Mercedes W05 – Titanul teuton

Mercedes W05 – Titanul teuton

Unul dintre cele mai dominante monoposturi care au concurat în Marele Circ. 16 victorii din 19 posibile şi 18 pole-position-uri cucerite din 19 posibile. Comparabil cu McLaren MP4/4. Un monopost dintr-o altă lume.

Un monopost de succes nu se poate construi din senin. Trebuie făcuţi anumiţi paşi esenţiali. În ultimii 2 sau 3 ani, Ross Brawn şi Bob Bell au pus bazele unui departament aerodinamic excelent. Iar din punct de vedere aerodinamic, monoposturile din 2012 şi 2013 au fost excelente. Diferenţa au făcut-o în schimb motoarele. Iar încrederea dobândită asupra aerodinamicii ne-a permis să dezvoltăm monopostul W05.

 Ce a făcut ca acest monopost să domine sezonul 2014 fără drept de apel ? Să o luăm pe rând…

power-unit

Începând cu anul 2014, Formula 1 a intrat într-o nouă epocă. Cea a monoposturilor “verzi” şi eficiente. Capacitatea cilindrică a motorului a scăzut de la 2,4 litri la 1,6 litri iar configuraţia acestuia s-a schimbat. De la V8 aspirat la V6 turbo. Reguli complet noi. Pentru toată lumea. Aşadar, sezonul avea să reprezinte o schimbare majoră pentru toată lumea. Imensa complexitate a noilor unităţi propulsoare, a însemnat multe ore de analiză şi calcul pentru a găsi exact care este cel mai potrivit design. Iar la capitoul ăsta, Mercedes a stat cel mai bine. Design-ul lor a suprins pe toată lumea.

puDispunerea turbinei în faţa motorului şi a compresorului în spate a fost doar una dintre deciziile care au plătit dividende grase la sfârşitul sezonului. Inginerii Mercedes au reuşit astfel să separe componentele cu gradient de temperatură, între ele ( adică în V-ul dintre cilindri ) intercalându-se unitatea MGU-H ( Motor Generator Unit – Heat ). Amplasarea MGU-H între turbină şi compresor a dus la păstrarea unei lungimi minime a power-unit-ului.

pu-intercoolerO altă găselniţă a inginerilor din Stuttgart a fost amplasarea intercooler-ului de tip aer-apă-aer între rezervorul de combustibil şi partea frontală a motorului. Avantaje enorme şi în acest caz. În primul rând un traseu extrem de scurt al tubulaturii de aer care a dus la o scădere drastică a fenomenului de turbo-lag. Iar faptul că intercooler-ul a fost poziţionat în altă parte decât în sidepod-uri a dus la un aranjament mai simplu al restului de radiatoare. Iar asta înseamnă un coeficient de drag redus.

pu-exhaustGaleria de evacuare este şi ea un exemplu de eficacitate. Ceilalţi constructori au mers pe soluţia clasică cu ţevi de lungimi extrem de bine calculate. Mercedes pe de altă parte a folosit un sistem nou. Galeria de evacuare este formată dintr-o incintă comună pentru fiecare parte a motorului  în V, care se unesc în dreptul compresorului şi se unesc cu ţeava de eşapament. Evident, toată tubulatura a fost izolată termic pentru a pierde cât mai puţină căldură. Rezultatul ? Spaţiu salvat sub capota motorului pentru o “împachetare” mai eficientă a componentelor auxiliare. Evident şi caroseria a putut fi aranjată în consecinţă.

ers

Sistemul dual de recuperare al energiei, cel care formează aşa numitul ERS este un sistem pentru care s-a început lucrul foarte devreme. Vechiul sistem KERS a fost adaptat de aceeaşi ingineri, eliminându-se practic eventualele probleme de compatibilitate care ar fi putut exista în cazul în care Mercedes ar fi colaborat cu o companie din afara trustului.

Mercedes şi-a dat seama că design-ul MGU-H, sistemul legat direct la turbină, este esenţial. Acesta este domeniul în care Mercedes a excelat.

Alegerea unei turbine mai mari a fost oarecum cheia succesului. Asta înseamnă că sistemul ES va fi mult mai repede încărcat, iar surplusul de energie generat de MGU-H va putea fi direcţionat direct către MGU-K, fără a avea nici un fel de restricţie legată de puterea transmisă, în regulament fiind scrisă doar limita de putere pe care sistemul MGU-K o primeşte de la ES, nu şi de la MGU-H. Avantaj clar, în special pe liniile drepte.

fueloil

Partenerul Mercedes AMG pe partea de combustibil şi lubrifianţi, Petronas a fost mereu cu un pas înaintea concurenţilor săi direcţi. Petronas a reuşit să optimizeze combustibilul la nivel molecular pentru a obţine maximul de putere posibil şi pentru a reduce rezistenţa la detonare, un factor cheie în creşterea performanţei motoarelor turbo.

Andy Holmes, director al centrului de cercetare tehnologică a Petronas:

„Consumul de combustibil este foarte important. Totul se reduce la capacitatea de a avea numărul maxim de molecule într-un kilogram de combstibil. Dar nu este numai atât. Motoarele actuale sunt motorare cu injecţie directă de benzină. Iar în compoziţia combustibilului nostru avem câteva componente care au dezavantajul că produc depuneri în injectoare. Din motive de eficienţă, trebuie să analizăm foarte atent compoziţia, moleculă cu moleculă pentru a obţine o densitate maximă dar şi un combustibil perfect compatibil cu injectoarele.”

În ceea ce priveşte sistemul de ungere, dezideratul este nu numai să reduci la minimum frecările din sistem, dar şi să produci un lubrifiant care să-şi menţină proprietăţile de ungere şi structura atunci când power-unit-ul funcţionează în regim maxim. Iar Petronas a reuşit crearea unui lubrifiant sintetic capabil să-şi îmbunătăţească performanţele pe măsură ce sistemul este suspus unor regimuri din ce în ce mai drastice de funcţionare.

software

S-a dus vremea motoarelor „analog”. Pe măsură ce tehnologia a avansat şi motoarele au început să fie ajutate să funcţioneze cu ajutorul computerelor. Iar în Formula 1 miile de parametri şi senzori trebuie analizaţi cu foarte mare atenţie. Pe lângă asta, sistemele actuale extrem de complicate cu ICE, ERS si ES nu pot fi implementate fără unul sau mai multe computere onboard. Evident, sistemele software de control devin esenţiale, ele reuşind uneori să facă dintr-un monopost extrem de greu de pilotat, unul din care totuşi poţi scoate ceva.

Sistemele software controlează absolut toate componentele unui motor. Iar aceste sisteme de control care se dezvoltă în permanenţă au permis o creştere spectaculoasă a performanţelor motorului dar şi a manevrabilităţii monopostului de-a lungul anului.

Rob White (Renault) spunea la începutul sezonului 2014 că un motor mic căruia îi ataşezi un sistem turbocompresor va face monopostul extrem de greu de pilotat. Numai că, dacă toate subsistemele lui sunt corelate şi controlate de computere, atunci aceste monoposturi devin foarte agile, în mare parte pentru că, bazându-se pe sistemele de control computerizate pilotul poate beneficia de o livrare optimă a cuplului motor iar acest lucru, pe lângă o manevrabilitate crescută a monopostului duce şi la un timp pe tur mai mic.

Mercedes a reuşit o implementare exemplară asistemeleor computerizate, iar software-ul de control a fost din primul moment extrem de bine pus la punct.

aero

În primul rând nasul. Cât de mult s-a vorbit pe seama urâţeniilor expuse de ceilalţi competitori, pe atât de mult s-a apreciat design-ul simplu, elegant dar mai ales eficient al celor de la Mercedes. Alegând să modeleze partea frontală sub forma literei U întoarsă, Mercedes a reuşit să depăşească obstacolul propus de regulament şi să asigure un flux de aer suficient turning vanes-urilor. Acest tip de nas scurt produce o zonă de presiune mare sub nasul monopostului, echivalentă cu o viteză redusă a aerului ce poate fi foarte uşor direcţionat prin turning-vanes.

fw-w05

De altfel, în zona turning vanes-urilor Mercedes a lucrat foarte mult, fiind singura echipă care are nu una, ci două structuri aerodinamice in acea zonă. Turning vanes-urile sunt extrem de profilate, prezentând 3 fante (2 la începutul sezonului pentru ca mai apoi să mai adauge una), iar în spatele lor există o altă aripă orizontală, denumită de ingineri Bat-Wing, cu rolul de a trimite fluxul de aer spre sidepod flow conditioner.

w05-turning-vanes

De menţionat sunt braţele suspensiei faţă. Suspensia de tip push-rod a fost folosită de majoritatea echipelor în acest an, dar nici una nu a adus modificări acesteia, în afară probabil de o profilare aerodiamică a bratelor superioare. Mercedes a modificat în schimb partea inferioară. Deschiderea braţelor inferioare este mult îngustată, ele formând aproape o singură bucată, până aproape de şasiu unde se împarte în două pentru o prindere solidă. Configurația este una necesară pentru optimizarea curgerii aerului în partea frontală.

w05-fs

Sidepod-urile sunte relativ înguste, design-ul acestora fiind influenţat de aranjamentul componentelor de sub capota motorului.

Şi aripa spate este una la care s-a lucrat de destul de mult. De când s-a eliminat din regulament beam-wing-ul care pe lângă aportul aerodinamic avea şi rolul de ridicare a fluxului de aer emergent, Mercedes a încercat să suplinească acest neajuns prin elabrarea unei aripi spate special gândite să facă exact acest lucru. Endplate-urile aripii spate au o serie de fante și canale directoare care preiau fluxul de aer „atașat” de partea superioară a caroseriei și-l ridică simulând parcă eficiența unui double diffuser. La eficiența aceastei aripi spate inovatoare a contribuit și un monkey seat (aripa Y100) cu dublu plan de atac introdus la mijlocul sezonului.

w05monkeyseat

suspensii

Pe lângă profilarea aerodinamică a suspensiilor, lucru făcut cu mai mult sau mai puțin succes și de ceilalți concurenți, Mercedes a adus și o serie de inovații mecanice. Suspensia spate de tip pull-rod este una convențională. Inovația apare la modul de prindere a brațelor suspensiei. Monoposturile W03 și W04 au avut prinderea făcută pe carcasa cutiei de viteze, carcasă construită din titaniu. Și la monopostul W05 carcasa este construită tot din titaniu dar, inovația este o carcasă suplimentară, peste cea ce titaniu, din fibră de carbon. Această carcasă are rol de punct de prindere a bratelor suspensiei spate. Avantajul îl reprezintă flexibilitatea configurației geometrice a suspensiei spate. În plus, potrivit lui Paddy Lowe, o carcasă suplimentară peste carcasa cutiei de viteze înseamnă că eventualele moficiări duse acesteia nu implică si refacerea testelor de impact obligatorii.

Un alt lucru demn de menționat atunci când vorbim despre suspensii este sistemul FRIC. Întreaga suspensie a fost gândită având la bază sistemul FRIC.

Paddy Lowe: „Interzicerea acestui sistem înainte de M.P. al Germaniei ne-a încetinitt într-o oarecare măsură, dar este greu de cuantificat cât de mult. S-ar putea să ne fi afectat pe noi mai mult decât pe alții. Cel mai puțin se pare că au suferit monoposturile Williams, sau poate că ei sunt cei care au făcut cele mai multe progrese.”

Problema reprezentată de interzicerea sistemului FRIC nu o constituie o pierdere de performanță. Evident, este și ea o parte a ecuației totale, însă sistemul a fost interzis pe absolut toate monoposturile, iar performanța pură a monoposturilor Mercedes nu stătea în acest sistem FRIC. Lucrul mai important pentru inginerii germani era greutatea. Dacă majoritatea inginerilor au văzut partea plină a paharului prin prisma scăderii greutății, inginerii germani fiind oarecum prevăzători s-au preocupat extensiv de distribuția maselor în monopostul W05.

Paddy Lowe: „Distribuția maselor a fost o provocare imensă pentru noi. E greu de spus cine a avut cel mai mult de suferit (n.r. De pe urma interzicerii sistemului FRIC ). A fost decizia care a lovit inginerii cel mai tare din ultima decadă. […] Se pot oricând elimina diverse componente sau sisteme de pe monopost, din acest motiv noi am fost prevăzători și am pus la punct un program prin care fiecare componentă a fost cântărită foarte atent.”

De menționat că Mercedes W05 a avut o distribuție a maselor de minim 314kg pe puntea față și 370kg pe puntea spate.

pneurile

Mercedes W05 este probabil monopostul care s-a înțeles cel mai bine cu pneurile specificație 2014. După sezoanele 2010-2012, sezoane în care Mercedes avea supranumele de „devorator” de pneuri, lucrurile au început să se schimbe ușor în 2013, pentru ca în 2014, departamentul special creat în cadrul echipei care se ocupă de pneuri, să reușească să ajungă la rezultate excelente. Monopostul W05 a fost monopostul care a reușit să extragă cel mai eficient și ultima picătură de performanță din pneuri dar și să extindă cât mai mult posibil durata de viață a acestora în fereastra de performanță.

Cum s-a ajuns la W05? Valentin Răducan ne face un scurt istoric al atotputernicelor mașini Mercedes.