Po co nam ten cały motorsport? Co tak naprawdę trafia z niego do drogowych aut? [MOTO 2030]

Łukasz Kifer
Jeśli ktoś nie jest fanem sportów motorowych, zwykle nie widzi sensu rywalizacji zawodników i producentów. Po co wydawać na to miliony? Tymczasem jej efekty odczuwamy w swoich samochodach i na własnej skórze, tylko zwykle o tym nie wiemy.

MOTO 2030 to piątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu i technologii. Nie zabraknie tu także ciekawych historii konstruktorów oraz opisu dziejów firm, których przeszłość ma wpływ na to, jak będzie wyglądała motoryzacja przyszłości. Samochody, drogi i miasta na naszych oczach bardzo dynamicznie się zmieniają. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

Eksperymentalne miasto przyszłości Woven CityMiasto 2030. Dzięki rewolucji w transporcie odzyskamy miasta [MOTO 2030]

"Formuła 1 jest nudna". Często słyszę to zdanie, czasami nawet z własnych ust. To tylko półprawda. Królowa sportów motorowych jest skomplikowana i do zrozumienia wymaga całkowitego zaangażowania kibica. Ale być może dzięki niej żyjemy, dlatego warto ją szanować, tak samo jak inne gałęzie motorsportu.

Prawda jest taka, że sporty motorowe pełnią w przemyśle motoryzacyjnym dwie funkcje jednocześnie. Są potężną machiną marketingową i największym eksperymentem technicznym na świecie.

Pierwsza cecha nie wymaga specjalnego wyjaśnienia. Sport to rywalizacja i emocje. Jeśli wywołuje pozytywne wrażenia, kibice są bardziej skłonni kupować produkty marek, które ich dostarczają. Dlatego producentów samochodów sport to forma reklamy. Niekoniecznie najbardziej efektywna finansowo, ale budująca trwałą relację z klientem. A lojalny klient, to najlepszy klient.

Ale sporty motorowe mają też drugą twarz. Są poligonem dla nowych technologii, które później trafiają do naszych samochodów. Jeśli się sprawdzą. To brzmi jak kolejna reklama, ale jest prawdą.

Konstrukcja bolidu Formuły 1 to aerodynamiczny majstersztykKonstrukcja bolidu Formuły 1 to aerodynamiczny majstersztyk fot. Scuderia Ferrari

Mnóstwo rozwiązań opracowanych na potrzeby sportowej rywalizacji da się znaleźć we współczesnych samochodach. Dbają o nasze bezpieczeństwo, wygodę, a nawet portfele. To dlatego, że w sporcie motorowym wszystko jest wywindowane na ekstremalny poziom: rywalizacja, ambicje, budżety, talent i wiedza.

Powyższe słowa dotyczą wszystkich sportów motorowych, ale ich królową nie bez powodu jest Formuła 1. Tylko ona porywa tłumy, bo wywołuje najwięcej emocji. To oznacza najwyższe budżety, co pozwala przeznaczyć najwięcej pieniędzy na rozwój i opracowanie nowych technologii oznaczane skrótem "R&D" (research and development).

Taki wniosek rodzi jeszcze jedno ważne pytanie. Firmy inwestujące w Formułę 1 starają się przekonać klientów, że są lepsze od innych. Czy to prawda? Poniekąd tak, bo tylko one mają idealne warunki do testowania różnych rozwiązań.

Tesla Model S jest wyposażona w układ 'Smart Summon'Hakowanie aut. Na razie nie stanowi problemu, ale wkrótce to się zmieni [MOTO 2030]

Oczywiście można to robić również w inny sposób, ale będzie mnie efektywny. Dobrze zarządzany sportowy team może nawet przynosić dochody. Nawet jeśli tak nie jest, to przynajmniej zwraca się część wydatków na sławetne "R&D". Poza tym nic tak nie budzi kreatywności inżynierów, jak bezpośrednia rywalizacja na najwyższym poziomie.

Z kronikarskiego obowiązku przypomnijmy, że w rozwój silników Formuły 1 są aktualnie zaangażowani następujący producenci samochodów: Ferrari, Honda (do 2022 r.), Mercedes i Renault. Oprócz tego w opracowanie bolidów, ale nie napędów, są zaangażowane: Alfa Romeo, Aston Martin i McLaren. To samochodowa elita elit.

Przyjrzyjmy się historii wynalazków w sporcie motorowym, przede wszystkim Formule 1, ale nie tylko.  Sprawdźmy, co mu zawdzięczamy, nawet jeśli nas nie interesuje. A potem zastanówmy się, co będzie w przyszłości.

Supersamochody McLarena są podobne do siebie. Nie bez powoduSupersamochody McLarena są podobne do siebie. Nie bez powodu fot. McLaren

Formule 1 zawdzięczamy... McLarena

Przede wszystkim Formule 1 zawdzięczamy kultową markę samochodów drogowych, której nazwa wzięła się od założyciela wyścigowego zespołu, słynnego konstruktora Bruce'a McLarena. Nawiasem mówiąc, zginął w wieku 32 lat na torze Goodwood, testując swoją wyścigówkę do startów w serii Can-Am. Dla zwykłych kierowców to może nie mieć znaczenia, ale jedynym producentem ostatniego półwiecza, który trafił na rynek konsumencki z Formuły 1, a nie odwrotnie, jest właśnie McLaren.

Dlatego auta tej firmy są wyjątkowe, nawet jeśli jej bolidy F1 korzystają z silników Mercedesa. Tylko na nie spójrzcie. McLaren nie kłamie, gdy twierdzi, że te auta narodziły się na torach wyścigowych. Stąd niezwykły pietyzm w podejściu do aerodynamiki i obecność tak dużej ilości włókien węglowych. McLareny nie są najpiękniejszymi autami na świecie, ale w pojazdach tej marki naprawdę funkcja decyduje o formie.

Początek drogowej historii marki z Woking to słynny McLaren F1 z 1992 roku, który na zawsze pozostanie jednym z najwspanialszych samochodów sportowych na świecie. Poza tym grupa McLaren oprócz części wyścigowej (McLaren Racing), samochodowej (McLaren Automotive) ma też oddział McLaren Applied, który sprzedaje swoje technologie innymi producentom, a nawet konkurentom.

Kompozyty tej firmy można znaleźć nawet w wyczynowych rowerach, a elektronikę sterującą silnikami w bolidach amerykańskiej serii wyścigowej NASCAR. Podobnie jest z grupą Williams i jej częścią Advanced Engineering, która po prostu dostarcza innym producentom zaawansowane technicznie rozwiązania.

Samochód autonomicznyKomputerowi łatwiej ograć Kasparowa w szachy niż pojechać po bułki do sklepu

Sportom motorowym zawdzięczamy nowoczesne materiały

A propos kompozytów. To właśnie motorsportowi z Formułą 1 na czele zawdzięczamy tak powszechne wykorzystanie zaawansowanych technologicznie materiałów w drogowych samochodach. McLaren skonstruował pierwszy karbonowy monokok (kadłub, który tworzy strukturę auta) w latach 80. Początkowo nowoczesne laminaty żywic i tworzyw sztucznych - słynne włókno węglowe, ale również szklane oraz inne kompozyty - były tak drogie, że nie nadawały się do seryjnie produkowanych aut.

Z czasem technologia produkcji została dopracowana i koszty spadły. Elementy z kompozytów włókna węglowego są w dalszym ciągu wykonywane w dużym stopniu ręcznie, bo trudno zautomatyzować ten proces, ale pojawiają się coraz częściej w zwykłych autach, chociaż raczej tych droższych.

Kierownica bolidu Formuły 1 - stara i nowaKierownica bolidu Formuły 1 - stara i nowa fot. Mercedes-AMG F1/Steve Etherington

Podobną drogę od sportu do produkcji masowej przeszły nowoczesne stopy: aluminium, tytanu i stalowe. Mają unikalne właściwości albo bardzo korzystny stosunek wytrzymałości do masy, dzięki czemu producenci aut bardzo je lubią. To samo dotyczy pewnych technik konstrukcyjnych, na przykład klejenia elementów w miejsce spawania, skręcania i nitowania. Dzięki ich testowaniu w sportach motorowych, nasze samochody są lżejsze, sztywniejsze, mocniejsze oraz... droższe.

2 x Renault 5, klasyczne i elektrycznePhilippe Brunet: Kiedy znikną silniki spalinowe, oszczędzimy mnóstwo pieniędzy [MOTO 2030]

Aerodynamika to klucz do wyników. Ergonomia jest równie istotna

Oba słowa są ważne, bo to dzięki sportom motorowym konstruktorzy dowiedzieli się, jak istotne jest opływowe nadwozie oraz efektywny projekt kokpitu. Konstruowanie tych pierwszych ćwiczą prawie od początku motoryzacji i czasów bicia pierwszych rekordów prędkości.

To, co pomagało je wywindować znacznie wyżej, teraz pozwala na większe oszczędności energii. Przy wyższych prędkościach napędy zużywają najwięcej sił właśnie na pokonanie oporu powietrza. Ma to kardynalne znaczenie dla spełnienia drakońskich norm emisji spalin i wydłużenia zasięgu samochodów elektrycznych.

Natomiast idealna ergonomia wnętrza pomaga kierowcom wyczynowym pojechać szybciej, bo nie rozpraszają ich zbędne czynności, a nam jeździć bezpieczniej z tego samego powodu. Kierowcy wyścigowi i rajdowi to najbardziej oddani oraz najodważniejsi testerzy nowych rozwiązań. Jedynie to tłumaczy, dlaczego zgadzają się na używanie potwornie skomplikowanych kierownic we współczesnych bolidach Formuły 1.

Wystarczy jednak zerknąć do wnętrz nowych aut (nie tylko Tesli Model S Plaid), żeby przekonać się, że w ich kierownicach jest coraz więcej przycisków, pokręteł i wyświetlaczy. Dla nas śmiertelników są jednak przeznaczone tylko rozwiązania, które wcześniej sprawdziły się w motorsporcie.

Silniki i napędy z Formuły 1 są już w drogowych samochodach

Wnętrze drogowego Mercedesa-AMG Project OneWnętrze drogowego Mercedesa-AMG Project One fot. Mercedes

To samo dotyczy układów przeniesienia napędu. Renault chwali się, że innowacyjna skrzynia biegów ma rozwiązania opracowane dla Formuły 1. Oczywiście nie zostały przeniesione w całości z 800-konnego bolidu do poczciwego miejskiego Clio, ale technologię, która sprawdziła się w motorsporcie, przystosowano do potrzeb codziennych kierowców.

W przeszłości tak samo było ze zmiennymi fazami rozrządu płynnie regulującymi czas otwarcia i wznios zaworów oraz zautomatyzowanymi skrzyniami biegów. Słynna dwusprzęgłowa skrzynia DSG Volkswagena i podobne konstrukcje innych producentów, to rozwiązania wprost z wyścigowych aut. To samo dotyczy łopatek przy kierownicy służących do zmiany przełożeń, niezależnie od rodzaju zastosowanej przekładni.

Dlaczego napędy hybrydowe trafiły do bolidów F1? Bo trzeba było jakoś uzasadnić istnienie Formuły 1. Rozwijanie wyścigowych napędów w zupełnie innymi kierunku niż w przypadku samochodów drogowych nie miało żadnego sensu. Dlatego FIA dokręciło śrubę konstruktorom Formuły 1 w taki sam sposób, jak władze Unii Europejskiej producentom samochodów. Teraz jedno i drugie pasuje do siebie idealnie, a rozwój napędów hybrydowych przyspieszył, również dzięki Formule 1.

Elektryczne Peugeoty na turnieju Roland GarrosKoniec silnika spalinowego jest bliski [MOTO 2030]

Wkrótce będziemy mieli do czynienia z bezprecedensową sytuacją. W 2022 roku na rynek ma wreszcie trafić hipersportowy Mercedes-AMG Project One. Będzie to pierwszy samochód drogowy w historii, do którego trafi silnik pochodzący bezpośrednio z Formuły 1. Oczywiście musiał przejść sporo modyfikacji (proszę sobie wyobrazić jakie to było wyzwaniem dla inżynierów z Brixworth, gdzie znajduje się siedziba Mercedes-AMG High Performance Powertrains), ale  to imponujące osiągnięcie.

Hybrydowe Renault Clio E-tech ma w sobie coś z bolidu Formuły 1Hybrydowe Renault Clio E-tech ma w sobie coś z bolidu Formuły 1 fot. Renault

Mercedes-AMG Project One ma mieć moc ponad 1000 KM i rozpędzać się do prędkości przekraczającej 350 km/h. A przecież pojemność jego silnika V6 to zaledwie 1,6 litra. Wspólnie z nim na taką moc pracują klasyczne i elektryczne turbosprężarki oraz elektryczne silniki przy kołach.

Nawet ośmiobiegowa przekładnia będzie podobna do tej z Formuły 1. Ma powstać 275 egzemplarzy takich samochodów, na swoje sztuki czekają już kierowcy wyścigowi z zespołu Mercedesa oraz mistrz świata z 2016 r., Nico Rosberg.

Sporty motorowe to też dwa "o": oleje i opony

Również dostawcy produktów eksploatacyjnych: paliw, opon, olejów i innych smarów są aktywnie zaangażowani we współpracę z zespołami Formuły 1. Zwłaszcza opony oraz oleje silnikowe muszą działać w nieprawdopodobnie wymagających warunkach. Silniki Formuły 1 i przyspieszenia osiągane w czasie jazdy tworzą najbardziej ekstremalne środowisko, jakie można spotkać w motoryzacji. W tej chwili jedynym dostawcą opon do Formuły 1 jest Pirelli.

Oleje reprezentuje znacznie więcej firm, m.in.: Shell, Total, Petronas, Mobil. Niektóre płacą setki milionów dolarów rocznie tylko po to, aby uczestniczyć w Formule 1. Trzeba pamiętać, że lepsze środki smarne, to nie tylko wyższa trwałość silnika, ale również mniejsze opory, które obniżają zużycie paliwa. To ułatwia wygranie wyścigu zawodnikom, którzy mogą zatankować mniej benzyny, ale jednocześnie pozwala osłabić apetyt silników naszych aut.

Rozmaite podzespoły są dostarczane przez wybranych dostawców. Bolidy Formuły 1 mają obręcze kół BBS, OZ, Enkei, Rays i Ronal, hamulce Brembo, AP Racing, Alcon i Akebono. Lista wszystkich dostawców różnych elementów jest naprawdę długa.

System Halo w bolidzie Formuły 1System Halo w bolidzie Formuły 1 fot. Mercedes-AMG F1/Steve Etherington

Formuła 1. Motorsport is dangerous

Najważniejszą kategorię zostawiliśmy na koniec. Sporty samochodowe są niebezpieczne, ale coraz mniej. Władze Formuły 1 od lat kładą duży nacisk na poziom bezpieczeństwa, bo w przeszłości na wyścigach ginęło zbyt wielu kierowców. I te zmiany przynoszą pozytywne skutki.

Choćby w ostatni wyścigowy weekend na torze Monza (GP Włoch 2021) krytykowane przez wielu rozwiązanie Halo (klatka wokół kabiny kierowcy) prawdopodobnie uratowało głowę Lewisa Hamiltona, a wcześniej (w GP Bahrajnu 2020) również Romaina Grosjeana. Ta część bolidu jest skonstruowana ze stopów tytanu. Waży 7 kg, ale wytrzymuje siłę równoważną naciskowi 12 ton.

Na co dzień zyskują na tym wszyscy kierowcy. Dzięki eksperymentowi technicznemu, którym de facto jest Formuła 1 i inne sporty motorowe, seryjnie produkowane samochody są coraz sztywniejsze i wyposażone w strefy kontrolowanego zgniotu. Między innymi dlatego stają się bezpieczniejsze.

W normalnych samochodach nie widać klatek bezpieczeństwa, ale one tam są. Stanowią elementy samonośnego nadwozia, ukryte pod materiałami wykończeniowymi i wygłuszającymi, których nie ma w rajdówkach i wyścigówkach.

Toyota Prius INajnowsze dzieje hybryd. Właśnie opanowują świat [MOTO 2030]

Bezpieczeństwo ma różne oblicza. Wszystkie testują zawodnicy

Nie można zapomnieć też o bezpieczeństwie czynnym, czyli rozwiązaniach, które działają jeszcze przed wypadkiem. To przede wszystkim dobre prowadzenie i systemy elektroniczne. Aktywne zawieszenie hydrauliczne zostało opracowane przez Colina Chapmana tuż przed śmiercią (zmarł na atak serca), a po raz pierwszy w świecie było zastosowane przez Lotusa w 1983 r.

Dekadę później federacja sportów motorowych FIA zakazała jego używania w Formule 1, ale przetrwało do dziś w "cywilnych" autach. Nawet lusterka wsteczne początkowo były montowane w samochodach po to, żeby można było ujrzeć zbliżającego się wyścigowego rywala.

Lotus 92 z aktywnym zawieszeniemLotus 92 z aktywnym zawieszeniem fot. Lotus

Zanim systemy kontroli trakcji trafiły do naszych aut, zostały opracowane do samochodów wyczynowych. Teraz działają znacznie sprawniej od nawet najbardziej utalentowanych zawodników. Nam mogą uratować życie. Poza tym sprawiają, że na co dzień czujemy się lepszymi kierowcami, bo pracują za nas.

Dotyczy to zarówno samochodów, jak i motocykli. W nowoczesnych jednośladach jazda na tylnym kole albo hamowanie w zakręcie już nie są takim wyzwaniem jak kiedyś. W droższych maszynach wszystko kontroluje elektronika.

Technologie z motorsportu. To już było, a co będzie?

Znamy już sporo rozwiązań, z których korzystamy dzięki sportom, a co może trafić do naszych samochodów w najbliższej przyszłości? Wystarczy sprawdzić, nad czym pracują w tej chwili inżynierowie. Jeśli się sprawdzi i stanieje, wkrótce może zagościć w autach produkowanych masowo.

W nadchodzących latach możemy spodziewać się rosnącej sprawności napędów hybrydowych. Silniki spalinowe jeszcze nie powiedziały ostatniego słowa i długo będą się bronić coraz lepszymi parametrami. Oprócz układów odzyskiwania energii kinetycznej poprawią się również te dbające o optymalne zarządzanie energią cieplną. Jest wytwarzana przez układy hamulcowe i silniki spalinowe, ale również przez elektryczne oraz akumulatory.

Dlatego jest kluczem do wzrostu zasięgu samochodów elektrycznych, obok rosnącej wydajności ogniw zasilających. Popularnie zwane baterie będą też coraz lżejsze, bo każdy kilogram jest w motorsporcie na wagę złota, podobnie jak w... elektrykach. To samo dotyczy coraz lepszej aerodynamiki. Elektryczny EQS osiągnął współczynnik Cd=0,2. Tunelom aerodynamicznym zespołów F1 wkrótce możemy zawdzięczać przekroczenie i tej granicy.

Pierwsza opona z indeksem HL (High Load) do samochodów elektrycznychDariusz Wójcik: "W 2030 roku w Polsce może być 1,6 mln samochodów elektrycznych" [MOTO 2030]

W przyszłości coraz częściej będzie stosowana zaawansowana telemetria. Badanie rozmaitych parametrów samochodów rajdowych i wyścigowych (dzięki bezprzewodowej komunikacji również w czasie rzeczywistym) jest niezbędne do skutecznego dostrajania ich do panujących warunków. W samochodach drogowych na razie jest wykorzystywana tylko na etapie ich opracowania, ale pewnie to się zmieni.

Koncerny, m.in. Porsche już pracują nad syntetycznym paliwem, które pozwoli odsunąć śmierć silników spalinowych w odleglejszą przyszłość. E-paliwa przyszłości na pewno będą testowane w sporcie. Ich dodatek już jest wykorzystywany w Formule 1.

Co jeszcze? Nie wiadomo, ale z pewnością w przyszłości rozwiązania prosto ze sportów motorowych będą trafiać do seryjnie produkowanych aut. Zespoły Formuły 1 wydają na to majątek. Budżety czołowych teamów to setki milionów dolarów. Samo opracowanie jednostki napędowej w pierwszej dekadzie XXI w. potrafiło pochłonąć 200 milionów, a całość wydatków wynosiła ponad dwa razy tyle.

Od kilku lat zespoły obowiązują ograniczenia budżetów (w sezonie 2023 do 135 mln dolarów, wcześniej 145 mln), ale nawet oficjalne liczby wciąż są bardzo duże. Pamiętajmy o tym, kiedy oglądamy wyścig Formuły 1. Zawodnicy, a na drugim planie inżynierowie, walczą nie tylko o lepsze miejsce na mecie i nasze emocje, ale też lepszą przyszłość dla naszych samochodów.

Bolid Formuły 1 to cud technikiBolid Formuły 1 to cud techniki fot. Red Bull Racing

Więcej o: