Światowa premiera w Ogrodzie Królewskim: dzisiaj, w piątek, na torze Autodromo Nazionale di Monza firma Porsche prezentuje nowe 919 Hybrid. Prototyp Le Mans osiągający moc ponad 900 KM (662 kW) został gruntownie przebudowany. Przy jego pomocy Porsche liczy na hat-trick: zamierza wygrać 24-godzinny wyścig Le Mans (17-18 czerwca) i zdobyć tytuły mistrzowskie w Długodystansowych Mistrzostwach Świata FIA w tabeli kierowców i konstruktorów – po raz trzeci z rzędu, po zwycięstwach w latach 2015 i 2016.
Fritz Enzinger , wiceprezes LMP, o nowym sezonie wypowiada się z dużą dozą pokory: „Każdy z dziewięciu wyścigów długodystansowych stanowi prawdziwe wyzwanie. Podstawowy wymóg to niezawodność; sześć godzin jazdy pomiędzy wieloma samochodami z różnych klas, każdym poruszającym się z inną prędkością, sprawia, że każda runda jest nieprzewidywalna – a ostatecznie zwycięzcę od reszty stawki często dzielą pojedyncze sekundy. Ukoronowanie całej serii stanowi Le Mans, trwający czterokrotnie dłużej od pozostałych wyścigów. 24-godzinny maraton wystawia na najcięższą próbę zarówno ludzi, jak i maszyny. W sezonie 2017 jako bardzo silny rywal w najwyższej kategorii LMP1 jawi się Toyota. Przeciwko niej wystawiamy nasze drobiazgowo udoskonalone Porsche 919 Hybrid oraz ekipę sześciu znakomitych kierowców”.
Technika zastosowana w prototypie Le Mans
Porsche 919 Hybrid model 2017 wykorzystuje szereg innowacji, szczególnie w zakresie aerodynamiki pojazdu, podwozia i budowy silnika spalinowego. Szef zespołu Andreas Seidl, który wciąż pełni też obowiązki dyrektora technicznego, wyjaśnia: „60 do 70% samochodu na sezon 2017 zostało opracowane od nowa. Bazowa koncepcja 919 Hybrid wciąż zapewnia przestrzeń do optymalizacji drobnych szczegółów i dalszego zwiększenia efektywności. Monokok względem modelu 2016 pozostał niezmieniony, przeanalizowaliśmy natomiast potencjał optymalizacji wszystkich pozostałych komponentów – i w większości przypadków przeprowadziliśmy odpowiednie modernizacje”. Tak jak w Formule 1, monokok 919 Hybrid jest wykonany z kompozytu wykorzystującego włókno węglowe i ma konstrukcję kanapkową.
Aerodynamika
Przepisy techniczne obowiązujące w nowym sezonie Długodystansowych Mistrzostw Świata FIA (WEC) wprowadzają kolejne ograniczenia wymiarów niektórych elementów nadwozia decydujących o aerodynamice. Aby zwiększyć poziom bezpieczeństwa, regulacje zakładają zmniejszenie siły docisku prototypów LMP1, a to przekłada się na niższą prędkość pojazdu w zakrętach. Bazując na nowej specyfikacji i efektach prac projektowych, inżynierowie Porsche opracowali dla 919 Hybrid dwa zupełnie nowe pakiety aerodynamiczne – oczywiście z myślą o skompensowaniu gorszych czasów okrążeń, jakie samochody notują po zmianach przepisów.
Na sezon 2016 Porsche miało przygotowane trzy różne pakiety aerodynamiczne, ale teraz nowe regulacje ograniczyły liczbę dozwolonych zestawów do dwóch. Andreas Seidl: „Ograniczenie liczby dozwolonych pakietów aerodynamicznych do dwóch na sezon to rozsądny krok, jeśli chodzi o kontrolę kosztów”.
Jeden z nowych pakietów aerodynamicznych został zaprojektowany specjalnie z myślą o szybkim torze Circuit de la Sarthe w Le Mans. Aby osiągać jak najwyższe prędkości na ekstremalnie długich odcinkach prostych, design zestawu koncentruje się na minimalizacji oporu powietrza. Drugi pakiet, przygotowany na kręte tory, wyróżnia się większym oporem i zapewnia wyższą siłę docisku. I choć nadal niezbędne jest przeprowadzenie ostatecznych ustawień pod konkretny obiekt, to w ogólnym ujęciu warunki w tym sezonie są bardziej kompromisowe niż w ubiegłym, kiedy korzystano z trzech pakietów.
W modelu 2017 inżynierowie skupili się przede wszystkim na zaprojektowaniu przedniego pasa o mniej wrażliwej aerodynamice. Seidl kontynuuje: „W 2016 r. przedni pas naszego prototypu gromadził niewielkie kawałki gumy z nawierzchni toru. Nagromadzenie tej gumy zaburzało później balans samochodu. Przeanalizowaliśmy to zjawisko i zoptymalizowaliśmy odpowiednie elementy karoserii”.
W porównaniu z poprzednikiem 919 Hybrid na 2017 r. wyróżnia się wyższymi, szerszymi i dłuższymi nadkolami. Z boku uwagę przyciąga nowy kanał biegnący od monokoku do nadkola oraz przeprojektowane tylne wloty powietrza do chłodnic.
„Spodziewamy się, że z powodu strat na aerodynamice wymuszonych nowymi przepisami czas okrążenia w Le Mans wzrośnie o 3-4 s” – wyjaśnia Seidl. „Będziemy musieli poczekać i sprawdzić, w jakim stopniu nasze różne modyfikacje pozwolą ograniczyć te straty”.
Układ napędowy
W ramach modernizacji inżynierowie Porsche zwiększyli efektywność i osiągi układu napędowego 919 Hybrid. Przednia i tylna przekładnia, silnik spalinowy, jednostka elektryczna oraz systemy odzyskiwania energii – wszystko to zostało poddane optymalizacji. Niezmieniona pozostała natomiast podstawowa koncepcja układu napędowego: tylną oś 919 wprawia w ruch wyjątkowo kompaktowy, 2-litrowy benzynowy motor V4, łączący technologię downsizingu w postaci turbodoładowania oraz wydajny bezpośredni wtrysk paliwa. Osiąga on moc blisko 500 KM (368 kW) i jest najwydajniejszym silnikiem spalinowym w historii Porsche. Do zasilania akumulatora litowo-jonowego służą dwa różne systemy – pracujący przy przedniej osi układ odzyskiwania energii podczas hamowania oraz system pozyskiwania jej ze spalin. Energia z akumulatora trafia do jednostki elektrycznej, która w razie potrzeby dostarcza do przednich kół dodatkową moc o wartości ponad 400 KM (294 kW). Opracowane w ośrodku w Weissach 919 Hybrid to jedyny prototyp, który odzyskuje energię zarówno w trakcie hamowania, jak i przyspieszania. Jego moc systemowa przekracza 900 KM (662 kW), a hybrydowy napęd zapewnia znakomitą przyczepność podczas przyspieszania na wyjściu z zakrętu – dodatkowe 400 KM na przedniej osi zamienia „919” w samochód czteronapędowy.
Około 60% odzyskanej energii pochodzi z zamontowanego przy przedniej osi systemu KERS (Kinetic Energy Recovery System), a pozostałe 40% – z układu odzyskiwania energii ze spalin. Średnio 80% energii pozyskanej podczas hamowania przedniej osi natychmiast trafia do jednostki elektrycznej i do kół. Gdyby do generowania tej siły napędowej wykorzystać silnik spalinowy, jego moc trzeba by podnieść o ponad 100 KM (74 kW) – a to spowodowałoby ponad 20-proc. wzrost zużycia paliwa 919. W wyścigu Le Mans na każdym okrążeniu oznacza to dodatkowy litr benzyny. Kolejną zaletą wydajnego systemu rekuperacji jest możliwość zastosowania mniejszych i lżejszych hamulców – co nie tylko zmniejsza masę prototypu, ale i opór powietrza, bowiem takie hamulce łatwiej schłodzić.
Do odzyskiwania energii ze spalin służy mała turbina zamontowana w układzie wydechowym. Generator rozkręca ją do prędkości ponad 120 tys. obr./min. Energia – podobnie jak ta odzyskiwana podczas hamowania – jest tymczasowo przechowywana w akumulatorze litowo-jonowym. Kierowca może wykorzystać ją za naciśnięciem przycisku, gdy tylko tego potrzebuje, żeby zwiększyć moc samochodu na wyjeździe z zakrętu, a jednocześnie po raz kolejny uzupełnić zapas energii podczas przyspieszenia. Aby zapewnić efektywne działanie turbiny również przy niewielkich prędkościach, przy niewielkim ciśnieniu spalin, ma ona zmienną geometrię łopatek. Mimo zastosowania wyrafinowanych rozwiązań inżynierom udało się dodatkowo obniżyć masę układu wydechowego.
Seidl: „Nie chcieliśmy dopuścić do zwiększenia masy własnej samochodu, mimo że zaopatrzyliśmy go w szereg innowacyjnych technologii – od podwozia przez elementy nadwozia aż po modernizacje układu napędowego”.
919 Hybrid po raz kolejny startuje w najwyższej przewidzianej przepisami klasie efektywności. Oznacza to, że na każde okrążenie toru w Le Mans o długości 13,629 km, samochód może wykorzystać 8 MJ odzyskanej energii – z zastrzeżeniem, że może zużyć przy tym maksymalnie 4,31 l paliwa. Obie wartości są ściśle monitorowane i sumowane po każdym okrążeniu.
Właściwości jezdne i opony
Poza zmianami mechanicznymi w podwoziu w celu podniesienia jakości jazdy 919 wprowadzono liczne zmiany w oprogramowaniu – szczególnie w zakresie kontroli trakcji i zarządzania napędem hybrydowym. Oba te parametry mają znaczny wpływ na żywotność ogumienia. W obecnym sezonie nabiera to jeszcze większego znaczenia, ponieważ na każdy wyścigowy weekend i na każdy prototyp LMP1 przypada teraz o trzy zestawy opon mniej. W rezultacie opony będą musiały znacznie częściej niż dotąd „przetrwać” podwójne zmiany – co odpowiada dwóm zbiornikom paliwa lub jeździe przez około 1,5 h. Andreas Seidl: „Wraz z naszym partnerem Michelin starannie przygotowaliśmy się do nowego sezonu, możemy więc utrzymywać tempo do samego końca wyścigu – nawet podczas podwójnych zmian. Wszystkie wyścigi, czy to trwające 6 godzin, czy 24-godzinny maraton Le Mans, również w tym roku będą prawdziwymi sprintami do mety”. Podczas nocnej części wyścigu Le Mans, gdy temperatura powietrza znacząco spadnie, jeden komplet opon będzie mógł posłużyć nawet przez cztery zmiany.
WEC – platforma idealna dla technologicznych pionierów
Unikalne przepisy w zakresie efektywności dla 1. klasy prototypów Le Mans (LMP1) sprawiają, że mistrzostwa WEC stanowią dla Porsche idealną platformę – i właśnie te przepisy w 2014 r. zachęciły firmę do powrotu do elity sportów motorowych. Zapewniają one inżynierom niespotykany stopień swobody i dają możliwość wprowadzania różnych przyszłościowych koncepcji napędu, wykorzystujących technologie takie jak hybrydyzacja i efektywne silniki po downsizingu oraz lekkie materiały konstrukcyjne. W rezultacie WEC jest dla Porsche doskonałą platformą rozwoju i testowania innowacji przeznaczonych dla drogowych samochodów sportowych.
Prolog: pierwsze spotkanie z konkurencją
Jutro rozpocznie się pierwsze spotkanie rywali Długodystansowych Mistrzostw Świata. W ramach tzw. Prologu WEC przewidziano łącznie 14 godzin testów. W sobotę ich harmonogram obejmie dwie godziny jazd po zachodzie słońca. Zespół Porsche LMP1 oba swoje samochody wystawi zarówno w sobotę, jak i w niedzielę.