Maailma kiireim auto – 1000 miili tunnis

Rakettmootor, reaktiivmootor ja F1 mootor kõik ühte masinasse topituna. Tundub napakas, kuid ainult läbi taolise ekstsentrilisuse sünnivad tõeliselt silmapaistvad saavutused.

Kui kõik läheb plaanide kohaselt, ületab Bloodhound SSC 2019. aasta esimeses kvartalis 500 miilise tunnikiiruse ning neljandas kvartalis tehakse ajalugu, sõites maapinnal kiirusega 1000 miili tunnis ehk 1609 km/h.

Ambitsioonikad rekordimehed

Bloodhound SSC projekti veavad Thrust SSC-ga praegu kehtiva kiiruserekordi välja sõitnud Andy Green ja Robert Noble. Praegune rekord, 763 miili tunnis (1228 km/h), pärineb 1997. aastast. Toona ületas Suurbritannia kuningliku õhuväe piloot Green esimesena maapinnal helikiiruse. Olgugi, et rekord on seni nende nimel, nägid mehed, et võimalik on veelgi kiiremini edasi liikuda. 2008. aasta oktoobris teatasid nad, et alustavad maagilise 1000 miilise tunnikiiruse alistamist.

Selleks hetkeks oli kardinate taga tööd ja vaeva nähtud juba rohkem kui poolteist aastat. 1000 miili tunnis pole lihtsalt kättevõtmise asi ning enne ametlikke teadaandeid pidid mehed kindlaks tegema, kas selline asi üldse võimalik on. Selgus, et on, kuid nad peavad selleks tänapäevase tehnika viima selle absoluutse piirini. Samas on ajagraafikut pidevalt edasi nihutatud ning rekordiüritus leiab aset kolm aastat esialgu lubatust hiljem.

Kolm ühes – reaktiiv, rakett ja F1

13,5 meetri pikkune, 1,9 meetri laiune ja 7,8 tonni kaaluv „rakett“ on tõeline meistriteos. Juba ainuüksi jõuallikaid on seal kolm. Esmase kiirenduse annab hävituslennukilt Eurofighter Typhoon pärit Rolls Royce’i EUROJET EJ200 reaktiivmootor, mis viib Bloodhoundi 350 miilise tunnikiiruseni.

Seal tuleb reaktiivmootorile appi Nammo rakettmootor. Nammo on Norras baseeruv maailma juhtivaid aeronautika ja kaitsetööstuse ettevõtteid, mis toodab erinevat tehnikat alates laskemoonast kuni kosmoserakettide osadeni. Bloodhoundile kruvitaksegi külge alles väljatöötamisel rakettmootor, mida Nammo on arendab koostöös Euroopa Kosmoseagentuuriga kergemate laadungite Maa orbiidile saatmiseks.

Nammo rakettmootor töötab hübriidrežiimil. Kütuseks on tahke kummilaadne HTPB (hüdroksüül-termineeritud polübutadieen) ja oksüdeerijaks vedel HTP (kontsentreeritud vesinikperoksiid). Just HTP juures tuleb mängu kolmas mootor – eelmise põlvkonna F1 autodel kasutatud 600 hobujõuline Cosworthi V8, mille ainsaks eesmärgiks on pumbata HTP-d raketimootorisse.

Täiesti õigustatult võib küsida, et kas tõesti on vaja kolme mootorit Bloodhoundi rekordkiiruse saavutamiseks? Asi on turvalisuses ja testimises. Madalamatel kiirustel saab kasutada Rolls Royce’i reaktiivmootorit, mis on lennukile kohaselt disainitud töötama erineva võimsusega. See tähendab, et võimsus ja kiirus on kogu aeg juhi kontrolli all.

EJ200 suudab oma 90 kN tõukejõuga viia Bloodhoundi kuni 700 miilise tunnikiiruseni. Isegi Eurofighter Typhoon ise, millel on kaks EJ200 mootorit, ei suuda maapinna lähedases tihedas õhus 1000 miilist tunnikiirust saavutada. Et jõuda püstitatud eesmärgini, ongi vaja Nammo rakettmootorit, mis lisab EJ200 võimsusele veel 122 kN tõukejõudu.

Raketimootori töötamiseks on peab seal olevale HTPB-le (põhimõtteliselt sünteetiline kumm) lisama kõrgel temperatuuril hapniku, mida saadakse pumbates kontsentreeritud vesinikperoksiidi (HTP) läbi hõbedakatalüsaatori 76 Baarise (1000 psi) rõhu all. Siin tulebki mängu Cosworthi F1 mootor.

Projekti alguses oli ühena variantidest laual ka suure rõhuga paakide kasutamine, kuid see lähenemine osutus ühtlasi nii ebapraktiliseks kui ka ohtlikuks. Kuna tegemist on väga suurte rõhkudega (76 Bar on võrdne 760 tonnise raskusega ruutmeetri kohta), peaks kogu süsteem (paagid ja ventiilid) olema äärmisel tugev ja seetõttu ka raske, ületades igal juhul F1 mootori kaalu.

Pumbasüsteem on ka tunduvalt ohutum. Kes keskooli keemiatundidest mäletab, siis vesinikperoksiid iseenesest ei põle ega plahvata, võib ta kokkupuutes mitmete teiste ühenditega väga intensiivselt reageerima hakata. „Kui tekib leke pumbaga süsteemis, saab pumba seisma jätta ja leke peatub. Kui 76 Baarise rõhu all süsteem lekkima hakkab, on tulemuseks suurejooneline vaatemäng ja seda mitte heas mõttes,“ jäi Bloodhoundi piloot Andy Green nende valitud lahendusele kindlaks.

Super-rattad

Bloodhoundi enneolematud väljakutsed ei piirdu vaid võimalikult efektiivse jõuallika leidmisega. Takistusi valmistab ka inimkonna üks vanimaid leiutisi – ratas. Igasugused klassikalised autorattad võib siinkohal kiirelt ära unustada, mitte ükski neist ei peaks seal tekkivatele jõududele vastu.

Bloodhoundi veermiku moodustavad neli alumiiniumisulamist 915 mm diameetriga ratast, millest igaüks kaalub 105 kg. Rattad peavad rekordiautol olema tõepoolest erakordsed. Tippkiirusel pöörlevad nad natuke rohkem kui 10 000 korda minutis (170 korda sekundis) tekitades sellega ratta pinnal tsentrifugaaljõu 50 000 g-d. See tähendab, et kui siduda tavaline 1 kg suhkrupakk ratta külge, püüaks see suhkrupakk rattast eemalduda 50 tonnise jõuga.

Käesoleva aasta juunis testiti laboris esimest korda rekordiautol kasutatavaid rattaid. Selgus, et kuigi ratta tsentrifugaaljõust tingitud „paisumine“ oli normi piires (0,8 mm), siis 10 000 pöörde juures minutis kuumenes ratas õhuhõõrdumise tõttu 93 kraadini Celsiuse järgi ja paisus seetõttu veel 0,35 mm võrra. Lisaks kaotab temperatuuri tõustes alumiiniumisulam osa oma tugevusest. 93 kraadine temperatuur iseenesest veel takistuseks pole, kuid kõrbes lisanduvad lisaks õhuhõõrdumisele veel ka maapinnal libisemine ning rataste ette sattuvad kivid ja muud ebatasasused, mis V kujulisi rattaid vigastada võivad. Rataste tegelikku käitumist ennustada pole võimalik, mistõttu saab Bloodhound meeskond lõpliku disaini kinnitada alles pärast esimesi testisõite.

Ülehelikiiruse aerodünaamika

Reisilennukid tõusevad õhku umbes 300 km tunnikiiruse juures. Bloodhoundi tippkiirus küündib üle 1600 km/h. Sellisel kiirusel mõjutab autot peaaegu täielikult aerodünaamika. Turvalise sõidu tagamiseks ei tohi rekordiauto mingi hinna eest õhku tõusta. Olukorra teeb veelgi keerulisemaks asjaolu, et Bloodhoundi ei saa ka vastu maad suruda, sest 1,4 kordse helikiiruse juures suruks see auto lihtsalt jõuga maapinda kinni ning rekordiüritus lõppeks peale vedrustuse purunemist suurejoonelise õnnetusega.

Ainuüksi õhutakistus avaldab Bloodhoundi kerele 12 tonnise surve ruutmeetri kohta ning nagu õhuvoogudele kohane, ei pruugi see alati ühtlaselt jaotuda. See tähendab, et kogu masina kere peab olema ülimalt tugev ja jäik. 1000 miilise tunnikiiruse juures on sõiduki stabiilsuse tagamine äärmiselt keeruline.

Bloodhoundi meeskonda kuuluvad mitmed oma ala tippspetsialistid auto- ja aeronautikatööstusest, kelle ülesandeks on põhimõtteliselt tagada, et ka tippkiirusel osutaks rekordiauto nina õiges suunas ja rattad vaataksid ikka maapinna poole. Näiteks esirataste keeramine aeglasematel kiirustel mõjub sarnaselt tavalise autoga, 1600 km/h juures mängib aga oluliselt suuremat rolli aerodünaamiline surve rataste külgede peale.

Uskumatu võimsus ühe mehe käsutuses

Kui Bloodhound SSC järgmisel aastal oma 1000 miilist tunnikiirust püüdma läheb, on kokpitis oleva Andy Greeni kasutuses üle 135 000 hobujõu. Seda on rohkem kui 6 korda enam kui kogu F1 stardirivis kokku.

Aastatepikkune töö pannakse proovile Lõuna-Aafrika Vabariigis Hakskeeni liivaväljal 19 kilomeetri pikkusel rajal. Andy Green kiirendab seal Bloodhoundi kõigest 55 sekundiga 1000 miilise tunnikiiruseni. Seejärel läbib ta FIA poolt mõõdetava ühe miili pikkuse distantsi (aega kulub selleks u 3,6 sekundit) ning peab raja lõpuni jäänud 9 kilomeetriga masina taas seisma saama. 9 kilomeetrit on pikk maa, kuid arvestades, et tippkiirusel Bloodhound läbib 1 kilomeetri vaid veidi rohkem kui 2 sekundiga, läheneb raja lõpp äärmiselt kiiresti.

Bloodhound SSC kallal käib praegu kibe töö. Viimased masina komplekteerimiseks vajalikud detailid on teel auto suunas, esimesed testid on juba läbitud ning juba järgmisel aastal alustatakse Lõuna-Aafikas oma suure ettevõtmisega. Loodetavasti järgneb sellele peagi ka uus autode kiiruserekord.