خودروهای فرمول یک در هر مسابقه چقدر سوخت مصرف می‌کنند؟

در این مقاله، به بررسی میزان سوخت مورداستفاده در یک مسابقه فرمول یک، فناوری هیبریدی پیشرفته و استراتژی‌های تیم‌ها برای بهینه‌سازی مصرف سوخت می‌پردازیم.

خودروهای مدرن فرمول یک شاهکارهای فناوری و مهندسی هستند که برای رقابت در اوج ورزش موتوری طراحی شده‌اند. بااین‌حال، طراحان این خودروها آزادی عمل کامل ندارند و باید از مجموعه‌ای از قوانین سخت‌گیرانه که توسط فیا، نهاد حاکم بر فرمول یک، تعیین شده است، پیروی کنند. این قوانین طراحی، همه‌چیز را از ابعاد و وزن خودرو گرفته تا آیرودینامیک و ایمنی پوشش می‌دهند. یکی از حوزه‌های به‌شدت قانون‌گذاری‌شده، پیشرانه‌ها هستند. فرمول یک در سال ۲۰۱۴ از موتورهای سنتی به پیشرانه‌های هیبریدی تغییر مسیر داد. این تغییر باهدف کاهش مصرف سوخت در دورانی با فشارهای زیست‌محیطی فزاینده انجام شد.

برای دستیابی به این هدف، پاوریونیت خودروهای فرمول یک از چندین قسمت تشکیل شد که شامل موتور ۱.۶ لیتری V6 توربوشارژ همراه با دو موتور الکتریکی و دو واحد مولد نیرو به نام‌های MGU-K و MGU-H می‌شود؛ اما همراه با معرفی قوانین هیبریدی، فیا همچنین محدودیت‌های شدیدی بر میزان سوخت قابل‌حمل و نرخ جریان سوخت به موتور اعمال کرد. حداکثر ظرفیت سوخت مجاز خودروهای فرمول یک ۱۱۰ کیلوگرم (حدود ۱۴۰ لیتر) است و نرخ جریان سوخت نمی‌تواند از ۱۰۰ کیلوگرم در ساعت فراتر رود. ازآنجاکه سوخت‌گیری در طول مسابقه ممنوع است، این ارقام حداکثر سوختی را که یک خودروی فرمول یک ‌در یک مسابقه استفاده می‌کند، نشان می‌دهند؛ اما عوامل دیگری نیز وجود دارند که برای درک دقیق‌تر باید در نظر گرفته شوند.

دوران هیبریدی فرمول یک: حرکت به‌سوی بهره‌وری

فرمول یک از سال ۲۰۱۱ با معرفی سیستم بازیابی انرژی جنبشی (KERS) همراه با باتری‌ها، از فناوری هیبریدی استفاده می‌کرد. بااین‌حال، این سیستم بیشتر به‌عنوان ابزاری برای تقویت پرفورمنس بود تا تلاشی برای کاهش مصرف سوخت. این جنبه تا معرفی قوانین جدید پیشرانه در سال ۲۰۱۴ به‌طورجدی موردتوجه قرار نگرفت. تا قبل از این، خودروهای فرمول یک از پیشرانه‌های ۲.۴ لیتری V8 استفاده می‌کردند که سیستم هیبریدی ساده‌ای (KERS) داشتند و حدود ۸۵۰ اسب بخار تولید می‌کردند. در مقابل، پیشرانه‌های V6 هیبریدی کنونی حدود ۱۰۰۰ اسب بخار تولید می‌کنند و در یک مسابقه یک‌سوم سوخت کمتری مصرف می‌کنند. این دستاورد نتیجه مهندسی شگفت‌انگیزی است.

قلب این سیستم، پیشرانهٔ ۱.۶ لیتری V6 توربوشارژ است که حدود ۸۴۰ اسب بخار تولید می‌کند و مابقی قدرت توسط اجزای الکتریکی پیشرانه، یعنی MGU-H و MGU-K، تأمین می‌شود. MGU-H انرژی را از گازهای داغ خروجی توربو بازیابی کرده و به‌صورت برق ذخیره می‌کند. این برق می‌تواند برای چرخاندن توربو و حذف تأخیر در شتاب‌گیری استفاده شود. MGU-K انرژی‌ای را که در هنگام ترمزگیری به‌صورت گرما از دست می‌رود، بازیابی کرده، در باتری ذخیره می‌کند و سپس از آن برای تقویت شتاب خودرو استفاده می‌کند. حالا بیایید نگاهی دقیق‌تر به چگونگی تأثیر این فناوری روی کاهش مصرف سوخت بیندازیم.

چگونه تیم‌های فرمول یک هر قطره سوخت را بهینه می‌کنند

خودروهای فرمول یک با حاشیه‌های بسیار باریک برنده یا بازنده می‌شوند و حتی سریع‌ترین خودروهای فرمول یک برای کاهش چند صدم ثانیه از زمان دور خود تلاش می‌کنند. یکی از راه‌های دستیابی به این هدف، مدیریت میزان سوختی است که در خودرو قرار می‌گیرد. درحالی‌که تیم‌ها به ۱۱۰ کیلوگرم سوخت محدود هستند، الزامی به پر کردن کامل باک برای مسابقه ندارند. تیم‌ها محاسبه می‌کنند که خودرو دقیقاً به چه مقدار سوخت نیاز دارد تا به پایان مسابقه برسد درحالی‌که در انتهای مسابقه باید برای نمونه‌برداری فیا حداقل یک لیتر بنزین همچنان در باک باقی باشد.

البته این محاسبه صرفاً میانگین نرخ مصرف سوخت در طول مسافت مسابقه نیست. تیم‌ها اغلب عواملی مانند احتمال حضور خودروی ایمنی، شرایط آب‌وهوایی و استراتژی فشردن و رها کردن پدال گاز توسط راننده (Lift & Coast) برای کاهش مصرف سوخت را هم در نظر می‌گیرند. در یک گرند پری معمولی با مسافت حدود ۳۰۵ کیلومتر، یک خودروی فرمول یک معمولاً بین ۹۵ تا ۱۱۰ کیلوگرم سوخت (معادل حدود ۱۲۰ تا ۱۴۰ لیتر) مصرف می‌کند. شاید این مقدار در نگاه اول بهینه به نظر نرسد اما با توجه به سرعت، قدرت و پیچیدگی خودروهای مدرن فرمول یک، این یک دستاورد قابل‌توجه است که نشان می‌دهد پرفورمنس و بهره‌وری می‌توانند دست در دست هم پیش بروند.