Еволюція балансу перформансу на Ле-Мані: справедливо чи фіксовано?

Вступ

Цими вихідними 24 години Ле-Мана знову відбудуться на трасі Сарт з 62 учасниками в трьох класах. На вершині списку – 21 гіперкар, що представляють собою найсучасніші прототипи, які поєднують бензинові двигуни, електричні гібридні системи та передові аеродинамічні рішення. За ними йдуть автомобілі класу LMP2, а також 24 машини GT3, серед яких Ford Mustang та McLaren 720S. Як Автомобільний клуб Західного узбережжя (ACO) забезпечує напружену боротьбу на фініші, не стримуючи при цьому інновації? Відповідь криється в ретельно налаштованій системі «Баланс продуктивності» (BoP), що базується на даних, симуляціях та власних сенсорних мережах.

Група гіперкарів: архітектура LMH та LMDh

Гіперкарі, які беруть участь у Ле-Мані, підпорядковуються двом різним регламентам:

• LMH (Le Mans Hypercar): Розроблені ACO/FIA, ці спеціально створені прототипи дозволяють використовувати індивідуальні гібридні системи на передній осі разом з унікальними бензиновими двигунами. Серед відомих прикладів – Ferrari 499P з 3.0-літровим двотурбінним V6, Peugeot 9X8 з 2.6-літровим двотурбінним V6 та Toyota з 3.5-літровим двотурбінним V6, що має електричний підсилювач потужності на 500 кВт. Aston Martin, обмежений BoP, вирішив легалізувати свій дорожній автомобіль Valkyrie, зберігши 6.5-літровий V12 і відмовившись від гібридної допомоги.
• LMDh (Le Mans Daytona hybrid): Ці автомобілі, що виникли з класу GTP IMSA, мають стандартизований гібридний модуль (двигун/інвертор McLaren Applied Technologies, батарея Williams Advanced Engineering, трансмісія Xtrac) і один з чотирьох карбонових каркасів, що постачаються Dallara, Ligier, Multimatic або Oreca. Виробники, такі як BMW (V8 M Hybrid), Porsche (963), Cadillac (V-Series.R) та Alpine (A424), використовують цю спільну платформу для інтеграції індивідуальних кузовів та бензинових двигунів.

Незважаючи на різні архетипи, стартова решітка 2025 року майже однаково представлена – 10 LMH та 11 LMDh – завдяки процесу конвергенції, що узгодив цільові показники продуктивності.

Процес конвергенції: узгодження двох архітектур

У 2021 році тільки Toyota та приватні команди використовували автомобілі LMH; IMSA прагнула знайти гібридну формулу з контрольованими витратами. Під час пандемії технічні команди ACO та IMSA проводили щотижневі віртуальні семінари, обмінюючись CFD-файлами, картами втрат потужності та кривими динамометричних випробувань. Вони розробили симуляцію еталонного кола за допомогою Simulation Management and Validation Application (SMAVA), валідувавши часи кола за реальними телеметричними даними Toyota GR010 та Acura ARX-06. «До середини 2022 року ми встановили початкову базу BoP – узгоджуючи часи кола в межах 0.2 сек/коло – і з того часу продовжували вдосконалювати», – згадує Тьєррі Буве, директор змагань ACO.

Механізми Балансу продуктивності (BoP)

BoP для Ле-Мана встановлює обмеження на співвідношення притискної сили до опору повітрю на рівні 4:1 через стандартизовані розміри передніх та задніх дифузорів, площі днища та елементів заднього крила. Окрім аеродинаміки, тонке налаштування відбувається в:

1. Обмеження ваги та потужності: Автомобілі мають додаткову вагу за потреби; на 2025 рік мінімальні ваги варіюються від 1 030 кг (Aston Valkyrie) до 1 052 кг (Toyota GR010). Максимальна потужність обмежена 520 кВт, з двома порогами на швидкості 250 км/год, що розділяють високошвидкісні та низькошвидкісні обмеження потужності.
2. Розподіл енергії: Максимум 8 МДж для гібридів LMH та 6.4 МДж для LMDh на кожен заїзд забезпечує паритет. Стратегії підзарядки та швидкості рекуперації моніторяться в реальному часі.
3. Коригування часу на піт-стопи: BoP може вимагати додаткові секунди для зміни обладнання під час заправки або обслуговування шин, щоб збалансувати швидші піт-модулі.

Критично важливо, що власні датчики крутного моменту на кожній осі зчитують дані з частотою 1 кГц, передаючи зашифровану телеметрію через 5G-роутери в систему управління гонкою. Алгоритм фільтрації Калмана згладжує дані для забезпечення реального часу контролю потужності на колесах як для гібридних, так і для бензинових двигунів.

Останні коригування BoP для Ле-Мана 2025

На відміну від трирічного середнього показника, що використовується в FIA World Endurance Championship, Ле-Ман застосовує індивідуальний BoP, що ґрунтується на даних 24-годинних перегонів минулого року та просунутих багатовимірних симуляціях. Основні зміни включають:

• Toyota GR010 Hybrid: +5 кг баласту; -10 к.с. вище 250 км/год для обмеження переваги на високих швидкостях.
• Ferrari 499P: +3 кг баласту; оптимізована картографія рекуперації на передній осі збільшена до 3.2 МДж/заїзд.
• Cadillac V-Series.R: +20 кДж загальної електричної енергії; радіус обмежувача повітря збільшений на 1 мм.
• Aston Martin Valkyrie: Мінімальна вага знижена до 1 030 кг; крива скидання контролю тяги послаблена на 5% для покращення керованості.
• Alpine A424: Ємність батареї збільшена до 8 МДж; нова калібрування інвертора від Bosch забезпечує 97% пікову ефективність.

Симуляції прогнозують 51% ймовірності загальної перемоги LMDh проти 49% для LMH, що свідчить про тісну конвергенцію.

Стратегія гонки на основі даних та інтеграція ШІ

Команди тепер використовують ШІ та машинне навчання та хмарні інфраструктури (AWS, Microsoft Azure) для вдосконалення стратегії. Телеметрія в реальному часі – понад 300 каналів на автомобіль – постачає моделі виявлення аномалій на кластерах AWS EMR. Нейронні мережі прогнозують криві зносу шин з точністю ±0.1 сек/коло після кожного заїзду, тоді як симуляції Монте-Карло оновлюють вікна піт-стопів до найближчої секунди. На борту працюють FPGA Xilinx та GPU NVIDIA, що забезпечують локалізовану інференцію, дозволяючи адаптивне векторування крутного моменту та модулювання гальмування у трафіку.

«Ми скоротили середній час піт-стопу на 1.5 секунди після впровадження нашого оптимізатора заїздів на основі LSTM», – зазначає Емма Чен, стратег з даних у Cadillac Racing.

Екологічний вплив та інновації в гібридах

Дорожня карта сталого розвитку Ле-Мана ставить за мету досягнення вуглецевої нейтральності до 2030 року. Виробники експериментують з новими поколіннями акумуляторів: Porsche тестує прототипи твердотільних батарей від QuantumScape, в той час як Alpine випробовує модулі з кремнієвими анодами для підвищення енергетичної щільності на 15%. Карти рекуперації енергії гальм налаштовуються для кожного сектора траси за допомогою регресорів машинного навчання. Навіть склад пального підлягає аналізу: випробування Shell на 100% електричному паливі в Ferrari 499P зменшило викиди CO₂ на 80%. Директор з питань сталого розвитку ACO, доктор Софія Альварес, зазначає: «Кожна десята частка МДж, яку ми відновлюємо, зменшує навантаження на паливо під час піт-стопу, що безпосередньо знижує викиди».

Критика BoP та перспективи на майбутнє

Жодна система не є досконалою. Пуристи критикують BoP як «штучний» або «фіксований». Однак відкрите протестування заборонено відповідно до регламенту WEC. Натомість FIA експериментує з адаптивним BoP, використовуючи федеративне навчання: анонімні дані команд навчають центральну модель для коригування BoP під час гонки, якщо відхилення перевищує пороги. Дашборди для взаємодії з фанами можуть незабаром візуалізувати коригування BoP у реальному часі, роблячи процес більш прозорим.

Висновок

Від датчиків крутного моменту на осях до хмарних симуляцій ШІ, BoP на Ле-Мані перетворився на високо технологічну форму мистецтва, що забезпечує чесну конкуренцію серед радикально різних філософій силових установок. Оскільки інновації в гібридах та електриці прискорюються, Баланс продуктивності залишиться критичним мостом між інженерною креативністю та справедливістю на треку, зберігаючи 24 години Ле-Мана такими ж захопливими, як і раніше.