Porsche 919 Hybrid Evo. Передвижная выставка достижений автопрома

«Автоспорт должен быть именно таким. Экстремальным. На пределе возможностей», — Стефан Митас, главный гоночный инженер команды Porsche.

После трех подряд побед в «24 часах Ле-Мана» и такого же количества чемпионских титулов, как в личном, так и в командном зачетах, в Porsche решили свернуть свою программу в классе спортпрототипов Чемпионата мира по гонкам на выносливость (WEC) и не участвовать в супер-сезоне 2018/2019. Тем не менее, отправлять в музей Porsche 919 Hybrid не стали, а устроили самой успешной машине своего времени прощальные гастроли – мировое турне, в ходе которого он прокатился по улицам Нью-Йорка, Шанхая, Парижа и других мегаполисов, побывал на фестивалях в Гудвуде, на Лагуна-Секе и Брэндс-Хэтче, заочно посоревновался с болидом Формулы-1 на Спа-Франкоршаме, а кульминацией программы стал новый рекорд на «Северной петле» Нюрбургринга.

«Разве может быть лучший способ отдать дань уважения ультра-успешному Porsche 919 Hybrid, а главное, команде которая создала его, чем демонстрация максимальных возможностей в духе того, как Porsche и Penske сделали это в 1975 году?» – говорит руководитель гоночной команды Porsche LMP1 Андреас Зайдль, отсылающий нас к рекорду скорости Марка Донохью – 335,92 км/час на замкнутом кольце суперспидвея Талладеги, которые он установил на 1500-сильном Porsche 917/30 команды Роджера Пенске после закрытия Can-Am.

В Спа и Нюрбургринге Porsche использовали модернизированную версию прототипа 919 Hybrid Evo, созданную за пределами жестких рамок технических требований WEC. Различия между двумя версиями одного автомобиля видны невооруженным взглядом и направлены на увеличение мощности и прижимной силы при уменьшении массы и лобового сопротивления.

В основу Porsche 919 Hybrid Evo легло шасси #1704, на котором Нил Яни, Андре Лоттерер и Ник Тенди выступали в «24 часах Ле-Мана» ’17.

Стефен Митас: «С проектом 919 Evo сбылись мечты инженеров, которые разрабатывали, улучшали и готовили к гонкам машину на протяжении четырех лет, у этих ребят сложились очень близкие отношения с ней. Независимо от того, насколько успешным был 919 Hybrid, все мы знали, что он никогда не демонстрировал весь свой потенциал».

Самой интересной частью и основным предметом гордости создателей 919-го является силовая гибридная установка с V-образным (90°) 4-цилиндровым бензиновым двигателем рабочим объемом 2000 см³ с непосредственным впрыском топлива и турбонагнетателем Garrett, системой KERS на передней оси и тепловым ERS. ДВС является частью силовой структуры, имеет систему смазки с сухим картером, блок цилиндров и головки, выполненные из алюминиевого сплава. В газораспределительном механизме использованы шестерни и привычные для гражданского автомобилестроения витые пружины. Шатуны поставляет фирма Pankl, система впрыска топлива и управления – Bosch, топлива и масла – Mobil-1. Силовая установка разрабатывалась под требования регламента, вступавшего в силу в 2014 году, которые были направлены на максимальную энергоэффективность.

«Мы хотели построить минимально возможный двигатель, который только можно было использовать, и мы верили, что это 2-литровый V4, – поясняет инженер Porsche Motorsport Кристиан Эйфриг. – V-образная конфигурация – это естественный выбор в плане компоновки и жесткости конструкции; рядный двигатель (более длинный и узкий) потребовал бы дополнительного подрамника для увеличения жесткости. Это было не так уж и критично, если рассматривать двигатель в отдельности, но для машины в целом – это правильный выбор». Кроме того, V4 позволил уменьшить количество движущихся частей и подшипников по сравнению с V6 и V8, а вместе с тем и потери на трение.

Создатели 919 Hybrid называют этот V4 самым совершенным двигателем в истории Porsche. Его термодинамический КПД равен 44%.

Изначально инженеры Porsche проектировали двигатель в расчете на классический порядок работы цилиндров, но после испытаний перешли на широко применяемую в гоночных и спортивных мотоциклетных моторах схему с практически одновременными вспышками в каждой паре цилиндров, так называемую Big Bang («Большой взрыв»). Примечательно, что это было сделано вовсе не для увеличения мощности двигателя. Оказалось, что резонансные вибрации V4 оказывают влияние на заднюю подвеску, а это, в свою очередь сказывалось на самочувствии гонщиков, которые жаловались на проблемы с дыханием, зрением и головокружение. Практически одновременные вспышки потребовали перепроектирования выпускного коллектора, который получил ассиметричные трубы подвода отработанных газов к турбине для уравновешивания их импульсов.

В Porsche использовали один турбонагнетатель Garrett DualBoost, расположив его в развале блока. Его отличает осевая турбина (в гражданском автомобилестроении применяются радиальные) и двухстороннее компрессорное колесо небольшого диаметра, позволяющее уменьшить инерцию. Турбокомпрессор работает параллельно с турбогенератором системы ERS, который электроника позволяет использовать в качестве замены традиционных перепускных клапанов, изменяя шаг лопаток турбины в зависимости от давления наддува. «Мы по-прежнему используем перепускной клапан, но скорее для повышения отказоустойчивости системы, – поясняет Эйфриг. – Большую часть времени эту функцию берет на себя ERS, но в случае отказа системы мы можем полностью перейти на перепускной клапан. Так же клапан может использоваться при полном заряде батарей для снижения нагрузки на генератор. Мы можем в комплексе использовать и то, и другое без какого-либо влияния на двигатель, но нашей главной задачей по-прежнему является обеспечение оптимального давления наддува».

Слева – плотность компоновки и обилие горячих труб и механизмов сделали обеспечение эффективного охлаждения одной из самых сложных задач при проектировании 919 Hybrid; справа вверху – модуль системы ERS в сборе и по отдельности; справа внизу – коленчатый вал в сборе с шатунами и поршнями.

Конструкторы не стали применять мотор-генераторную установку (MGU), которые используются в Формуле-1 и способны как накапливать энергию, так и отдавать ее на вал турбокомпрессора для исключения эффекта турбо-ямы. Эйфриг: «Если бы мы использовали большую турбину, нам бы пришлось думать о снижении эффекта турбо-ямы, но с нашей конфигурацией такой проблемы просто нет. К тому же, не стоит забывать, что добавив электродвигатель к турбо, мы бы увеличили инерцию, что негативно сказалось бы на скорости отклика».

919-й можно считать полноприводным прототипом, хотя сами создатели предпочитают называть его заднеприводным с временно подключаемой передней осью в режиме максимального ускорения (Boost). Если задние колеса связаны с двигателем по привычной схеме с самоблокирующимся дифференциалом, секвентальной семиступеначатой коробкой передач с гидравлическим приводом переключения, и сухого сцепления, то передние приводятся мотор-генератором системы KERS через одноступенчатый редуктор. Изначально все три заводских команды, выступавшие в сезоне 2014 года, пошли своим путем в вопросе накопления энергии: в Audi использовали маховик, в Toyota – суперконденсаторы, а в Вайссахе остановили свой выбор на охлаждаемых жидкостью литий-ионных батареях, которые были созданы эксклюзивным партнером – бостонской фирмой A123. В электрической части гибридной системы используется напряжение в 800 В, что ускоряет время, как зарядки, так и отдачи энергии.

С момента дебюта силовая установка непрерывно эволюционировала. Например, в последний сезон участия команды Porsche в LMP1 инженеры внедрили позаимствованную из Ф-1 систему реактивного зажигания – вокруг свечи зажигания была выполнена предкамера, в которой начинается процесс горения, далее распространяющийся по остальной камере сгорания. Уже ко второму сезону удалось добиться прироста максимальной мощности бензинового двигателя с 500 до 535 л.с., а гибридной составляющей – с 250 до 370 л.с. В 2016 году после ужесточения норм по допустимому количеству топлива на круг гонки мощность ДВС вернулась на отметку в 500 л.с., но отдача MGU возросла до 400 л.с. Освободившись от жестких рамок технического регламента, бензиновый двигатель оказался способен выдать 720 л.с., а мотор-генератор – 440 л.с. Таким образом суммарная мощность силовой установки при полной отдаче достигла внушительных 1160 л.с. При этом Кристиан Эйфриг уверяет, что вся механическая часть мотора осталась прежней, а увеличения мощности удалось добиться исключительно за счет иной программы управления.

Кинетический мотор-генератор, установленный на передней оси, и тепловой турбогенератор, установленный на двигателе, запасают энергию в общий блок батарей. Эта энергия может быть использована только для вращения передних колес при ускорении.

В основу шасси Porsche 919 Hybrid, как и полагается высокотехнологичному прототипу, лег монокок из углепластика и композитных сотовых панелей. С 2015 года Porsche перешли на использование цельного монокока, созданного совместно со специалистами Capricorn взамен применяемого ранее двухсоставного. Машина имела два вида аэродинамического обвеса – для трасс, где более важно низкое лобовое сопротивление (Ле-Мана, в первую очередь) и для трасс, где упор делается на высокую прижимную силу. Если для версии Evo мотористы ограничились программным увеличением давления наддува, количества подаваемого топлива и снятием ограничения с частоты вращения ERS (по правилам оно не должно было превышать 120000 об/мин), то их коллегам, отвечающим за шасси, пришлось создать абсолютно новый аэродинамический обвес и усилить подвеску под возросшую прижимную силу.

Оливье Шампенуа, тест-инженер Porsche: «Будучи ограниченными в сроках, мы не могли себе позволить воплощение самых сумасшедших идей, но мы выбрали несколько ключевых зон, которые окажут наибольшее влияние на эффективность автомобиля. Преимущественно, разработка велась при помощи систем CAD и симулятора».

Подвеска – наиболее секретная часть Porsche 919 Hybrid. Слева вверху – передняя подвеска; слева внизу – рисунок из патента Porsche; справа – задняя подвеска.

Схема независимой подвески на двойных поперечных рычагах с толкателями с момента своего дебюта привлекает внимание необычным решением, в котором используется только по одному горизонтальному амортизатору настраиваемой жесткости и по одному узлу со сдвоенными пружинами для каждой оси. На Evo-версии была внедрена система активной блокировки наклонных тяг.

«Мы поставили цель добиться увеличения прижимной силы при одновременном уменьшении лобового сопротивления, – комментирует Стефен Митас. – Мы понимали, что одновременно добиться и того, и другого можно используя концепцию активной аэродинамики». Porsche 919 Hybrid Evo имеет увеличенное по площади и отнесенное назад антикрыло, более обтекаемый носовой обтекатель, увеличенные передний и задний диффузор, а так же системы DRS спереди и сзади. «Важно понимать, — продолжает Митас, — что передние активные аэродинамические элементы не снижают сопротивление воздуха, а служат для обеспечения аэродинамического баланса при активации DRS заднего антикрыла».

Porsche 919 Hybrid Evo позволял проходить Eau Rouge с активированной системой DRS и достигать скорости в 359 км/ч к конце прямой Kemmel.

Еще одно отличие Evo-версии – жесткие боковые шторки фиксированной высоты, призванные усилить граунд-эффект. Митас: «Шторки позволяют добиться значительного прироста прижимной силы при минимальном влиянии на лобовое сопротивление. Кроме того они помогают перенести центр давлений вперед. Мы предполагали использовать шторки скользящего типа, но это потребовало бы пересмотра дизайна боковых понтонов, что выходило за рамки нашего проекта, как с концептуальной точки зрения, так и с финансовой. Мы экспериментировали с плавающими и мягкими шторками. Оба типа давали существенную прибавку в аэродинамической эффективности машины, но мы не могли добиться их надежной и безопасной работы в столь короткие сроки». В итоге, прижимная сила Porsche 919 Hybrid Evo возросла на 53% по сравнению с гоночной версией, а общая аэродинамическая эффективность – на 66%. К тому же отказ от пневматических домкратов, фар, системы кондиционирования и многих датчиков позволил сэкономить 39 кг, что снизило массу прототипа до 849 кг.

Как и другие гибридные прототипы, 919-й оснащен трекшн-контролем и тормозной системой brake-by-wire, позволяющей эффективно использовать систему рекуперации – установленная на передней оси мотор-генераторная установка запасает энергию при торможениях. Версия Evo получила последнюю разработку Porsche в этой области, которая должна была быть использована в гонках с 2018 года, если бы компания не покинула категорию LMP1. Речь идет о системе brake-by-wire, позволяющей создавать индивидуальное тормозное усилие на каждое из четырех колес, в том числе и в поворотах. «Это очень сильный инструмент, позволяющий контролировать курсовую устойчивость в широком диапазоне, — поясняет Митас, — от улучшения стабильности и баланса автомобиля до фундаментального увеличения производительности и, что особенно важно, он позволяет управлять автомобилем более подсознательно и лучше чувствовать его на пределе».

Проект 919 Evo не был бы осуществлен без поддержки технических партнеров. Michelin подготовили специальные мягкие составы сликов, рассчитанные на возросшую прижимную силу, а вот масла, по словам технологического менеджера спортивного отдела ExxonMobil Дэвида Цурусаки, «не отличаются от тех, что залиты в припаркованный возле вашего дома Boxster».

Перегрузки в поворотах Спа-Франкоршам достигали 5g.

В начале апреля Porsche Motorsport привезли 919 Evo Hybrid на трехдневную сессию в Спа, в ходе которой Нилу Яни предстояло замахнуться на прошлогоднее время поул-позиции Гран При Бельгии – 1’42.553, установленное Льюисом Хэмилтоном за рулем Mercedes-AMG W08 Hybrid. Андреас Зайдль: «Время на круге Формулы-1 всегда было нашей целью. Мы хотели продемонстрировать возможности 919 Hybrid Evo на трассе, где проходят гонки и Ф-1 и WEC. Из всех подобных трасс Спа-Франкоршам является наиболее сложным вызовом для 919 Hybrid. Поэтому мы его и выбрали – чем сложнее вызов, тем больше удовлетворения получит команда».

На третий день Яни с возложенной на него задачей справился — 1’41.770. Это оказалось не только на 0,783 сек. быстрее, чем время Хэмилтона, но и более, чем на 12 сек. лучше прошлогоднего поула самого швейцарца на обычном 919 Hybrid. По ходу 7-километрового круга MGU произвел 8,49 МДж энергии против 6,37 МДж во время прошлогоднего этапа. «Porsche 919 Evo просто невероятен! Определенно, это быстрейшая машина, на которой мне доводилось ездить, – делился впечатлениями Нил Яни. – Уровень сцепления с асфальтом стал для меня открытием, прежде я не мог такое даже представить. Мы сделали пробные заезды в первый день, во второй поработали над настройками, а уже во второй попытке третьего дня я установил этот результат. Причем условия были далеко не идеальными, так как на асфальте отсутствовал слой отработанной резины, ведь кроме нас на трассе никто не работал».

Были анонсированы показательные заезды Porsche 919 Hybrid Evo на различных фестивалях, но по поводу дальнейших планов по установке рекордов Зайдль отвечал расплывчато: «Мы думаем над этим. У нас ограниченное количество запчастей, созданных специально для Evo-версии, поэтому мы должны тщательно все рассчитать. У нас есть кое-какие планы по поводу рекордных заездов, но пока ничего конкретного».

Встреча поколений: Porsche 956C под управлением Ханса-Йоахима Штука и Porsche 919 Hybrid Evo, ведомый Тимо Бернардом.

Однако, показательный заезд по «Северной петле» перед «24 часами Нюрбургринга» бок о бок с тем самым Porsche 956 в мае возобновил спекуляции на эту тему в фанатской среде. Когда же в июне месяце двукратный победитель «24 часов Ле-Мана» и семикратный победитель «24 часов Нюрбургринга» Тимо Бернард провел на «Нордшляйфе» тестовую сессию на 919 Evo, завеса тайны открылась – в Porsche намерены побить, казалось бы, вечный рекорд Штефана Беллофа, установленный им в далеком 1983 году – 6’11.13. За все эти годы ни одна гоночная команда не решилась выставить на Нюрбургринг машину, реально способную проехать быстрее, что еще больше укрепляло культовый статус рекорда Беллофа. Довольно символично, что именно Porsche первыми решились на такой шаг. Вряд ли у кого-то были сомнения, что прототип на современной резине с почти вдвое большей мощностью и почти таким же преимуществом по части прижимной силы при примерно той же массе окажется быстрее. Главный вопрос – на сколько быстрее?

Не знал ответа и сам Бернард: «Это место особенное. Здесь очень легко переступить грань и поплатиться за это очень серьезными последствиями. На этой машине вы не можете атаковать как, скажем, в Спа. Я держался подальше от поребриков, поэтому траектория отличается от привычной. Если у меня получится сделать чистый круг, то это будет рекорд, но насколько это будет быстрее я не знаю. Секция от Hohe Acht до Pflanzgarten 2 будет наиболее сложной. Скорость просто огромная и там есть только одна траектория».

329 км/ч в Fuchsröhre, 278 км/ч на Pflanzgarten и максимальные 369 км/ч на прямой Döttinger.

День Икс настал 29 июня. С первой же попытки был установлен новый рекорд – 5’31. «Это очень приятный результат, но ведь он даже толком не разогрелся», – прокомментировал результат Стефен Митас. После остановки в боксах Тимо отправился на вторую зачетную попытку – 5’24.375. Этим временем была довольна вся команда, кроме самого Бернарда. Еще одна попытка – 5’19.546! «Я могу сказать, что это не было похоже на прогулку по парку!» — первое впечатление вернувшегося в гараж гонщика. Осознав произошедшее, Тимо Бернард дал более развернутый комментарий: «Это великий день для меня и для всей команды – вишенка на торте программы Porsche 919 Hybrid. Благодаря прижимной силе я мог проходить в полный газ участки, где раньше даже не мог себе такое представить. Я был близко знаком с «Нордшляйфе», но сегодня я узнал её по-новому».

В сентябре Porsche 919 Evo совершил заезды еще на двух трассах – британском Брэндс-Хэтче и калифорнийской Лагуна-Секе. Ник Тэнди не дотянулся всего 0,1 сек. до рекорда трассы в короткой Indy-конфигурации, установленного Скотом Мэнселлом за рулем Benetton B197 в 2004 году в ходе этапа серии EuroBoss. Правда, оказалось, что на машине была установлена демонстрационная изношенная резина, а не специальные секретные слики Michelin. На Лагуна-Секе 919-й провел три дня в ходе фестиваля Porsche Rennsport Reunion, но единственным результатом, который был объявлен широкой общественности, стало время новозеландца Эрла Бамбера, который впервые сел за руль Evo-версии. 1’07, показанные Бамбером, оказались более чем на секунду хуже рекорда трассы – 1’05.786, установленного Марком Жене на болиде Формулы-1 Ferrari F2003-GA в 2012 году. Почему в Porsche, несмотря на все ожидания фанатов, не захотели (или может быть, не смогли) поставить еще один рекорд на одной из самых известных трасс Северной Америки – вопрос открытый.

Рекорд 919 Evo на Спа-Франкоршам продержался чуть более полугода и был побит Себастьяном Феттелем на Ferrari SF71H в квалификации Гран При Бельгии этого года – 1’41.501. Случилось это более, чем предсказуемо: во-первых, в этом году Pirelli привозит на каждый этап более мягкие шины, а во-вторых, прогресс в Формуле-1 движется быстрее, чем в какой-либо другой гоночной серии – болиды становятся быстрее не просто год от года, а от гонки к гонке. Другое дело Нюрбургринг, где у Тимо Бернарда и Porsche 919 Hybrid Evo есть все шансы остаться на вершине надолго – желающих посоревноваться с самым быстрым Porsche на «Северной петле» пока не видно.

Есть новый рекорд «Северной петли» Нюрбургринга! На переднем плане Стефан Митас, Андреас Зайдль и Тимо Бернард.

При подготовке статьи использованы иллюстрации из журналов Race Tech и Motor Sport, а так же следующих ресурсов сети Интернет: porsche.com, flickr.com, twitter.com, getdrawings.com, f1technical.net.

Это может быть интересно:
Безумству храбрых поём мы песню. «Северная петля» Нюрбургринга за 6’11.13
Ле-Ман 2018. Найдется ли Давид на японского Голиафа?
Техника Ф-1 2017. Шасси
Техника Ф-1 2017. Силовые установки
Porsche 911 GT1. Суперкар для победы в Ле-Мане или болид с кольца Сартэ на дорогах общего пользования
Audi R10 TDI. Пока не грянул Дизельгейт…

Источник: drive2.ru

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Чтобы иметь возможность оставлять комментарии, вы должны войти.