В болидах Формулы-1 используются специальные смазочные материалы, поставляемые партнерами по производству масел и смазочных материалов. Ни одна команда не использует один и тот же тип масла. Например, Red Bull использует Mobil 1, Ferrari — Shell, а Mercedes — Petronas. Эти масла имеют сложную техническую структуру и предназначены для выполнения определенных функций, таких как охлаждение, смазка и оптимизация производительности в экстремальных условиях.
Роль масла в автомобилях Формулы-1:
- Смазка: Масло образует тонкую плёнку, иногда толщиной всего в микрон, которая предотвращает контакт металла с металлом между движущимися частями, такими как коленчатый вал и поршни, что снижает нагрев и износ.
- Охлаждение: масло циркулирует в двигателе, поглощая тепло от внутренних компонентов и передавая его радиаторам для рассеивания, что помогает поддерживать оптимальную температуру двигателя.
- Производительность: Удельная вязкость и присадки в масле тщательно подобраны таким образом, чтобы обеспечить баланс между надёжностью и повышением производительности за счёт снижения трения.
- Чистота: Масло поддерживает чистоту двигателя, удерживая частицы сажи и другие загрязнения, что помогает сохранить его работоспособность.
Какое масло используется в болидах Формулы-1?
Ни у одной из команд Формулы-1 нет одинакового масла в болидах, поскольку у разных команд Формулы-1 разные партнёры по поставкам масел и смазочных материалов. Команды Формулы-1 смогут использовать высококачественную синтетическую базовую основу для высокоэффективных гоночных масел, которую предлагает каждая компания, производящая масла, прежде чем смешивать различные масла специально для команды.
Для высокоэффективных гоночных масел, таких как те, что используют команды Формулы-1, требуются полностью синтетические базовые масла, поскольку только они могут обеспечить необходимую температурную стабильность и производительность. Полностью синтетические базовые масла также могут быть созданы на молекулярном уровне с учётом различных требований команд Формулы-1.
В последние сезоны стремление FIA к достижению целевых показателей по нулевому содержанию углерода побудило поставщиков смазочных материалов разрабатывать синтетические масла с компонентами биологического происхождения. Эти масла сохраняют термостабильность и низкую летучесть, необходимые для работы двигателя при высоких нагрузках, при одновременном снижении общего воздействия на окружающую среду. Партнеры Формулы-1 по смазочным материалам теперь, по возможности, используют возобновляемые базовые фракции масел, согласовывая свои стратегии развития с целями устойчивого развития спорта.
У каждого производителя масла есть команда по исследованиям и разработкам в области молекулярной инженерии, которая тесно сотрудничает с командой Формулы-1 и постоянно корректирует соотношение синтетической основы и химических присадок, чтобы добиться максимальной эффективности масла. Поскольку давление воздуха и температура на гоночных трассах Формулы-1 меняются в течение сезона, моторное масло обычно разрабатывается с учетом особенностей каждой трассы.
Разработка масел больше не ограничивается тестированием на треке. Партнёры по производству смазочных материалов сотрудничают с командами Формулы-1, используя полномасштабные динамометрические стенды и цифровые среды моделирования для проверки масляных смесей в условиях, приближенных к гоночным. Эти платформы воспроизводят циклы нагрузки, температуры и скачки давления, характерные для реальных гонок, что позволяет инженерам точно настраивать составы ещё до того, как они попадут в двигатель. Некоторые команды используют цифровые модели своих силовых установок, чтобы прогнозировать ухудшение свойств масла и адаптировать стратегии в течение гоночного уикенда.
Одной из областей спорта, которая исторически контролировалась в наименьшей степени, были моторные масла, используемые в болидах Формулы-1. В 2018 году FIA ограничила количество моторного масла, которое можно было сжечь во время гонки, что привело к изменениям. FIA также уточнила, что представляет собой моторное масло для Формулы-1, определив его как «материал, который легко распознать как смазочное вещество».
Наиболее популярной смесью полностью синтетических базовых масел ПАО группы IV с классом вязкости 10W-60 является базовая основа для автомобилей Формулы-1.
Требование к вязкости HTHS (High Temperature/High Shear) выше 3,7 мПа·с обусловлено тем, что двигатели Формулы-1 работают при 15 000 об/мин и температуре 300 °C. Это выше, чем у «обычного» гоночного масла, минимальное давление которого составляет 3,5 мПа·с.
Если вязкость моторного масла слишком низкая, защита от износа будет недостаточной. Это важно, поскольку в течение определённого периода времени в каждом автомобиле можно заменить силовой агрегат лишь несколько раз.
Кроме того, моторное масло с низкой вязкостью будет быстрее подвергаться карбонизации (выгоранию). Команды не могут допустить, чтобы моторное масло слишком быстро выгорало, поскольку Международная автомобильная федерация установила максимальный порог расхода масла для любого силового агрегата — 1,2 литра на 100 километров.
Что особенного в моторном масле F1?
Двигатель Формулы-1 работает при гораздо более высоких температурах и давлении, вращаясь со скоростью 15 000 оборотов в минуту. Чтобы команды могли максимально эффективно использовать каждый силовой агрегат в течение гоночного уикенда, используемое ими моторное масло должно выдерживать такие условия и обеспечивать максимальную защиту от износа.
Команды добиваются этого, добавляя химические вещества в базовую основу своего полностью синтетического высокоэффективного масла. Каждая команда тщательно контролирует соотношение своих секретных добавок. Виды добавок, которые может использовать каждая команда, перечислены в таблице ниже, а также указано, для чего нужна каждая добавка.
- Улучшители индекса вязкости: повышают устойчивость к высоким температурам и суровым условиям
- Присадки, снижающие температуру застывания: понижают температуру застывания масла в холодных условиях
- Противоизносные присадки: предотвращают контакт металла с металлом при экстремальных нагрузках
- Моющие и диспергирующие средства: поддерживают чистоту внутренних деталей двигателя и предотвращают образование нагара
- Ингибиторы окисления: поддерживают стабильность масла при длительных интервалах замены
- Ингибиторы коррозии и ржавчины: предотвращают внутреннюю коррозию, вызванную влагой или конденсатом
- Пеногасители: предотвращают кавитацию и вспенивание масла в высокоскоростных системах
Как моторное масло F1 защищает гибридные системы?
Современные силовые агрегаты Формулы-1 состоят из интегрированных гибридных компонентов, в частности MGU-H (мотор-генератор — тепловой) и MGU-K (мотор-генератор — кинетический). Эти компоненты работают при чрезвычайно высоких температурах и скоростях вращения, при этом MGU-H часто достигает 125 000 оборотов в минуту. Моторное масло не только смазывает поршни и коленчатые валы, но и играет важную роль в охлаждении и изоляции гибридных компонентов.
MGU-Н, установленный на валу турбокомпрессора, особенно чувствителен к термическому разрушению. Масло должно сохранять стабильную вязкость, чтобы предотвратить выход из строя подшипников или нарушение электрической изоляции при постоянных термических нагрузках. MGU-K, соединенный с коленчатым валом через высокоскоростную трансмиссию, также нуждается в постоянной смазке для снижения трения и предотвращения пенообразования во время рекуперации энергии торможения и быстрой разрядки.
Партнеры по производству смазочных материалов разрабатывают специальные составы с повышенной термостабильностью и диэлектрической прочностью для защиты этих систем. Эти присадки должны соответствовать стандартам FIA по химическому составу и не должны влиять на эффективность рекуперации энергии или электропроводность. Любое изменение характеристик масла в течение гоночного уик-энда может привести к необратимому износу гибридной системы или полному отказу.
Сколько масла используется в болидах Формулы-1?
Во время гонки автомобилям Формулы-1 может потребоваться до 5 литров масла. FIA ограничивает расход топлива на уровне 100 кг в час. Следовательно, любое масло, расходуемое двигателем, является добавленным топливом, что повышает мощность двигателя.
Команды уделяют пристальное внимание тому, сколько масла расходует болид Формулы-1. Избыток масла на финише может увеличить вес почти на килограмм за потенциально решающие последние пять кругов. Если в силовом агрегате недостаточно масла, он может выйти из строя и не доехать до финиша. Чтобы финишировать первым, нужно сначала финишировать.
FIA установила ограничение на расход масла любым силовым агрегатом - не более 1,2 литра на 100 км, чтобы усложнить задачу командам. Это составляет 60 мл на каждый круг. В сезоне 2018 года эти ограничения были сокращены вдвое - до 0,6 литра на 100 километров, или около 30 мл на круг. По-прежнему действуют ограничения на количество потребляемого масла.
Команды должны менять вязкость масла от гонки к гонке из-за ограничений по расходу и необходимости гарантировать, что к концу Гран-при масла останется достаточно. Если вязкость слишком высокая, стартовый вес будет больше, а низкая вязкость приведёт к повышенному расходу и увеличит риск нарушения правил FIA по расходу масла.
Лучше ли использовать более густое масло в гонках Формулы-1?
Двигатели болидов Формулы-1 с частотой вращения 15 000 об/мин работают при экстремальных температурах. Любое масло становится более жидким при нагревании. Масло, используемое в двигателях болидов Формулы-1, должно быть более густым, чтобы при нагревании оно по-прежнему могло обеспечивать надлежащее смазывание всех деталей двигателя.
Поскольку в двигателях Формулы-1 используется система сухого картера, масло не плещется в поддоне во время движения автомобиля на высокой скорости. В автомобилях Формулы-1 есть внешний масляный бак, который подает масло в двигатель и другие компоненты, улучшая баланс автомобиля при движении на высокой скорости.
Если масло в болиде Формулы-1 немного разбавлено, его можно сжигать в двигателе в качестве дополнительного топлива, чтобы увеличить мощность. Это практичная стратегия для квалификационных заездов, потому что даже небольшое увеличение мощности может сыграть важную роль. Для самой гонки команды могут перейти на более густое масло. Для квалификационных заездов дополнительный масляный бак должен быть пуст, но для гонки он должен быть заполнен, чтобы можно было легко добавить более густое масло в систему смазки.
Используют ли команды Формулы-1 разное масло для квалификации и гонки?
Команды Формулы-1 часто используют разные стратегии смазывания для квалификаций и гонок, используя в своих интересах правила FIA, которые позволяют заменять предварительно одобренные масла между сессиями. Ключевое отличие заключается в балансе между прямыми характеристиками и долгосрочной надежностью.
Во время квалификационных заездов команды могут использовать масло с меньшей вязкостью, чтобы уменьшить внутреннее трение и увеличить мощность. Поскольку срок службы двигателя не имеет значения во время одного заезда, основное внимание уделяется максимальному увеличению мощности.
Однако гоночные смеси должны выдерживать гораздо более длительные периоды эксплуатации при переменных нагрузках и температурах. Такие масла обычно:
- Особенность более высокая вязкость обеспечивает более надёжную защиту плёнки на протяжении всего Гран-при
- Используйте более прочный пакет присадок для защиты от износа, повышения устойчивости к окислению и термостойкости
- Подбираются в зависимости от условий на трассе, которые влияют на температуру масла и скорость охлаждения
Правила FIA требуют, чтобы все масла для квалификации и гонок были заявлены заранее и одобрены перед использованием. Команды также должны следить за тем, чтобы пробы масла после гонки оставались в пределах утвержденного рецептурного диапазона, допускающего 10%-ный разброс между утвержденными маслами в соответствии с разделом 16.11.3 FIA.
Эта стратегия использования двух видов масла показывает, насколько важна химическая формула смазочных материалов для обеспечения как краткосрочной, так и долгосрочной производительности двигателя в соответствии с ограничениями по сроку службы компонентов в Формуле-1.
Сколько масла может вместить двигатель F1?
В правилах FIA указаны два критерия, ограничивающие объем масла:
Во-первых, это 0,6 литра масла, расходуемого на 100 километров гонки. Чтобы контролировать этот показатель, «FIA должна всегда получать данные об уровне масла в основном масляном баке. Масляный бак, который напрямую соединён с системой подачи масла в двигатель на входе в масляный насос высокого давления, называется основным масляным баком (раздел 5.24.3 регламента FIA 2022 года)».
Второе ограничение касается максимально возможного размера вспомогательного масляного бака (ВМБ). «Суммарный объем ВМБ, включая его соединения с двигателем, не может превышать 2,5 литра. Для управления потоком масла между ВМБ и двигателем требуется соленоид (раздел 5.24.5 регламента FIA 2022 года). При нажатии кнопки «масло» на руле F1 соленоид включается.
Как команды Формулы-1 проверяют моторное масло перед Гран-при?
Перед началом гоночных уикендов каждая команда Формулы-1 тщательно тестирует новые составы масел на динамометрических стендах, чтобы смоделировать реальные условия эксплуатации. Эти испытания на динамометрических стендах воспроизводят тепловые нагрузки, профили оборотов и циклы изменения давления, с которыми силовой агрегат будет сталкиваться в течение гоночного уикенда, без риска поломки на трассе. Это позволяет командам и инженерам по смазочным материалам получать точные данные о поведении масла в конкретных условиях.
Моделирование Dyno помогает определить:
- Сохранение вязкости при длительном воздействии высоких температур
- Устойчивость к сдвигу при высокой нагрузке и частоте вращения
- Контроль зазора между критически важными компонентами двигателя
- Совместимость с гибридными компонентами и уплотнениями
- Скорость испарения, которая влияет на показатели расхода масла
Такое моделирование особенно полезно, когда команды ожидают экстремальных условий, например высоких температур окружающей среды на таких трассах, как Бахрейн или Мехико. Инженеры могут точно настроить состав и утвердить смесь, которая будет использоваться в машине во время свободных заездов, квалификации и гонки.
Прежде чем использовать ту или иную смесь на соревнованиях, ее необходимо отправить на утверждение в FIA. Результаты динамометрических испытаний помогают командам определить, какую смесь следует выдвинуть в соответствии с разделом 16.10.2 Технического регламента FIA.
Как часто в болидах Формулы-1 меняют масло?
Помимо того факта, что автомобили не могут менять или доливать масло в боксах во время гонки, в правилах FIA нет ничего, что ограничивало бы количество раз, когда команда может менять масло в машине Формулы-1 в течение гоночного уик-энда.
У каждой команды есть несколько видов моторных масел, которые можно использовать в течение гоночного уикенда. Однако прежде чем их можно будет использовать на соревнованиях, каждое из этих масел должно пройти тестирование и получить официальное разрешение от FIA. (Раздел 16.10.2 правил FIA на 2022 год).
Для обеспечения соблюдения правил FIA использует процесс химического снятия отпечатков пальцев. Каждая команда должна предоставить эталонный образец каждого одобренного масла, который становится базой для тестирования образцов после гонки. Эти образцы анализируются с помощью газовой хроматографии и других методов химического анализа для выявления любых отклонений. Если образец отличается от утвержденного эталона, команда должна доказать, что разница связана с предварительно утвержденными масляными смесями и находится в пределах 10-процентного порога загрязнения. Эта система не позволяет командам использовать улучшающие характеристики присадки, выходящие за рамки рекомендаций FIA.
Команды используют свободные заезды, чтобы протестировать различные моторные масла в условиях, приближенных к гоночным, прежде чем решить, какое масло будет использовать каждый гонщик во время квалификации и гонки. FIA должна быть уведомлена о том, какое масло команда будет использовать во время гонки. «Каждый участник должен письменно указать тип масла, которое будет использоваться в каждом из его двигателей на протяжении всего соревнования». (Раздел 16.11.1 регламента FIA 2022 года)
Из-за этого вполне возможно, что каждый заезд автомобиля во время первой свободной практики, а в некоторых ситуациях и во время второй, будет выполняться с использованием другой комбинации моторного масла. Это очень частая замена масла за короткий промежуток времени.
Как и следовало ожидать, столь частая замена моторного масла в течение уик-энда Гран-при неизбежно приведет к тому, что небольшое количество остатков одного моторного масла смешается со следующим тестируемым маслом. FIA также признала это и изменила правила, регулирующие проверку моторного масла техническими инспекторами после каждого Гран-при.
Химический состав масла известен как «эталонное моторное масло». Образцы, взятые из каждого автомобиля после каждой гонки, могут быть сравнены с эталоном, когда команда отправляет масло на утверждение в FIA. «Образцы, которые отличаются от эталонного моторного масла в соответствии с требованиями к смешиванию с другими моторными маслами, одобренными FIA для использования командой на соревнованиях, будут считаться соответствующими требованиям при условии, что содержание посторонних масел в образце не превышает 10 %», — заявляет FIA. (Раздел 16.11.3 регламента FIA 2022 года)
Какое масло использует каждая команда Формулы-1?
У каждой команды Формулы-1 есть официальный партнёр по смазочным материалам, который сотрудничает с инженерами команды и предоставляет различные моторные масла, наиболее подходящие для двигателей этой команды при различных температурах окружающей среды.
- Visa Cash App RB: ExxonMobil
- Stake F1 Team Kick Sauber: Petronas
Источник: f1chronicle.com
👍 Лайк и подписка — простой способ сказать «спасибо» и получать больше интересного о Формуле‑1!
