به گزارش خبرگزاری خبرآنلاین، خودروهای فرمول یک پیشرفتهترین ماشینهای مسابقهای جهان به شمار میآیند. خودروهایی که نتیجه ترکیب فناوریهای پیچیده، مهندسی دقیق و سالها توسعه در بالاترین سطح ورزشهای موتوری هستند. با این حال، تیمها در طراحی و توسعهٔ این خودروها آزادی نامحدود ندارند.
به نقل از اسب بخار، تمام جزئیات فنی باید در چارچوب قوانین سختگیرانهای قرار بگیرد که توسط فدراسیون بینالمللی اتومبیلرانی (FIA) تعیین شده است. این مقررات دامنهٔ وسیعی از موضوعات، از ابعاد و وزن خودرو گرفته تا استانداردهای ایمنی، آیرودینامیک و ساختار پیشرانه را در بر میگیرد.
یکی از حوزههایی که بیشترین محدودیتهای قانونی را دارد، سیستم قوای محرکه است. فرمول یک از سال ۲۰۱۴ مسیر تازهای را در پیش گرفت و موتورهای سنتی را کنار گذاشت تا از پیشرانههای هیبریدی پیشرفته استفاده کند. هدف از این تحول، افزایش بازدهی انرژی و کاهش مصرف سوخت در شرایطی بود که توجه جهانی به مسائل زیست محیطی بیش از گذشته افزایش یافته بود.
در چارچوب قوانین جدید، ساختار پاوریونیت خودروهای فرمول یک به مجموعهای پیچیده از فناوریهای مکانیکی و الکتریکی تبدیل شد. این سیستم شامل یک موتور ۱٫۶ لیتری V۶ توربوشارژ به همراه دو سامانهٔ بازیابی انرژی و دو موتور الکتریکی با نامهای MGU‑K و MGU‑H است. علاوه بر این، فیا محدودیتهای مشخصی نیز برای میزان سوخت قابل استفاده در مسابقه تعیین کرده است.
طبق قوانین، هر خودرو در ابتدای مسابقه حداکثر میتواند ۱۱۰ کیلوگرم سوخت (حدود ۱۴۰ لیتر) حمل کند. همچنین نرخ جریان سوخت که وارد موتور میشود نباید از ۱۰۰ کیلوگرم در ساعت بیشتر باشد. از آنجا که سوختگیری در طول مسابقه سالهاست ممنوع شده، این ارقام در عمل سقف مصرف سوخت یک خودرو در طول مسابقه را تعیین میکنند. با این حال، در عمل عوامل مختلفی وجود دارند که باعث میشوند میزان مصرف واقعی کمی متفاوت باشد.
آغاز عصر هیبریدی در فرمول یک
استفاده از فناوریهای هیبریدی در فرمول یک پیش از سال ۲۰۱۴ نیز آغاز شده بود. در سال ۲۰۱۱ سیستم بازیابی انرژی جنبشی (KERS) معرفی شد که به خودروها اجازه میداد بخشی از انرژی حاصل از ترمزگیری را ذخیره کرده و هنگام شتابگیری دوباره از آن استفاده کنند. با این حال، این سیستم بیشتر برای افزایش عملکرد خودرو به کار میرفت و هدف اصلی آن کاهش مصرف سوخت نبود.
تا پیش از تغییر قوانین، خودروهای فرمول یک از موتورهای ۲٫۴ لیتری V۸ استفاده میکردند که به سیستم سادهٔ KERS مجهز بودند و در مجموع حدود ۸۵۰ اسب بخار قدرت تولید میکردند. با معرفی نسل جدید پیشرانهها، موتورهای V۶ هیبریدی جایگزین آنها شدند. این پیشرانهها اکنون در مجموع حدود ۱۰۰۰ اسب بخار قدرت تولید میکنند، در حالی که مصرف سوخت آنها در طول مسابقه تقریباً یکسوم کمتر از نسل قبلی است.
قلب این سیستم یک موتور ۱.۶ لیتری V۶ توربوشارژ است که حدود ۸۴۰ اسب بخار قدرت تولید میکند و بخش باقیماندهٔ توان خروجی توسط سامانههای الکتریکی تأمین میشود.
در این میان، هر یک از اجزای هیبریدی نقش مشخصی دارند. MGU‑H انرژی موجود در گازهای داغ خروجی توربوشارژر را بازیابی کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این انرژی میتواند برای به حرکت درآوردن توربو استفاده شود و در نتیجه تأخیر توربو به حداقل برسد. در سوی دیگر، MGU‑K انرژی از دست رفته هنگام ترمزگیری را بازیابی کرده و در باتری ذخیره میکند تا هنگام شتابگیری دوباره به خودرو بازگردانده شود. این سامانهها در کنار هم نقش مهمی در افزایش بازدهی کلی سیستم پیشرانه دارند.
چگونه تیمها مصرف سوخت را مدیریت میکنند؟
در فرمول یک، اختلاف عملکرد میان تیمها بسیار ناچیز است و گاهی تنها چند صدم ثانیه میتواند سرنوشت یک مسابقه را تغییر دهد. به همین دلیل تیمها برای بهینهسازی تمام جزئیات عملکرد خودرو تلاش میکنند و مدیریت مصرف سوخت یکی از مهمترین بخشهای این فرآیند به شمار میآید.
هرچند قوانین اجازهٔ حمل حداکثر ۱۱۰ کیلوگرم سوخت را میدهند، اما تیمها معمولاً باک خودرو را کاملاً پر نمیکنند. مهندسان با استفاده از دادههای شبیهسازی و تحلیلهای دقیق محاسبه میکنند که خودرو برای طی کردن مسافت مسابقه دقیقاً به چه مقدار سوخت نیاز دارد. علاوه بر این، در پایان مسابقه باید حداقل یک لیتر سوخت در باک باقی بماند تا فیا بتواند برای بررسیهای فنی از آن نمونهبرداری کند.
البته تعیین مقدار سوخت مورد نیاز تنها بر اساس میانگین مصرف انجام نمیشود. تیمها عوامل متعددی را در محاسبات خود در نظر میگیرند؛ از جمله احتمال ورود خودروی ایمنی (Safety Car)، شرایط آبوهوایی و همچنین استراتژی رانندگی موسوم به Lift & Coast که در آن راننده پیش از رسیدن به پیچ، زودتر پدال گاز را رها میکند تا مصرف سوخت کاهش یابد.
در یک مسابقهٔ استاندارد فرمول یک با مسافت تقریبی ۳۰۵ کیلومتر، یک خودرو معمولاً بین ۹۵ تا ۱۱۰ کیلوگرم سوخت مصرف میکند که معادل حدود ۱۲۰ تا ۱۴۰ لیتر بنزین است. با توجه به قدرت، سرعت و پیچیدگی فنی این خودروها، چنین سطحی از بهرهوری نشاندهندهٔ پیشرفت چشمگیر مهندسی در عصر جدید فرمول یک است؛ جایی که عملکرد بالا و مصرف بهینه انرژی همزمان در کنار یکدیگر قرار گرفتهاند.
۵۸۳۲۲
نظر شما