TurboFormuła powraca - rewolucja w sezonie 2014

W sezonie 2014 już nie zobaczymy bolidów napędzanych wolnossącymi jednostkami V8. Przechodzą do przeszłości jako mało ekologiczne, mało wydajne i przestarzałe. Brzmi to śmieszne, ale nawet Formuła 1 chce być poprawna i dba o wizerunek. Postrzegana przez niektóre środowiska jako bezsensowne wydawanie pieniędzy na bezsensowne zatruwanie środowiska chce się wpisać w standardy, które dotykają samochodów produkcyjnych. A że Formuła 1 zawsze była też postrzegana jako platforma rozwoju nowoczesnych technologii i pionier w konstruowaniu samochodów to i tym razem postawiono przed nią bardzo wymagające zadanie. Od 2014 roku moc i szybkość przejdą do historii, a ich miejsce zajmie jedno słowo: wydajność. Zapomnijcie o czymś takim jak silnik. Nauczcie się używać pojęcia: jednostka napędowa.

Aby zrozumieć jak wielka rewolucja nas czeka należy najpierw poznać aspekt techniczny tematu. Aby choć liznąć technikę przyszłorocznych jednostek napędowych trzeba zapoznać się z kilkoma pojęciami.

Nie martwcie się, silniki pozostaną i nadal będą napędzane benzyną. To dobra wiadomość dla konserwatystów. Jednak będzie on teraz jedną z części składowych całego zespołu napędowego zbudowanego z kilku części. Od przyszłego roku silniki będą zupełnie nowe. Układ V8 zostanie zastąpiony znanym z lat 80. układem V6 z pojedynczą turbosprężarką. Pojemność skokowa będzie ciut większa niż w historycznych bestiach - 1,6 litra. Silniki będą słabsze niż obecnie nie tylko z powodu mniejszej pojemności skokowej, ale także przez ograniczenie obrotów do 15 000 (obecnie 18 000). Część mocy odzyska turbosprężarka, która będzie ładować powietrze z ciśnieniem ograniczonym do 3,5 bara. Wtrysk paliwa zmieni się w bezpośredni. Trudno mówić o mocy ponieważ w tej kwestii wszystko zależy od strategii zespołu. Brzmi dziwnie?

Jak już pisałem wcześniej moc odchodzi do historii, a jej rolę przejmie wydajność. Owszem, miała ona znaczenie zawsze. Silnik spalający mniej paliwa to jednocześnie lżejszy bolid. Jednak teraz będzie nieco inaczej. Wraca bardzo restrykcyjne ograniczenie paliwa do 100 kg na wyścig, a ponadto wydajność układu paliwowego zostaje określona na maksimum 100 kg/h. W praktyce oznacza to, że moc teoretycznie może być dowolna, ale przy wykorzystaniu maksymalnego przepływu benzyny starczy jej na 2/3 dystansu wyścigu. Dlatego trudno mówić o mocy, bo prawdopodobnie będzie się ona zmieniać wielokrotnie podczas wyścigu, ale mimo to samochód będzie miał do dyspozycji podobną moc jak tegoroczne bolidy za sprawą pozostałych części składowych układu napędowego.

Dla przeciętnego odbiorcy mało istotne, ale dla aerodynamików ważne jest również to, że wylot spalin (tzw. wydech) będzie teraz pojedynczy i zajmie centralne miejsce w bolidzie. Ciekawe kto wpadnie na pomysł jak to wykorzystać. Ostatnim, bardzo ważnym aspektem będzie zwiększenie nacisku na wytrzymałość silników. Do tej pory można było używać 8 na sezon, od przyszłego roku liczba zmniejszy się do 5.

MGU – Motor Generator Unit to w uproszczeniu silnik i generator w jednym. Urządzenie, które może zarówno napędzać (wspomagać) oddając energię jak i być napędzane w celu uzyskania i magazynowania energii. Takie urządzenie będzie zainstalowane w przyszłorocznym bolidzie, a co więcej, będą dwa tego typu urządzania. Ich rolę już znacie, a teraz przejdźmy do szczegółów.

MGU-K czyli Motor Generator Kinetic to nic innego jak część obecnie stosowanego systemu KERS (w 2014 roku będzie nazywał się ERS - Energy Recovery System), który po naciśnięciu przycisku wyzwala dodatkową moc wspomagając silnik spalinowy. Jego rola się nie zmieni. Podłączony do wału napędowego, umocowany przy kadłubie silnika spalinowego pracuje jako generator podczas hamowania (silnik spalinowy wtedy nie przekazuje mocy na koła, ale wciąż się kręci i napędza generator) ładując baterie i podczas rozpędzania jako silnik wspomagając spalinowy.

Obecnie KERS może odzyskać jako generator i oddać jako silnik 400 KJ na jednym okrążeniu. Oznacza to, że wspomaga mocą ograniczoną regulaminem do 60 kW (ok. 82 KM) przez 8 sekund na okrążeniu. Tymczasem ERS będzie znacznie bardziej wydajny, a regulamin pozwoli na więcej. MGU-K odzyska 2 MJ (5 razy więcej) i odda energię 4 MJ (10 razy więcej) co oznacza moc ograniczoną do 120 kW (ok. 163 KM) przez minimum 30 sekund na okrążeniu. Nie trudno sobie wyliczyć, że przeciętnie będzie to dystans 1/3 okrążenia, a to jeszcze nie koniec.

Nie koniec, bowiem jest jeszcze MGU-H czyli Motor Generator Heat podłączony do turbosprężarki. Jest to drugi silnik-generator, mniejszy i spełniający inną rolę. Umieszczony pomiędzy głowicami cylindrów, schowany pod kolektorami dolotowymi będzie bezpośrednio podłączony do osi wirnika turbosprężarki. Jego rolą będzie tak jak MGU-K ładowanie baterii, ale odzyskując nie energię kinetyczną lecz cieplną od rozgrzanej obudowy turbosprężarki oraz napędzanie, ale nie silnika lecz wirnika turbiny. Po co? Po to, by eliminować efekt turbodziury, a ta jak za czasów pierwszych eksperymentów w latach 80. będzie ogromna bez MGU-H. Przyczyną tego stanu rzeczy jest wielkość turbosprężarki i masa jej elementów oraz – co wydaje się przewrotne - obecność MGU-H, który jeśli nie włączony będzie spowalniał rozpędzanie się wirnika.

Choć skrzynie biegów F1 są niezwykle szybkie, to efekt opóźnienia turbo pozostaje, a w skali F1 coś, co w samochodzie produkcyjnym nie ma większego znaczenia tam będzie wielkim problemem. Dlatego też MGU-H jest niezbędny, a jego działanie będzie bardzo znacząco wpływać na reakcje silnika spalinowego. Poza eliminowaniem turbodziury MGU-H będzie również magazynował energię w akumulatorach lub bezpośrednio napędzał MGU-K, a co więcej przepływ energii z MGU-H nie będzie ograniczony regulaminem.

Widać więc, że silnik to już za mało by powiedzieć o urządzeniu napędzającym przyszłoroczne bolidy. Tak duże zmiany to nie tylko nowa technika, nieznana dotąd w F1, ale też zupełnie nowe wyzwania dla inżynierów i kierowców. Nowe jednostki napędowe wpłyną też znacząco na aspekt sportowy przyszłorocznej Formuły 1.

Pierwszym i podstawowym problemem będzie poradzenie sobie z technicznym wyzwaniem. Nie mamy w F1 zbyt wielu producentów. Nowe jednostki napędowe buduje Renault, Mercedes i Ferrari (podobno Cosworth również). Hondę zobaczymy dopiero w 2015 roku więc Japończycy mają jeszcze dużo czasu, a wiele dowiedzą się od McLarena i bazując na ich sugestiach mogą stworzyć od razu udany napęd. Tego samego nie można oczekiwać od obecnych dostawców. Nie oszukujmy się, KERS do tej pory nie działa tak jak trzeba we wszystkich wyścigach i stajniach, ale nie ma on bardzo dużego wpływu na osiągi co widać było na przykładzie bolidów Red Bulla.

Można w związku z powyższym śmiało przypuszczać, że czasy kiedy awaria silnika była rzadkością również przejdą na pewien okres do historii, choć nie należy spodziewać się takiej loterii jak w latach 80. Duża ilość awarii jak na ironię losu może być błogosławieństwem dla widzów bo mistrzostwa staną się nieprzewidywalne, ale jednocześnie przekleństwem dla kierowców bo nawet lider nie będzie pewien, że dojedzie do mety. Nawet może się zdarzyć, że komuś zabraknie paliwa.

Budowa układów napędowych to oczywiście nie wszystko. Trzeba będzie jeszcze zbudować bolid od podstaw. Nie będzie żadnych ewolucji czy rewolucji – będą zupełnie nowe bolidy dostosowane do innego układu napędowego. Silniki turbo potrzebują intercoolera i lepszego chłodzenia niż wolnossące, a dodatkowe chłodnice potrzebują miejsca. Ważą swoje więc zmieni się masa samego układu chłodzenia, a turbo i MGU-H to także dodatkowe kilogramy. Tegoroczne jednostki V8 ważą z osprzętem ok. 120 kg. Przyszłoroczne silniki z turbiną ok. 145 kg. Baterie i intercooler podniosą masę napędu do ok. 200 kg, a to bardzo wpłynie na jej rozkład w bolidzie.

Wielka rewolucja i nieznana dotąd technika mogą zatem wpłynąć na układ sił. W ostatnich latach nawet poważniejsze zmiany techniczne nie miały większego znaczenia na pozycje poszczególnych stajni, choć w tegorocznym sezonie oglądamy duży spadek formy McLarena, a w ubiegłej dekadzie zupełnie innego Williamsa niż w latach 90. Widzieliśmy też spadki i wzloty pojedynczych stajni, którym raz przepisy dopasowały, a innym razem nie (Renault/Lotus czy Ferrari), ale rzadko kiedy zdarza się by ekipa z końca stawki wspięła się na wysoki poziom, a czołowa spadła na sam dół. Tak może być jednak w sezonie 2014.

Trzech, może czterech dostawców jednostek napędowych obdaruje 11 stajni. Zakładając, że jednemu z nich coś pójdzie nie tak, to bez względu na to czy będzie to Renault, Mercedes czy Ferrari przynajmniej dwie stajnie mogą dużo stracić. Z drugiej strony, jeśli jeden z nich zbuduje zdecydowanie lepszy napęd niż pozostali, to przynajmniej dwa zespoły ze środka stawki mogą znaleźć się w czołówce, a jeden z maruderów w środku stawki. Jak to może wyglądać obrazowo?

Zakładając, że Renault nie poradzi sobie z niezawodnością, a Mercedes zbuduje najlepszy napęd, nagle Red Bull może walczyć o 5. pozycję w mistrzostwach, Lotus wypadnie poza pierwszą 6, a McLaren, Force India i rzecz jasna sam Mercedes będą walczyły z Ferrari o tytuł. Williams nagle może podgryzać Red Bulla. Mało prawdopodobne? Być może, bo Renault wydaje się najlepiej przygotowane, ale i tak będzie ciekawie jeśli komuś coś pójdzie nie tak, lub ktoś się zdecydowanie wyróżni.

Nowa Formuła 1 to dobre określenie. Nie tylko technika będzie tu nowa, to może być zupełnie inny sport. Może nieświadomy kibic, mający na torze swojego idola, który nie potrzebuje live timingu do oglądania wyścigu nie zauważy różnicy, ale ktoś, kto dobrze rozumie Formułę 1 dziś, może mieć zbyt wiele na głowie w przyszłym roku aby w ogóle zrozumieć wyścig i cieszyć się rywalizacją. Jeśli nie powstaną przejrzyste grafiki na ekranach TV to nawet oglądania wyścigu trzeba będzie się nauczyć od nowa. Komentatorzy przez połowę sezonu będą nam tłumaczyć to, co przed chwilą czytaliście. Oszczędzanie paliwa, wykorzystanie MGU, ERS i DRS to jedno, a jeśli opony Pirelli wciąż będą tak radykalne jak dziś, to może się zrobić ładne zamieszanie.

Kierowcy też nie koniecznie pokochają całą tą guzukologię, a stratedzy będą zatrudniać profesorów matematyki aby przygotowywać właściwe wzory na każde Grand Prix. Może i przesadzam, ale obrazowo dziś mamy zawody polegające po prostu na rozpaleniu dużego pieca do jak najwyższej temperatury przy użyciu taczki węgla. W przyszłym roku zmieni się piec, taczka, węgiel, dojdzie worek trocin, a celem będzie takie palenie w piecu, aby utrzymać możliwie najwyższą, średnią temperaturę dobową w budynku. Czy nie sądzicie, że palacze będą musieli zmienić podejście do pracy, a niektórzy zwyczajnie nie będą się nadawali?

Zmieni się podejście do treningów, a i oszukiwać będzie można znacznie łatwiej. Kierowca mając do dyspozycji pedał gazu i guzik ze znacznie większą mocą niż dotychczas będzie mógł we współpracy z inżynierem wyścigowym manipulować czasami. Nie sądzę, aby ujawniono na jakim poziomie był ustalony przepływ paliwa więc mogą być zespoły, które będą udawały słabe tempo, a inne będą jeździły przez kilkanaście minut tempem, które nie pozwoliłoby na ukończenie wyścigu. Przedsezonowe testy mogą nie mieć dla nas żadnego znaczenia, a błędne stwierdzenie: „...wygrywa drugi trening” będzie jeszcze bardziej błędne. Stratedzy wyścigowi będą się uczyć na bieżąco. Symulacje przedsezonowe nic nie dadzą, bo zespoły będą miały różne podejścia do rozegrania Grand Prix i wszyscy będą obserwować siebie nawzajem. Każdy wyścig będzie zagadką.

Christian Horner z Red Bulla twierdzi, że dopiero pierwsze Grand Prix pokaże jaki jest układ sił, a kolejne mogą go zmieniać, bo na różnych torach może być zupełnie różne podejście do wykorzystania energii silników i generatorów. Red Bull ma prawdopodobnie najlepszego dostawcę silników, najlepszego projektanta i bardzo inteligentnego, szybkiego i co ważne posłusznego kierowcę. To ich wielkie atuty, a zmiana przepisów na pewno wpłynęła pozytywnie na motywację Adriana Neweya, który już dawno chciał budować jachty, a teraz będzie projektował piłkę do footbolu dla słoni. To wszystko czyni z Red Bulla faworyta, ale tak naprawdę nie zdziwię się jeśli zostaniemy zaskoczeni jak w sezonie 2009.