany układ napędowy łączący turbodoładowany silnik spalinowy V6, jednostki ERS-K i ERS-H, akumulator i elektronikę zarządzającą przepływem energii.
Przeprojektowanie aerodynamiki i nadwozia
Konieczność zabudowy dodatkowych podzespołów wymusiła gruntowne przeprojektowanie aerodynamiki i nadwozia. Zmieniły się rozstaw osi, położenie środka ciężkości i rozkład mas.
Ciągła optymalizacja i poszukiwanie rozwiązań
Zespoły nieustannie pracują nad optymalizacją zarządzania energią i temperaturą oraz redukcją masy. Poszukują też innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych np. w zakresie odzysku ciepła odpadowego.
Wpływ na osiągi i strategie wyścigowe
Układy hybrydowe nie tylko zmieniły konstrukcję bolidów, ale też sposób, w jaki są prowadzone na torze. Kierowcy i inżynierowie musieli opracować zupełnie nowe strategie maksymalizujące zalety napędu elektrycznego.
Boost przyspieszenia i walka o pozycję
Dodatkowa moc elektryczna jest wykorzystywana głównie do zwiększania przyspieszenia na prostych, walki o pozycję lub obrony podczas ataku. Kluczowe stało się odpowiednie zarządzanie zapasem energii.
Oszczędność paliwa i tryby silnika
Dzięki energooszczędnym trybom silnika i odzyskowi energii hamowania, bolidy hybrydowe zużywają znacznie mniej paliwa. Pozwala to na agresywniejsze ustawienia jednostki napędowej.
Strategie pit stopów i opony
Układ hybrydowy pozwolił wydłużyć żywotność opon, co wpłynęło na strategie pit stopów. Rzadziej wymieniane opony mogą być bardziej agresywne.
Przyszłość technologii hybrydowej w F1
Choć wdrożenie układów hybrydowych było krokiem milowym, F1 nadal poszukuje rozwiązań na rzecz zrównoważonego rozwoju i neutralności emisyjnej. W planach są dalsze ulepszenia obecnych jednostek oraz nowe źródła napędu.
Wydajniejsze odzyskiwanie energii
Prowadzone są prace nad doskonaleniem odzysku energii hamowania oraz ciepła odpadowego, aby zwiększyć wydajność układu hybrydowego.
Paliwa syntetyczne i ogniwa wodorowe
Testowane są zrównoważone paliwa syntetyczne oraz ogniwa wodorowe. Mogą one zastąpić konwencjonalne paliwa w perspektywie kolejnej dekady.
Formula 1 jako laboratorium technologii
F1 nadal pełni rolę laboratorium nowych technologii, które w przyszłości znajdą zastosowanie w transporcie. Układy hybrydowe to pierwszy krok w stronę zeroemisyjnej mobilności.
Porównanie bolidów różnych zespołów
Mimo wspólnych ram regulaminowych, poszczególne zespoły w unikalny sposób podchodzą do projektowania jednostek hybrydowych. Prowadzi to do znaczących różnic w charakterystyce bolidów liderów stawki.
Mercedes, Red Bull i Ferrari
Czołówka stawki reprezentuje odmienne podejścia - Mercedes stawia na maksymalną moc elektryczną, Red Bull na odzysk energii, a Ferrari na sprawność spalinowej jednostki napędowej.
McLaren, Alpine i AlphaTauri
Środek stawki różni się koncepcją rozmieszczenia elementów układu hybrydowego, co wpływa na masę i rozkład obciążeń. AlphaTauri korzysta z synergii z Hondą.
Alfa Romeo, Haas i Williams
Mniejsze zespoły często korzystają z gotowych rozwiązań dostawców, co ogranicza pole do radykalnych innowacji. Mocniejsze strony to niezawodność i optymalizacja.
Podsumowanie
Wprowadzenie w 2014 roku jednostek hybrydowych było prawdziwą rewolucją techniczną w Formule 1. Choć zmniejszyło moc maksymalną, to otworzyło zupełnie nowe możliwości podnoszenia osiągów i bardziej zrównoważonego rozwoju tego sportu. Układy hybrydowe wymusiły gruntowne zmiany w konstrukcji i charakterystyce bolidów, a także strategiach ich użycia na torze. Dzięki ciągłym udoskonaleniom i poszukiwaniu nowych źródeł energii, hybrydy to dopiero początek drogi F1 do zeroemisyjnej przyszłości.
Tagi
Udostępnij
