Студенты из США напечатали на 3D-принтере двигатель болида для Formula SAE

Сообщество автомобильных инженеров (SAE) ежегодно проводит соревнования между различными университетскими командами под названием Formula SAE. Смысл в следующем: каждая команда должна спроектировать, построить и испытать собственный автомобиль. Как и в Формуле-1, соревнования имеют строгие правила — они призваны стимулировать техническое творчество студентов.

В 2017 году SAE потребовало, чтобы корпуса дроссельных заслонок в двигателях заменили единым дросселем для всех четырех цилиндров. Кроме того, ограничили и размеры корпуса: отныне он должен быть высотой не более 20 миллиметров. Это правило серьезно уменьшило мощность двигателей и создало серьезные сложности для всех участников Formula SAE.

Команда Калифорнийского университета в Сакраменто Hornet Racing всегда использовала четырехцилиндровый двигатель Honda CBR600RR. Обычно он поставляется с четырьмя отдельными корпусами дроссельной заслонки (по одному на каждый цилиндр) диаметром 44 мм.

Чтобы сохранить производительность двигателя, студенты полностью поменяли систему воздухозабора. При формулировке цели команда выдвинула ряд первоочередных задач. Требовалось изменить форму впускного коллектора таким образом, чтобы улучшить движение воздуха через двигатель. Еще одной задачей стало выведение топливных форсунок в основание впускных каналов (труб, которые соединяют камеру сгорания с головками цилиндров) для снижения турбулентности потока. Наконец, новый двигатель должен был стать легче по весу и проще в сборке.

Для достижения этих целей команда обратилась к аддитивному производству. Технология 3D-печати Digital Light Synthesis от компании Carbon открыла широкие возможности для дизайна. С помощью цифровых моделей инженеры создали множество вариантов исполнения, чтобы выбрать идеальную форму деталей. А использование 3D-принтера снизило расходы на производство и сборку конструкции.

В итоге команда Hornet Racing остановилась на воздухозаборном коллекторе в виде луковицы длиной 17 сантиметров. Он заменил предыдущий 60-сантиметровый диффузор. Общий дизайн воздузаборника был скопирован со сверхзвукового двигателя с небольшими изменениями под автомобильные формы. Так как элементы конструкции не пришлось сваривать, вес агрегата уменьшился в два раза. Это повысило управляемость транспортного средства и повысило динамику.

С помощью 3D-печатных деталей команда Hornet Racing существенно улучшила результаты в Formula SAE. В 2017 году автомобиль Калифорнийского университета занял 16-е место в общем зачете из 80 команд.