فرمول یک ایران – انقلابی که در قوانین فرمول یک سال ۲۰۱۷ انجام گرفت ممکن است روی آیرودینامیک خودرو ها تاکید داشته باشد، اما تغییرات بنیادی زیادی که در تایر و بدنه صورت گرفت، بر روی پاوریونیت ۱٫۶ لیتری V6 که در سال ۲۰۱۴ معرفی شد، تاثیر خواهد داشت. آنچه در ادامه خواهد آمد دلیل این تاثیر را توضیح می دهد.

 

ّF1-2017 power unit

 

تخت گاز، بیشتر از گذشته

در جهت هرچه جذابتر شدن فرمول یک، به تیمها درخواستِ معرفی خودرویی داده شده است که سریعتر و از لحاظ ظاهری هجومی تر باشد. سایز کف و دیفیوزر خودرو ها افزایش می یابد درحالیکه بالهای جلو و عقب نیز بزرگتر می شوند. اما این به این معنی نیست که پاور یونیت اهمیت کمتری یافته و در درجه دوم اولویت قرار دارد.

موتورها می بایست خودرو ها را با قدرت بیشتری تغذیه کنند تا بتوان دان فورس را به میزان تقریبی ۲۰ درصد افزایش داد. این درحالیست که متعاقبا باید با نیروی درگ بزرگتری مواجه شوند و در کنار همه اینها الزامات محدودیت های مصرف سوخت که سه سال پیش وضع شدند را برآورده نمایند.

مهندسین موتور اسپورت به پیچها به عنوان بخشهایی از مسیر مسابقه نگاه میکردند که راننده گاز را کم کرده و اقدام به پیچیدن میکند اما با افزایش فزاینده ای که در دان فورس خودرو های فرمول یک بوجود آمده، انتظار میرود رانندگان هنگام عبور از قوس ها، پای خود را روی پدال گاز نگه دارند.

اندی کاول رئیس بخش موتوری مرسدس می گوید:

از آنجاییکه تایرها بزرگترند و مقدار دان فورس بیشتر است، ماشین ها زمان بیشتری از مسابقه را تخت گاز میروند و با توجه به اینکه چسبندگی بسیار زیاد است، در فصل آینده بعضی از پیچ های موجود از لحاظ رفتار مکانیکیِ خودرو، مانند مستقیمی ها خواهند بود. اینکه راننده اکثر اوقات تخته گاز میراند یعنی موتور در بازه زمانی طولانی تری با حداکثر قدرت کار می کند و این یعنی موتورها بیش از بیش با مقوله دوام دست و پنجه نرم خواهند کرد.

بنابراین مسأله ما در سال ۲۰۱۷ بهبود مستمر عمکرد از یک سو و و از سوی دیگر افزایش قابل توجه در دوام موتور است.

 

قابلیت اطمینان، مسأله بنیادی

پاور یونیت ها در سال ۲۰۱۷ متحمل فشارهای بیشتری نسبت به گذشته خواهند بود و این باعث شده مسأله قابلیت اطمینان خودروها اهمیت چشمگیری پیدا کند. به عنوان نمونه در سال ۲۰۱۶ در بارسلونا، راننده ها ۵۰ درصد طول پیست در هر دور را با گازِ تخت طی میکردند. این مقدار در سال ۲۰۱۷ به ۷۰ درصد افزایش می یابد. در کنار این افزایش، تعداد پاور یونیت های مجاز فصل از ۵ عدد به ۴ کاهش یافته است در حالیکه تقویم فصل از لحاظ تعداد مسابقات کاهش چشمگیری ندارد. ( ۲۰ مسابقه به جای ۲۱ مسابقه فصل گذشته )

در گذشته شاهد بودیم تیمها برای اینکه هزینه پنالتی هایی که دریافت میکردند را کاهش دهند، تمام پنالتی ها را به یک مسابقه موکول کرده و به این ترتیب، اثر قوانین وضع شده در این راستا را تا حد قابل توجهی کاهش می دادند. حال که FIA در جهت بستن این راه فرار اقدام نموده است، قابل اطمینان نبودن پاور یونیت، هزینه بسیار سنگین تری را به تیمها تحمیل خواهد کرد. این موضوع اهمیت دوام و مطمئن بودنِ پاور یونیت را در فصلِ پیش رو، مشخص تر می کند. ( در طول هر گرندپری اگر راننده بیش از یکی از قطعات پاوریونیت که شامل پنالتی شده است را معرفی نماید ، فقط آخرین قطعه ی نصب شده می تواند بدون اعمال پنالتی در مسابقه بعدی مورد استفاده قرار گیرد و به ازای مابقی قطعات نصب شده پنالتی تعلق خواهد گرفت. )

علاوه بر اینکه حداکثر قدرت موتور باید در بازه زمانی وسیعتری تامین گردد، موتورهای فرمول یک باید خودروهایی را به حرکت درآورند که در طول زمستان ۲۰ کیلوگرم افزایش وزن داشته اند ( از ۷۰۲ به ۷۲۲ کیلوگرم ). حتی با وجود اینکه وزن سوخت قابل حمل مجاز از ۱۰۰ به ۱۰۵ رسیده است، تیم ها مجبورند برای خنثی کردن تاثیر افزایش نیروی درگ در مسیر مستقیم، مصرف سوخت خودرو را به دقت پیمایش و کنترل نمایند.

اینجاست که به یکی از تضادهای درونی در مقررات جدید برخورد میکنیم .با وجود اینکه رانندگان، ماشین های سریعتری را خواهند راند، همچنان مجبور خواهند بود با تکنیک های مختلف سوخت خودرو را ذخیره و مدیریت کنند. گویی ممنوعیت های وضع شده مانع از آن شده که حداکثر پتانسیل عملکردی بدست آید. تیمها و رانندگانشان در طول سه سال اخیر به مسابقه دادن با وجود محدودیت های سوختی عادت کرده اند اما با وجود اینکه دیفیوزر ها بزرگتر و لاستیکها چسبنده تر شده اند، مدیریت پیشرانه خودرو ها ضروری تر و پیچیده تر شده است.

ّF1-2017 power unit

الزامات ساختاریِ موتور

بیشتر شدن سرعت ماشین ها در پیچها مهندسان فرمول یک را با چالش قابل توجهی مواجه ساخته است.

بار وارد بر موتور هم بیشتر می شود. وقتی خودرو پیچ را با سرعت بالاتری می پیچد، بار خمشی وارد بر شاسی و موتور، و تنش وارد بر مهار بین گیرباکس و کابین راننده افزایش می یابد. همچنین شدت تنش های داخلی در موتور به مقادیر بالاتری خواهد رسید.

تمام ساختار موتور و سیالات درونش باید آمادگی عکس العمل در برابر بارگذاری های شدیدتری را داشته باشند. معمولا مطالعات و بررسی ها روی موتور در حالت سکون انجام می پذیرد، زمانیکه از نیروهای جانبی روی آن خبری نیست. اما وقتی وارد پیچی می شوید که به موتور و همه اجزای آن معادل ۵ برابر شدت جاذبه، نیروی جانبی وارد می کند، حفظ کردن تمام مایعات در موتور و مخزن به هیچ عنوان آسان نخواهد بود.

چسبندگی بالاتری که بواسطه تایرهایی که ۲۵ درصد عریضتر شده اند بدست آمده است باعث خواهد شد طول مسافت ترمزگیری کوتاهتر شود. ترمزگیری کوتاهتر به تعویض دنده های زودتر و ناگهانی تر در هنگام خروج از پیج ها منجر خواهد شد و تمام این سلسله مسائل روی مصرف سوخت پیشرانه تاثیر منفی خواهد گذاشت.

در ضمن بالانس انرژی بین موتور احتراق داخلی (ICE) و بخش های MGH-H و MGU-K نیز دگرگون میگردد.

سر مهندس تیم ردبول در این مورد اینگونه توضیح می دهد:

سیستم بازیابی انرژی (ERS) نیز تغییر می کند. بازه های ترمزگیری کوتاه تر خواهد شد بنابراین انرژی جنبشی کمتری بدست خواهد آمد. ضمنا دوره های تمام گاز (تخت) طولانی تر می شود پس انرژی بیشتری در اگزوز بازیابی می شود. بطور ساده تر رفتار پاور یونیت در بسیاری از پیست ها مشابه رفتار آن در پیست مونزا خواهد بود.

 

ّF1-2017 power unit

 

زمینه ای وسیع تر برای توسعه و پیشرفت، اما به میزانی مشخص و محدود

مقررات و قوانین ۲۰۱۷ همچنین اعلام کرد سیستم توکن های توسعه موتور برای فصل های آتی اجرا نخواهد شد. این سیستم به منظور کنترل و محدود کردن هزینه های ساخت و توسعه پاور یونیت طراحی شد اما در نهایت برای سازندگانی مثل رنو و هوندا که برای کم کردن فاصله شان با سازندگان دیگر تلاش می کردند ایجاد مزاحمت نمود. حال که این سیستم محدود کننده حذف شده است هر دو کمپانی اعلام کرده اند پاوریونیت های ۲۰۱۷ شان بر اساس مفاهیم جدیدی طراحی و ساخته خواهند شد.

ساختار فعلی پاوریونیت، توربوچارجر را بطور سنتی و متعارف روی سیستم مونتاژ می کند. با این استدلال که این چیدمان نتوانست عملکردی که برایش پیش بینی شده بود را در اختیار قرار دهد، مهندسین موتور رنو تصمیم گرفتند روی پاوریونیت جدیدی کار کنند. با وجودی اینکه این طرح هنوز آشکار نشده به نظر میرسد در آن از ساختار توربوی مجزا (split-turbo) که نخستین بار توسط مرسدس معرفی شد استفاده شده است.

مک لارن نیز اخیرا تائید کرد که کمپانی تامین موتورش یعنی هوندا هم فلسفه و مفاهیم طراحی پاوریونیت خود را بازنگری کرده و اطلاعات و آموزه های لازم برای طراحی و ساخت پاور یونیت جدید را بیشتر از دو فصل گذشته بدست آورده است. معماری موتور ۲۰۱۷ هوندا، برای عملکرد بهتر و انعطاف بالاتر برای هماهنگی و پکیج شدن با شاسی، بازسازی شده است.

طرح قبلی هوندا از فلسفه آیرودینامیکی مک لارن که size-zero نام داشت پیروی می کرد. در این طرح، توربو چارجر و MGU-H در وسط فضای V شکل که از چیدمان سیلندرها بوجود آمده بود قرار می گرفت. مشخص شد که توربین سایز مناسب نداشته و قادر به تولید اسب بخار کافی برای ماشین نبوده است. در سال ۲۰۱۶ هوندا توربین بزرگتری را معرفی کرد اما بنظر میرسد برای پاوریونیت جدید توربین بازهم بزرگتری را درنظر گرفته است. همچنین هوندا برای تزریق سوخت از سیستمی مشابه آنچه فراری معرفی میکند استفاده خواهد کرد.

تفاوت محل قرارگیری MGU - H و MGU - K در پاور یونیت های مرسدس ، هوندا ، فراری و رنو

تفاوت محل قرارگیری MGU – H و MGU – K در پاور یونیت های مرسدس ، هوندا ، فراری – رنو

حال که سیستم توکن از قوانین حذف شده است، به محض اینکه اولین پاوریونیت از چهار تای مجاز مورد تایید قرار بگیرد، برنامه توسعه موتور به جریان خواهد افتاد و تامین کنندگان موتور میتوانند بروزرسانی های بزرگتر و موثرتری را معرفی کنند. گفته می شود از سال ۲۰۱۸ تعداد موتورهای مجاز برای یک فصل به ۳ عدد کاهش می یابد بنابراین سازنده گان موتور نباید فرصتی که در سال ۲۰۱۷  در اختیار دارند را از دست بدهند.

نهایتا در جهت نزدیکتر شدن موتورها از نظر عملکردی و ایجاد رقابت نزدیکتر، FIA اعلام کرد برای سال ۲۰۱۷ محدودیت های وزنی، ابعادی و مواد استفاده شده در قطعات پاوریونیت را معرفی خواهد کرد. برای مثال وزن MGU-K باید حداقل ۷ کیلوگرم، MGU-H حداقل ۴ کیلوگرم، هر پیستون ۳۰۰ گرم و میل لنگ ۵٫۳ کیلوگرم باشند. همچنین تیمها در طول فصل می توانند یک بار ضرایب دنده خود را تغییر دهند در حالیکه در گذشته این امکان وجود نداشت.

مقررات امسال بطور حتم در میزان نیروی تولیدی پاوریونیت ها تاثیر خواهد داشت. با این وجود هسته اصلی مقررات جدید، همان موارد آیرودینامیکی و تغییرات در تایرها خواهد بود که در مقالات بعدی به آن پرداخته خواهد شد.

این نوشته را به اشتراک بگذارید:

6 دیدگاه

  1. علی

    7

    1

    با سلام
    اینجوری که من فهمیدم اسما سریعتر می شه ولی تیمها برا صرفه جویی در سوخت و حفظ موتور ناچار به کم کردن فشار هستند واقعا به نظرم یه پارادوکس اینجا به وجود میاد

  2. یوسف

    1

    1

    یه جورایی نباید انتظار تغییر داشت
    بیخود نیست بعضی ها ساکت و آرام نشستن و هیچی نمیگن
    خیالشون راحته چیزی تغییر نکرده

  3. مهرداد

    7

    0

    بسیار عالی
    هیچ وقت به تنش های موتور در پیچ ها و به نیروی جی وارده بر موتور و سیال ها دقت نکرده بودم
    پس کار مهندسین بخش فنی موتور خیلی سخت تر شده با این افزایش نیروی جی و همینطور که گفته شد فشار بیشتر به موتور با افزایش تخت گاز بودن اون
    حال بحث دوام پر رنگ تر میشه
    پاوریونیت مرسدس شاهکاره اما ضعف مهم اون دوامه برعکس موتور رنو که دوام عالی داشت زیر Red Bull RB12
    باید دید این افزایش فشار روی موتور برگ برنده رو برای کدوم تیم رو میکنه
    تصویر مربود به قرار گیری توربوشارژر و واحد های بازیابی انرژی در پاوریونیت های تیم ها خیلی خوب بود
    مرسی که هستین و به اطلاعات فنی من و دیگر دوستان عشق مهندسی مکانیک اضافه میکنین

    • ali911

      5

      1

      بعد حالا جالب اینجا بود پاوریونیت مرسدس تو تستهای زمستانی ۲۰۱۶ قابلیت اطمینانش بیشترین بود. واقعا امسال غیرقابل پیش بینی خواهد بود.

  4. هامون

    5

    0

    چه نگاه هوشمندانه ای به سیر تغییرات در فصول f1.
    سپاس از از نویسنده ی مقاله . لطفا” در ادامه ی نگارش به مهارت های فردی رانندگان و تفاوت ها در نقاط ضعف و قوتشون هم اشاره بفرمایید.

دیدگاه خود را بیان کنید