Pokemon και δράκοι - Φτερά και κέρατα στις ουρές των MotoGP μοτοσυκλετών

Στην κορυφή μετρά και η παραμικρή λεπτομέρεια
Κώστα Γκαζή
Από τον

Κώστα Γκαζή

23/9/2022

Κατά τη διάρκεια των δοκιμαστικών του Mugello στον αγώνα του 2022, ο αναβάτης εξέλιξης της Aprilia, Lorenzo Savadori, εμφανίστηκε με ένα εντυπωσιακό αεροδυναμικό βοήθημα στην ουρά, που θύμιζε πολύ την αεροτομή των F1 μονοθεσίων. Στη συνέχεια, το Noale  εγκατέλειψε το συγκεκριμένο βοήθημα, όμως λίγους μήνες μετά, η Ducati έκανε τη δική της κίνηση όσον αφορά στα βοηθήματα ουράς, που δείχνουν να έχουν έρθει για να μείνουν, ενώ στα δοκιμαστικά του Motegi την εταιρεία του Borgo Panigale ακολούθησε και η Suzuki.

Διπλά φαίρινγκ, πλαϊνά “φτερά”, σχισμές που θυμίζουν βράγχια στο φέρινγκ (S 1000 RR) και τρύπες εκατέρωθεν του προβολέα (CBR900RR), αεροτομή “κουτάλι” στο κάτω μέρος του πίσω τροχού, και τώρα αεροδυναμικά βοηθήματα στην ουρά. Ο πειραματισμός στα αεροδυναμικά βοηθήματα έχει μεγάλη ιστορία, και ακόμα μεγαλύτερο μέλλον.

Καθώς διάφοροι κατασκευαστές του MotoGP μείωναν το μέγεθος των πλαϊνών αεροδυναμικών “φτερών” των μοτοσυκλετών τους, αναζητώντας τρόπους για να αυξήσουν την ταχύτητα τους, η Aprilia εφοδίασε τη μοτοσυκλέτα του Savadori στα δοκιμαστικά του Mugello στα τέλη Μαΐου του 2022, με μια νέα αεροτομή στην ουρά. Ο Aleix Espargaro μπορεί να μην δοκίμασε την αεροτομή αυτή, δήλωσε όμως τα εξής: “Είδα τα δεδομένα από την αεροσήραγγα και έχουν ενδιαφέρον. Εκ πρώτης όψεως η αεροτομή δείχνει ένα απλό τέχνασμα του marketing, όμως κάνει διαφορά. Ναι, θυμίζει την F1, αλλά φορτίζει με βάρος κάποια σημεία και πλέον στο MotoGP αναζητούμε τις λεπτομέρειες που κάνουν τη διαφορά. Θέλουμε μεγαλύτερη φόρτιση του πίσω μέρους της μοτοσυκλέτας, δεν μπορώ να χρησιμοποιήσω περισσότερο φρένο κινητήρα και πιέζω την ομάδα να μου βρουν τρόπο να φορτίσω περισσότερο το πίσω μέρος.”

Παρά τις δηλώσεις του Espargaro για ενδιαφέροντα αποτελέσματα στις δοκιμές της αεροτομής, η Aprilia στη συνέχεια εξαφάνισε το εν λόγω βοήθημα, και κανείς δεν ξανάκουσε για αυτό.

Απ’ ότι φαίνεται η αεροτομή της Aprilia φόρτιζε μεν την ουρά της μοτοσυκλέτας, πακτώνοντας την στο έδαφος στις ευθείες με ψηλές ταχύτητες, όμως στις στροφές η δύναμη του αέρα ανέπτυσσε πλευρικές δυνάμεις που δεν ήταν επιθυμητές.  

Φτάνουμε στο  Βρετανικό GP του Silverstone, στις αρχές Αυγούστου του 2022, με τη Ducati να παίρνει τη σκυτάλη από την Aprilia, παρουσιάζοντας μια νέα σειρά αεροδυναμικών βοηθημάτων για την ουρά της Desmosedici GP, που έγιναν γνωστό και ως “ουρά Στεγόσαυρου”, “Ουρά δράκου” ή ακόμα και ως… “Pokemon”. Μια νέα εποχή αεροδυναμικών… φτερών και κεράτων έδειχνε να ανατέλλει.

Δεν ξεχνάμε πως η Ducati είναι εδώ και χρόνια πρωτοπόρα στην αεροδυναμική των αγωνιστικών μοτοσυκλετών, καθώς ήταν ο πρώτος κατασκευαστής που παρουσίασε τα γνωστά, και κοινά πλέον, αεροδυναμικά βοηθήματα στα πλάγια του φαίρινγκ των MotoGP και Superbike μοτοσυκλετών, φτερά που έχουν πλέον προσαρμοστεί ακόμα και σε γυμνά μοντέλα παραγωγής.

Οι πρώτοι αναβάτες που δοκίμασαν τα συγκεκριμένα βοηθήματα στην ουρά των MotoGP μοτοσυκλετών τους ήταν οι Enea Bastianini και Jorge Martin. Τα βοηθήματα είναι τέσσερα εξογκώματα στο πάνω μέρος της ουράς που θυμίζουν φτερά, δύο από κάθε πλευρά που αλληλοκαλύπτονται, τοποθετημένα με κλίση.

Αρχικά κανείς δεν γνώριζε ποιος ακριβώς ήταν ο στόχος της Ducati με τα συγκεκριμένα φτερά, ενώ ο Martin δήλωσε μεταξύ άλλων πως “ένιωθα πως δυσκολευόμουν λίγο περισσότερο να αλλάξω κατεύθυνση, όμως στην ευθεία είχα καλύτερη αίσθηση”.

Ο Bastianini δήλωσε πως “στο φρενάρισμα η μοτοσυκλέτα είναι πιο σταθερή, και νομίζω πως αυτό είναι το δυνατό τους σημείο.”

Τα “φτερά Στεγόσαυρου” είναι σχεδιασμένα ώστε το φτερό που βρίσκεται στο εσωτερικό της στροφής να φορτίζει τον πίσω τροχό, όταν η μοτοσυκλέτα είναι υπό κλίση (όπου ο αναβάτης έχει βγάλει το σώμα του εκτός της μοτοσυκλέτας, αφήνοντας τον αέρα να κάνει τη δουλειά του με τα φτερά), και την ίδια στιγμή το απέναντι φτερό να μην παράγει κάποια αντίθετη ή ενοχλητική δύναμη.

Μια ακόμα λειτουργία των αεροδυναμικών αυτών βοηθημάτων είναι να εξομαλύνει τη ροή του αέρα στο πίσω μέρος της μοτοσυκλέτας, κατευθύνοντας τον στο κέντρο, μειώνοντας τις αναταράξεις και βοηθώντας στην επίτευξη μεγαλύτερης τελικής ταχύτητας.

Σιγά-σιγά τα συγκεκριμένα βοηθήματα εξαπλώθηκαν σε περισσότερες MotoGP μοτοσυκλέτες της Ducati, ενώ πλέον τα χρησιμοποιούν οι Francesco Bagnaia, Jack Miller, Enea Bastianini, Luca Marini, Jorge Martin, και πιο πρόσφατα απ’ όλους ο Johann Zarco. Ακόμα δεν τα έχουν φορέσει οι Fabio di Giannantonio, Marco Bezzecchi.

Καθώς τα GP διαδέχονται το ένα το άλλο, τα συγκεκριμένα “φτερά” της Ducati έχουν αλλάξει ελαφρώς σε σχήμα, όμως σε γενικές γραμμές παραμένουν στην ίδια λογική με τα πρώτα.

Η πιο πρόσφατη εξέλιξη στο θέμα είναι η είσοδος της Suzuki στο κλαμπ με τις “φτερωτές ουρές”-λίγο πριν την έξοδο της από το MotoGP-, όπου στο GP του Motegi αποφασίστηκε να οδηγήσει ο δοκιμαστής της φίρμας Takuya Tsuda, και αντικαταστάτης του τραυματία Mir, με δυο αεροδυναμικά βοηθήματα στην ουρά που κάποιοι χαρακτήρισαν ως… “αυτιά λαγού”.

Ενδιαφέρον έχει το γεγονός πως μόλις το έμαθε ο Alex Rins επέμεινε να οδηγήσει κι εκείνος με αυτά τα βοηθήματα. Όταν η Suzuki αρνήθηκε, τους έκανε την εξής πρόταση: “αν είμαι γρήγορος τα πρώτα λεπτά, θα έρθω στα pits και θα μου βάλετε την ουρά με τα βοηθήματα.”  Η Suzuki δέχθηκε, ο Ισπανός ανέβηκε στην κορυφή των χρόνων τα πρώτα λεπτά, μπήκε στα pits και όταν βγήκε ξανά είχε την ουρά με τα αυτιά του λαγού. Πώς τα πήγε με αυτήν; Όχι και τόσο καλά, όμως χωρίς να φταίει η ουρά, καθώς είχε βγει κίτρινη σημαία και ο Rins δεν κατάφερε να σημειώσει γρήγορο χρόνο στα λεπτά που απέμεναν.

Κι η ετυμηγορία του; “Ένιωσα πιο σταθερή τη μοτοσυκλέτα όσον αφορά στο πίσω μέρος. Με τα δεδομένα της τηλεμετρίας, συγκρίνοντας την πρώτη μου έξοδο στα δοκιμαστικά με τη δεύτερη, ήμουν ικανός να φρενάρω λίγο πιο δυνατά μέσα στη στροφή. Τουλάχιστον με λιγότερα κουνήματα. Αν τα δεδομένα που έχουν συλλέξει οι τεχνικοί είναι καλά, θα χρησιμοποιήσουμε τα βοηθήματα και στον αγώνα.”

Τέλος, να θυμίσουμε την περίπτωση του Dominique Aegerter που το 2016 είχε εμφανιστεί στο τεστ του Κατάρ με τη Moto2 μοτοσυκλέτα της Kalex να φέρει δυο carbon “φτερά” στην ουρά, στο κάτω όμως μέρος της. Αυτά είχαν στόχο να… μεγιστοποιήσουν τις αναταράξεις στο πίσω μέρος της μοτοσυκλέτας ώστε να εμποδίζουν το slip-streaming και να… φρενάρουν τους αναβάτες που τον ακολουθούσαν! Άκρως επικίνδυνη εφεύρεση, που βοήθησε τελικά τον Μάρτιο του 2016, τη Dorna να απαγορεύσει τα αεροδυναμικά βοηθήματα σε Moto2 & Moto3.

Τώρα αναμένουμε να δούμε, αν μετά τις Aprilia, Ducati και Suzuki θα ακολουθήσουν κι άλλοι κατασκευαστές στη νέα αυτή κατεύθυνση, ή αν θα… βγάλουν τις ουρές τους απ’ έξω. Και φυσικά μην αποκλείουμε την πιθανότητα να δούμε σύντομα τις εν λόγω “φτερωτές ουρές” να περνούν και στις μοτοσυκλέτες παραγωγής, είτε από τα εργοστάσια, είτε από τρίτους κατασκευαστές. Και οι αεροδυναμικές αναζητήσεις συνεχίζονται ασταμάτητες.

Καύσιμα: Τρελές ιπποδυνάμεις από μία σταγόνα

Ο ρόλος της χημείας των καυσίμων στους κινητήρες
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

28/11/2022

Στους αγώνες Dragster στις ΗΠΑ στην κορυφαία κατηγορία συμμετέχουν αυτοκίνητα με διβάλβιδους V8 κινητήρες και ωστήρια για την κίνηση των βαλβίδων, όπου με τη βοήθεια ενός μηχανικού υπερσυμπιετή έχουν απόδοση που ξεπερνά τους 4.500 ίππους (όχι δεν κάναμε λάθος, βγάζουν πάνω από τέσσερεις ΧΙΛΙΑΔΕΣ ίππους και τα καλύτερα από αυτά έως και 10.000 ίππους!!!) και σε μόλις 400 μέτρα από στάση πιάνουν τελική ταχύτητα άνω των 539km/h. Την ίδια στιγμή, οι καλύτεροι μηχανολόγοι της Γερμανίας και ολόκληρης της Ευρώπης, μετά από μία δεκαετία έρευνας και εξέλιξης κατάφεραν με το ζόρι να βγάλουν 1.500 ίππους από τον W16 κινητήρα της Bugatti, χρησιμοποιώντας τέσσερα turbo και την τελευταία λέξη της τεχνολογίας για την διαχείριση της τροφοδοσίας. Παρά την συνδρομή και την βοήθεια της Airbus για την αεροδυναμική μελέτη των μεταβλητών αεροτομών της, η Bugatti μόλις που ξεπερνά τα 400km/h και μάλιστα χρειάζεται πάνω από τρία χιλιόμετρα ευθείας για να τα πλησιάσει.

Ποιο είναι το μυστικό που κατέχουν οι Αμερικάνοι “Αγελαδάριδες” και δεν γνωρίζουν οι καλύτεροι επιστήμονες της Ευρώπης; Η απάντηση είναι πολύ απλή!

Δεν υπάρχει απολύτως κανένα μηχανολογικό μυστικό μεταξύ των σχεδιαστών/κατασκευαστών κινητήρων για Dragster και των συναδέρφων τους που σχεδιάζουν και κατασκευάζουν hypercars ή superbike.

Όλη η διαφορά είναι στα καύσιμα που χρησιμοποιούν και αυτό έχει άμεση σχέση με τη σχεδίαση των κινητήρων.

Πως όμως τα καύσιμα επηρεάζουν τη σχεδίαση και την απόδοση ενός κινητήρα;

Αν κατανοήσουμε τί γίνεται μέσα στο θάλαμο καύσης τα πράγματα γίνονται πολύ εύκολα και απλά.

Μόλις το μπουζί δώσει σπινθήρα και το συμπιεσμένο μείγμα αέρα/καυσίμου “εκραγεί”, το έμβολο κατεβαίνει αργά στο πρώτο 1/3 της διαδρομής του, επιταχύνει απότομα στο υπόλοιπο 1/3 της διαδρομής του και επιβραδύνει απότομα στο τελευταίο 1/3 της διαδρομής του, πριν αρχίσει να ανεβαίνει πάλι προς τα πάνω για να διώξει τα καυσαέρια προς την εξάτμιση.

Αυτό σημαίνει πως ο όγκος του θαλάμου καύσης δεν μεγαλώνει αναλογικά στο χρόνο, αλλά είναι μικρός στην αρχή και μετά το πρώτο 1/3 της διαδρομής του εμβόλου ξαφνικά μεγαλώνει απότομα.

Αυτή η απότομη αύξηση του όγκου έχει αποτέλεσμα να πέσει απότομα η πίεση μέσα στο θάλαμο καύσης και τα αέρια χάνουν τη δύναμή τους να σπρώξουν προς τα κάτω το έμβολο με το ίδιο σθένος.

Σε έναν ατμοσφαιρικό κινητήρα παραγωγής που καίει κανονική βενζίνη, τα πάντα αρχίζουν και τελειώνουν στο πρώτο 1/3 της διαδρομής του εμβόλου. Όλη η υπόλοιπη κίνηση που κάνει το έμβολο είναι περισσότερο χάρη στην ορμή που έχει αποκτήσει ο στρόφαλος.

Ακριβώς γι΄αυτό τον λόγο, στους ατμοσφαιρικούς κινητήρες είναι τόσο κρίσιμος ο σχεδιασμός ενός θαλάμου καύσης που θα εξασφαλίζει την ταχύτερη δυνατή ολοκλήρωση της καύσης του μείγματος.

Η βενζίνη είναι ένα καύσιμο που “καίγεται” πολύ γρήγορα και αν το συμπιέσεις ακόμα γρηγορότερα. Αν μάλιστα το συμπιέσεις υπερβολικά αυταναφλέγεται, κάτι που δεν θέλεις να συμβεί όσο το έμβολο ανεβαίνει προς τα πάνω.

Καθώς θέλουμε να εκμεταλλευτούμε στο μέγιστο το χρονικό διάστημα που το έμβολο εκτελεί το πρώτο 1/3 της διαδρομής του, η ECU του κινητήρα φροντίζει να μεταβάλει τη χρονική στιγμή που το μπουζί δίνει σπινθήρα και όσο αυξάνονται οι στροφές του κινητήρα, τόσο πιο νωρίς δίνει σπινθήρα το μπουζί, ακόμα και πριν το έμβολο φτάσει στο Άνω Νεκρό Σημείο.

Για να αποφευχθεί η καταστροφική πρόωρη αυτανάφλεξη της βενζίνης, υπάρχουν πρόσθετα που εξασφαλίζουν ένα σταθερό επίπεδο “οκτανίων” και επιτρέπουν στους σχεδιαστές κινητήρων να καθορίζουν τη σωστή συμπίεση στο θάλαμο καύσης και την σωστή στιγμή που θα δώσει σπινθήρα το μπουζί σε κάθε εύρος στροφών.

Όσο μεγαλύτερος ο αριθμός των οκτανίων της βενζίνης, τόσο μεγαλύτερη είναι η συμπίεση που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε.

Όσο μεγαλύτερη η συμπίεση, τόσο το καλύτερο για την απόδοση ενός κινητήρα, καθώς μας επιτρέπει να εκμεταλλευτούμε στο έπακρο τον χρόνο που έχουμε στη διάθεσή μας σε αυτό το πρώτο 1/3 της διαδρομής του εμβόλου.

Ο αριθμός των οκτανίων της κοινής βενζίνης καθορίζει τη μέγιστη συμπίεση και την ανάφλεξη που μπορούμε να έχουμε σε ένα κινητήρα, όμως την ίδια στιγμή απαιτεί και συγκεκριμένη συμπίεση από τον κινητήρα.

Ένας κινητήρας με χαμηλή συμπίεση που έχει σχεδιαστεί για να καίει απροβλημάτιστα βενζίνη με λίγα οκτάνια, όχι μόνο δεν πρόκειται να αυξήσει την απόδοσή του αν του βάλεις βενζίνη με πολλά οκτάνια, αλλά υπάρχει το ενδεχόμενο να χάσει σε απόδοση (ιδιαίτερα στις χαμηλές και μεσαίες στροφές όπου η προπορεία της ανάφλεξης δεν επαρκεί).

Στους σύγχρονους κινητήρες και ιδιαίτερα στους κινητήρες με υπερπλήρωση (δηλαδή με υπερσυμπιεστές μηχανικούς/Supercharger ή καυσαερίων/Turbo) υπάρχουν αισθητήρες μέσα στο θάλαμο καύσης που ανιχνεύουν τις πρόωρες αναφλέξεις της βενζίνης και η ECU μεταβάλει την χρονική στιγμή του σπινθήρα του μπουζί (και ταυτόχρονα ρίχνει την πίεση αν πρόκειται για κινητήρα με Supercharger η turbo). Με αυτόν τον τρόπο οι κατασκευαστές μπορούν πλέον να σχεδιάζουν κινητήρες οι οποίοι δεν καταστρέφονται και δουλεύουν μια χαρά αν τους βάλεις βενζίνη λίγων οκτανίων και αποδίδουν καλύτερα αν τους βάλεις βενζίνη πολλών οκτανίων.

Ακόμα όμως και αν εκτοξεύσεις τη συμπίεση στα ύψη μέσα στο θάλαμο καύσης και του βάλεις βενζίνη που δεν αυταναφλέγεται με τίποτα, παρά μόνο με τον σπινθήρα του μπουζί, πάλι το κέρδος αφορά κυρίως το πρώτο 1/3 της διαδρομής του εμβόλου, ακόμα κι αν μιλάμε για κινητήρες με υπερπλήρωση.

Έτσι οι ίδιοι οι κινητήρες των 4500+ ίππων που χρησιμοποιούν στους αγώνες Dragster, βγάζουν μόλις 1000-1500 με κοινή βενζίνη κι αυτό μόνο αν ρυθμίσεις κατάλληλα την ανάφλεξή τους. Αν κρατήσεις την “αγωνιστική” ρύθμιση της ανάφλεξη και τους βάλεις κοινή βενζίνη, όχι μόνο θα βγάλουν με το ζόρι 1500 ίππους αντί για 4500, αλλά το πιθανότερο είναι να διαλυθούν!

Πώς όμως κερδίζουν πάνω από 3000 ίππους χρησιμοποιώντας ειδικά καύσιμα, που είναι τόσο τοξικά ώστε οι οδηγοί να φοράνε ειδικά αεροστεγή κράνη με φίλτρα καθαρισμού του αέρα;

Πολύ απλά, τα καύσιμα αυτά έχουν την ιδιότητα να αυξάνουν τον όγκο των καυσαερίων που παράγουν μετά την ανάφλεξη του μείγματος από το μπουζί για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε σχέση με την βενζίνη.

Έτσι όταν το έμβολο ξεπεράσει το πρώτο 1/3 της διαδρομής του και ο θάλαμος καύσης αρχίζει να μεγαλώνει απότομα λόγω της αντίστοιχα απότομης επιτάχυνσής του προς τα κάτω, τα καυσαέρια αυτών των ειδικών καυσίμων συνεχίζουν να διογκώνονται, σπρώχνοντας με δύναμη το έμβολο και μάλιστα με την μπιέλα να είναι στην ιδανική γωνία σε σχέση με τον στρόφαλο.

Έτσι ενώ σε έναν κινητήρα βενζίνης το έμβολο (μέσω της μπιέλας) περιστρέφει με δύναμη τον στρόφαλο από τις 0⁰ έως και τις 30⁰ και μετά αρχίζει να “ξεφουσκώνει” έντονα, στους κινητήρες των dragsterμε τα “τοξικά” και “βραδύκαυστα” καύσιμα συνεχίζουν να “φουσκώνουν” ακόμα και όταν ο στρόφαλος ξεπεράσει τις 100⁰, οπότε και παράγουν τριπλάσιο έργο.

Μάλιστα είναι τόσο μεγάλη η διάρκεια της ολοκλήρωσης της διόγκωσης των καυσαερίων, που το βασικό πρόβλημα των σχεδιαστών κινητήρων Dragster στις κατηγορίες που επιτρέπονται τέτοιου είδους καύσιμα είναι να την περιορίσουν στο σημείο που το έμβολο αρχίζει να “φρενάρει” απότομα πλησιάζοντας το Κάτω Νεκρό Σημείο.

Άλλωστε δεν είναι καθόλου τυχαίο που στους κινητήρες Dragster οι συχνότερες ζημιές είναι στην περιοχή των στροφάλων, ενώ στους κινητήρες βενζίνης είναι στα έμβολα και τις μπιέλες. Δεν μιλάμε για ζημίες που οφείλονται σε κακή λίπανση, όπως κουζινέτα στροφάλου κ.τ.λ. Μιλάμε για κομμένους στροφάλους και λιωμένα έμβολα.

Κι αυτό συμβαίνει διότι στους κινητήρες βενζίνης οι σχεδιαστές αναζητούν τα όρια της μέγιστης απόδοσης στην αρχική διαδρομή του εμβόλου, ενώ στους κινητήρες με τα “αγωνιστικά” καύσιμα αναζητούν τα όρια στη μέγιστη απόδοση προς το τέλος της διαδρομής του εμβόλου.

Έτσι στους Dragster κινητήρες με πάνω από 2000-2500 ίππους συνηθίζουν να χρησιμοποιούν μπιέλες αλουμινίου που απορροφούν τις δυνάμεις και δεν είναι τόσο σκληρές όπως οι ατσάλινες ή οι τιτανίου. Καλύτερα να πετάς τις μπιέλες μετά από κάθε αγώνα, παρά τον στρόφαλο και ολόκληρο το μπλοκ…

Με βάση όλα τα παραπάνω, θα έχει πολύ μεγάλο ενδιαφέρον να δούμε με ποιον τρόπο τα συνθετικά καύσιμα στα MotoGP θα επηρεάζουν τον σχεδιασμό των κινητήρων και φυσικά την απόδοσή τους.