Tajemství výfuků F1: Jakou teplotu a rychlost v nich dosahují plyny?

Jak se výfuky v F1 liší od výfuků na silničních vozech?Hlavním rozdílem je to, že výfukové systémy vozu Formule 1 nemusí vyhovovat zákonným požadavkům týkajícím se hlučnosti ani nemusejí obsahovat katalytické konvertory. Systémy F1 jsou navrženy pouze s ohledem na výkonnost, na nic jiného. Vzhledem k tomu, že jsou využívány v náročných podmínkách, očekává se od výfuků v F1 krátká živostnost - typicky méně než 1 000 km.

Z čeho se vyrábějí výfuky v F1?Vyrábějí se z Inconelu, což je vysoce legovaná slitina niklu a chromu, která byla vyvinuta pro využití ve vnitřních částech tryskových motorů. Tento materiál zůstává i při vysokých teplotách velmi pevný, což umožňuje, aby výfuky byly velmi tenké a tudíž i lehké. Tloušťka potrubí se pohybuje od 0,69 mm po 0,89 mm a celý systém váží pouze kolem 6 kg.

Je to složité navrhnout výfukový systém pro Formuli 1?Návrh výfuků tak, aby se vtěsnaly pod kapotáž, je skutečně náročný. Všechny monoposty používají uspořádání "čtyři do jednoho," což znamená, že každá strana čtyř primárních potrubí z motoru vede do kolektoru a z něj vyúsťuje do jednoho výfuku. Všechna primární potrubí musí mít  kvůli správnému vyladění naprosto stejný objem, byť se jejich průměr po celé délce mění. To designérům pěkně motá hlavu, jelikož všechna čtyři začínají v různých místech na hlavě válců, ale končit musí společně v jednom kolektoru.

Výfuky u podlahy ovlivňující výkonnost difuzoru budou letos zakázány, což se může projevi ve zpomalení o 0,75 sec na kolo (foto: Vodafone McLaren Mercedes)

Je tedy pro jejich výrobu zapotřebí velmi složitého stroje?Vůbec ne. Systémy se stále vyrábějí ručně. Inconel se velmi obtížně ohýbá, proto se potrubí skládá z mnoha částí, které se svařují a opracovávají, takže spoje jsou pouhému oku téměř neviditelné. Je to oblast vozu, která naplno odhaluje krásu řemeslné dovednosti.

Jak horké mohou být výfuky?Když má pilot naplno sešlápnutý plyn a motor je ve vysokých otáčkách, výfukové plyny opouštějí hlavu při teplotě téměř 900 °C, poté však celkem rychle při cestě výfukovým potrubím chladnou. V koncovce se jejich teplota blíží 700 °C. Jakmile pilot ubere plyn, systém se rapidně ochlazuje, kolem 140 °C za sekundu.

Výfukové potrubí vozu F1 je vyráběno ze stejné slitiny, z níž se dělají tryskové motory (foto: HRT F1)

S jakým množstvím plynu se musí výfuky v F1 vypořádávat?Tok výfuků při 18 000 otáčkách za min a plným plynu přesahuje 0,3 kg za sekundu z každé řady válců. Při typickém průměru koncovky 8,25 cm konečná rychlost přesahuje 725 km/hod.

Jaký dopad budou mít pravidla pro rok 2012, která nyní vyžadují periskopové výfuky, jak jsme je vídali před několika lety?Hlavní změnou bude pokles aerodynamické výkonnosti, protože výfuky již nebudou moci vylepšovat průtok difuzorem. To se může projevit v poklesu časů na kolo až kolem 0,75 sec. Motor však bude vytvářet o něco více výkonu, protože kratší koncovky výfuků motoru při vysokých otáčkách vyhovují více. Ale tento efekt vyššího výkonu je poměrně malý a zdaleka nevyrovná onu aerodynamickou ztrátu.