Для начала стоит отметить, что крупнейшие мировые производители двигателей, рассматривают деятельность в Формуле-1, как испытательный полигон для своего автомобильного бизнеса в целом. Обычно инженеры, работающие на Формулу-1, передают собранные данные о поведении материалов в жесточайших условиях Формулы-1 своим коллегам из отделения дорожных автомобилей. Главенствующим соображением при выборе материалов для Формулы-1 является соотношение "вес-жесткость-прочность". Поиск критического равновесия между минимальным весом, максимальной жесткостью и высокой прочностью - это фундамент оптимального дизайна двигателя. Каждый тип материала тщательно отбирается в соответствии с требованиями, предъявляемыми к соответствующей детали.
Будущее и дорожных автомобилей, и болидов Формулы-1 зависит от внедрения новых и исследования уже знакомых материалов. Производители имеют целые группы инженеров, занимающихся исследованием новых материалов в рамках проектов Формулы-1. И реальные инвестиции в это направление подчеркивают важность исследований области применения новых материалов.
Основными материалами, используемыми в двигателях Формулы-1, являются алюминиевые магниевые, титановые и стальные сплавы, хотя в отдельных случаях могут применяться и другие, например, керамика и углеволокно.
Алюминий - наиболее распространенный материал благодаря его жесткости. Поэтому из него делают главные элементы двигателя, например, головки цилиндров, блок цилиндров, поршни. Многие из этих компонентов производятся из специальных алюминиевых сплавов, например Metal Matrix Composite (MMC), который только начал появляться в Формуле-1. Дополнительным плюсом в использовании алюминия является его высокая теплопроводность. В результате этого тепло, создаваемое внутри двигателя, быстро отводится наружу и эффективно рассеивается.
Магний легче алюминия, но его жесткость ниже, так что он используется в таких частях как оболочки кулачков. Шатуны сделаны из титана, а некоторые части производят из valvetrain. Хотя эти материалы тяжелее алюминия, но гораздо жестче. Из стали (в состав которой входят различные количества никеля и хрома) делают коленчатый вал, поскольку на этот узел воздействует огромная энергия, а значит, требуется высокий уровень прочности. Углеволокно (карбоновое волокно), широко применяемое при изготовлении шасси, в производстве двигателя почти не участвует. Но его все же можно увидеть, например в качестве оболочки пружин.
Низкий вес и изоляционные свойства керамики представляют широкий интерес для применения, однако недостаточная прочность пока ограничивают ее использование в двигателях Формулы-1. Некоторые производители применяют ее как покрытие впускных клапанов, чтобы предотвратить теплопередачу от выхлопных газов к головкам цилиндра. В некоторых командах из керамики сделаны выхлопные трубы. Сама система выхлопа сделана из инконеля, специального сплава никеля, цинка и хрома, который применяется в авиационных двигателях. Это очень тонкий и легкий металл, но выдерживающий высокие температуры, порядка 800-900 градусов. Он с легкостью выдерживает режимы быстрого нагрева и охлаждения, свойственные работе системы выхлопа болида Формулы-1.
Современные технологии позволили инженерам-мотористам добиться увеличения ресурса работы гоночного двигателя Формулы-1, при этом минимально пожертвовав в потере мощности. Современные двигатели могут развивать более 22 000 оборотов в минуту с мощностью до 950 лошадиных сил.
© redracerrr
