Ключевые преимущества нового кроссового мотоцикла Ducati Desmo450 MX: мнение эксперта

МОТОГОНКИ.РУ, 10 февраля 2024 - В Ducati сразу заявили, что дебютный сезон 2024 года, несмотря на вступление в чемпионат Италии по мотокроссу в топовом классе Prestige (MX1) и возможный выход на старт некоторых этапов чемпионата мира MXGP, будет годом разработки и совершенствования мотоцикла. План - представить в октябре-ноябре 2024 года серийную версию Desmo450 MX, чтобы запустить его в производство и получить официальную омологацию FIM для MXGP, а также, вероятно, и для AMA Supercross 450SX.

Ducati DesmoMX 450 (прототип)

Honda, Yamaha, Suzuki и Kawasaki, а также KTM ведут разработку своих кроссовых мотоциклов уже более 50 лет, и последнее поколение формата 450 куб.см. активно эксплуатируются и развиваются с 2011 года. То есть, нынешние CRF450, YZ450F, RM-Z450 и так далее эволюционировали 13 лет.

Что может противопоставить им Ducati, чей проект появился на свет в "железе" только летом 2023 года?

Дизайн шасси Desmo450

Шасси Ducati представляет собой традиционную сварную алюминиевую конструкцию, которая компактно обхватывает одноцилиндровый двигатель от шарнира маятника к рулевой колонке. В чем преимущество алюминия, если его удельная жесткость на треть ниже, чем у стали, а вес всего на треть меньше?

Шасси Ducati DesmoMX 450 (прототип)

С помощью изменения диаметра трубы и толщины ее стенок можно значительно снизить вес металлической конструкции. С алюминиевыми рамами это достаточно простая задача - использование профиля с переменным сечением и толщиной стенок. Если соблюдать корректное соотношение прочности профиля (способности противостоять скручиваю и разрушению), можно экспериментальным путем достичь оптимального соотношения жесткости конструкции к весу. Как ни странно, но алюминиевые конструкции в этом плане устойчивей, чем стальные: они не гнутся, держат форму, а когда наступает предел прочности, ломаются. Эксперименты по вычислению пределов прочности может провести суперкомпьютер, чтобы выдать разработчику оптимальное соотношение параметров, а тот уже смог бы создать прототип и провести ряд физических испытаний. 30 лет назад для этого пришлось бы построить 10 рам и маятников, чтобы сломать их и узнать, какое решение было самым сбалансированным. Сегодня можно на 3D-принтере напечатать две рамы с разными параметрами и провести на них испытания, прежде, чем создать прототип из промышленного материала. Материалы, которые применяются в 3D-принтерах ближе по своим свойствам к алюминиевыми сплавам.

Шасси Ducati DesmoMX 450 (прототип)

Инженеру труднее рассчитать предельные нагрузки, приходящие на раму мотоцикла с рулевой колонки (от вилки), а также с крепления маятника, если используется сталь. Алюминий более прогнозируемый. Или так: его проще "запрограммировать" на конкретные нагрузки. Он эффективней во всем, от проектирования, до производства. И похоже, что в Ducati двигались изначально этим путем - создали раму на базе точных расчетов, а не ломая десятки прототипных конструкций под прессом, как делали японцы на протяжении десятилетий.

Кроссовый двигатель Desmo

У всех на устах один вопрос: как Ducati будет использовать свой прямой привод клапанов без всяких пружин (десмодромный) для получения преимущества в производительности? В этой системе каждый клапан открывается традиционно, с помощью кулачка и толкателя пальца, а закрывается не пружиной, а вторым кулачком, приводящим в действие L-образный закрывающий рычаг. Жесткий (принудительный) привод закрывает клапан, и эта операция повторяется бесконечное количество раз. Преимущество в отсутствии верхнего предела оборотов двигателя, так как десмодромный привод клапанов работает одинаково с любой частотой. А для традиционного (пружинного) возвратного механизма, который используют все остальные, может наступить критический момент, когда обороты настолько высоки, что из-за инерции пружины не будут успевать закрывать клапаны, и те "зависнут" в открытом состоянии, так что работа двигателя нарушится.

Принцип действия десмодромного привода, изображение Cycle World

Ducati именно в этом плане преуспели в MotoGP: им удалось создать двигатель Desmosedici в 2003 году способный выдать 250 л.с. мощности, когда конкуренты вдохновлялись цифрами в районе 215 л.с. В 2007 году в чемпионате вступили новые правила, по которым рабочий объем двигателей MotoGP снизился до 800 куб.см. с начальных 990 куб.см., то есть их мощность так же должна была упасть примерно на 20%. И чтобы сохранить производительность мотора уменьшенного объема, в Ducati просто подняли "красную зону" на 2500 об./мин. без потери надежности двигателя.

Поступить точно так же японцы не могли. Вариантов решения было два: предельное сокращение хода клапана, либо увеличение фаз газораспределения, что дало бы пружинам больше времени для срабатывания. Японские инженеры пошли вторым путем, когда MotoGP перешел на 800-кубовые моторы. И они столкнулись с проблемой. Увеличенные фазы газораспределения сужают диапазон крутящего момента двигателя, перемещая его в верхний диапазон оборотов, ослабляя нижний и средний диапазон. Это сделало двигатели MotoGP слишком резкими, нервными, с поведением, почти как у 2-тактных "ракет" - на первых же тестах пилоты столкнулись с массой опасных хайсайдов и вылетов с трека.

Японцам пришлось применить сложнейшие механизмы для замены традиционного пружинного контроля клапанов и перейти на пневматику, а Ducati и по сей день используют привод, как в 2003. Пневматические системы смогли решить проблемы с зависанием пружинок и расширили потенциал своих ДВС.

Та же самая проблема есть сегодня и у кроссовых мотоциклов: их технологии, в отличие от MotoGP, не менялись с 90-х. Стальные пружины возвращают клапаны в двигателях Honda, Yamaha, KTM и так далее.

Двигатель Ducati DesmoMX 450 (прототип)

Похоже, что головка блока Desmo450 MX повторяет дизайн Ducati Panigale V4, лишенного подобных проблем. А если так, то десмодром позволит 450 MX следовать профилю кулачков и открываться на короткий промежуток времени, но иметь высокий подъем, что даст двигателю широчайший диапазон крутящего момента. Чем больше крутящего момента, тем мотоцикл проще контролируется, и езда на нем более уверенная. Для достижения тех же скоростей и мощности, не нужно крутить мотор до высоких оборотов.

Грамотный впуск - всему голова!

Одно из преимуществ, которое может получить Ducati, исходит из многолетнего опыта в повышении эффективности сгорания за счет его ускорения. Медленное сгорание смеси повышает нагрев двигателя, потому что он медленней отдает тепло в окружающую среду. Этот опыт Ducati получили, благодаря World Superbike в 90-х. Тогда, они активно экспериментировали с соотношением диаметра цилиндра и хода поршня, что также меняло угол нисходящего потока на впуске. При разных соотношениях, турбулентность при впрыске смеси происходила по-разному, и инженеры Борго-Панигале экспериментальным путем нашли отличный баланс. Главной целью был поиск больше крутящего момента в среднем диапазоне оборотов. Они нашли оптимальный баланс в конфигурации ЦПГ, с которой при приближении поршня к ВМТ (верхней мертвой точке) на такте сжатия, в вихре потока возникала турбулентность, ускорявшая процесс сгорания смеси.

Гонщики предпочитают иметь широкий диапазон крутящего момента, подконтрольный при легкой работе акселератором, а также предсказуемый рост мощности с четко читаемым подрывом наверху оборотов. Один из членов заводской команды Kawasaki в AMA Supercross сказал мне, что новый KX450 гораздо менее мощный на пике оборотов, потому что команда просила расширить диапазон момента и усилить середину. Но при усилении одной области, страдает другая - меньше скорости на полных оборотах. Плюс - больше контроля в поворотах и на выходе из них. В KTM полгода колдовали над поиском баланса между мощностью SX-F450 и стабильностью шасси. Honda стабильно наращивает пиковую мощность, контролируя ее электроникой.

На прототипе, показанном на презентации в Мадонне-ди-Компильо было четко видно, что корпус двигателя, все крышки и картер вырезаны из алюминия на станке и обработаны особым образом, а не литые, как это делают японцы. Ducati хорошо изучили методики впуска и аэродинамики двигателя. В сочетании с десмодромным приводом клапанов это может дать супер гибкий и мощный двигатель, сильнейшие стороны которого идеально подойдут именно для мотокросса. Прежде всего, существенное преимущество в крутящем моменте и контроль.