Нитрометан был открыт как гоночное топливо еще в далеком 1954 году...

У меня в офисе большая библиотека, состоящая из книг "Как сделать" и ежегодников журнала Hot Rod 1940-х, 50-х и 60-х годов. Во время одного из моих недавних сеансов пересмотра я нашел главу, посвященную нитрометану и его использованию в драг-рейсинге. Имейте в виду, что это технологии 1954 года...

Статья начиналась с объяснения, что современные тюнеры (в 1954 году) испробовали все возможные способы подачи большего количества кислорода в цилиндры двигателя за счет улучшения объемной эффективности. Неважно, сколько топлива поступает в цилиндры; достигнута точка, при которой недостаточно кислорода для эффективного сгорания топлива.

Это привело к проведению экспериментов с использованием химических веществ, содержащих кислород. Среди химических веществ, содержащих кислород, которые показывают хорошие результаты, является нитрометан, который в настоящее время производится в качестве промышленного очищающего растворителя. Нитрометан быстро воспламеняется при нагреве без необходимости внешнего кислорода.

Однако нитрометан очень опасен и имеет длительный вредный эффект на все, с чем соприкасается. Если нитрометан прольется на покрашенную поверхность гоночного автомобиля, он стечет на землю, снимая краску с автомобиля. Если нитрометан оставить в металлической емкости для хранения, он проест дно в течение недели. Он также очень токсичен для людей. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать контакта с кожей и легкими.

Более крупные топливные магистрали, большие жиклеры карбюратора и сливные трубы — это лишь некоторые из изменений, необходимых при переходе на нитрометан. Избыток нитрометана необходим в цилиндре, чтобы во время процесса сгорания создавалось достаточно воды для охлаждения клапанов и поршней. Недостаток нитрометана может привести к расплавлению двигателя — буквально. Популярные проверенные смеси включают 95% нитрометана, 5% спирта/воды и касторового масла.

Также часто можно наблюдать, как стрелка тахометра показывает 2000-2500 об/мин в течение десяти секунд после отключения подачи топлива. Это происходит до тех пор, пока цилиндры не остынут настолько, чтобы перестать воспламенять оставшийся нитрометан.

При использовании нитрометана также необходимы более низкие степени сжатия. Ведущие двигатели Flathead Ford на Западном побережье теперь работают со степенью сжатия 6,5:1. Однако, когда двигатель работает на максимальных оборотах, цилиндры создают сжатие выше, чем у обычных гоночных двигателей с полной степенью сжатия 12:1.

Нитрометан не для всех; в некоторых местах он может стоить до девяти долларов за галлон (3,8 литра) по сравнению с метанолом, который обычно стоит шестьдесят центов за галлон (3,8 литра). Пробовались и другие, менее дорогие комбинации, включая нитро/перекись водорода, нитро/бензол, нитро/бензоил, нитро/ацетон, нитро/диэтиловый эфир, нитро/пикриновая кислота и нитро/пропан. Однако результаты динамометрических испытаний показали, что ничто не является таким эффективным и стабильным, как нитрометан.

В настоящее время единственная альтернатива нитрометану — это секретная формула, разработанная и недавно представленная компанией Wilcap Automotive в Лос-Анджелесе, Калифорния. Эта формула стоит десять долларов за галлон (3,8 литра) и сгорает со скоростью 3/4 галлона (2,8 литра) на милю. Она используется в концентрации не более 30 процентов и, как говорят, дает такие же результаты, как и смесь из 90% нитрометана. Многие рекорды были побиты на трассах Южной Калифорнии с использованием этой новой смеси. Единственный недостаток — раствор крайне разрушителен для двигателей, не специально построенных для его использования.

— (Справочник Hot Rod, 1954)

Что такое нитрометан?

Технически... Нитрометан известен как однокомпонентное топливо, то есть он потенциально может сгорать даже без доступа воздуха. Именно поэтому нитрометан когда-то использовался в качестве ракетного топлива. К счастью для любителей хот-роддинга, нитрометан также находит применение в промышленности, в основном в качестве растворителя для химической чистки, что делает его легкодоступным.

Появление Вика Эдельброка...

По мнению большинства историков хот-роддинга, впервые в соревнованиях в Америке нитрометан был использован Виком Эдельброком-старшим и его соратниками. В конце 1940-х годов гонщик миджетов Эд Хаддад пришел в мастерскую Вика с канистрой нитрометана, которую ему дал один из братьев Дулинг, производивших слот-кары (миниатюрные машинки на привязи, которые ездили по круговому треку, популярные в 1940-х и 1950-х годах). Эд не хотел иметь ничего общего с новым топливом, потому что слышал, что "оно взорвется у тебя в руках".

Эдельброк, Бобби Микс и Фрэн Эрнандес добавили 10% нитрометана к метанолу в своем двигателе V8-60 объемом 2229 куб. см для миджетов. Вик-младший вспоминает, что без какой-либо настройки или знакомства с нитрометаном эта странная смесь "чуть не сломала стрелку на старом динамометре Clayton отца, рассчитанном на 200 л.с. (149 кВт)". Свечи зажигания были настолько горячими, что превратились в свечи накаливания. Когда они попытались заглушить двигатель, он продолжал работать. В конце концов, им пришлось накинуть на него полотенце, чтобы остановить. Двигатель был уничтожен, но в итоге они научились добавлять гораздо больше топлива, использовать более холодные свечи зажигания и более прочные внутренние детали, чтобы выдерживать как более высокую мощность, так и коррозионное воздействие нитрометана. Карбюраторы Stromberg 81 пришлось никелировать, как и топливные баки (спрятанные от посторонних глаз внутри картонных коробок).

В конце концов, Эдельброк остановился на смеси 20% нитрометана и 80% метанола, которая добавляла 40 л.с. (30 кВт). Эдельброку удавалось некоторое время держать топливо в секрете, но, видя пламя, вырывающееся из выхлопных труб, другие гонщики понимали, что что-то не так. Вик маскировал характерный запах, добавляя немного апельсинового масла.

К 1952 году Ford Flathead Эдельброка, работающий на 40% нитрометана, развил скорость 323 км/ч в одну сторону на соляном озере Бонневилль (до того, как выпускные клапаны засосало в каналы). Информация о новом топливе просочилась, и в 1954 году в издании "Hot Rod Handbook" появилась статья.

Почему из выхлопных труб вырывается так много пламени?

Самое простое объяснение заключается в том, что в цилиндры подается гораздо больше нитрометана, чем может сгореть. Это делается намеренно, не для увеличения мощности, а для охлаждения цилиндров, чтобы двигатель не расплавился… буквально!

Избыток нитрометана выходит через выхлопную систему, где он немедленно воспламеняется при контакте с атмосферным кислородом, сгорая с характерным желтым пламенем. Если богатая смесь вступила в фазу однокомпонентного топлива, в качестве побочного продукта образуются водород и угарный газ. Ярко-белое пламя возникает из-за горения водорода. Сгорание этого избыточного топлива и создает характерный треск. Он также обжигает глаза и кожу. Не весь нитрометан, выходящий из выхлопных труб, сгорит из-за большого объема топлива.

Запуск двигателя, работающего на нитрометане

Первоначальный запуск двигателя при высоких концентрациях нитрометана очень сложен. По словам знающих людей: "Нужно заставить двигатель работать циклично. Он не запустится при 200 об/мин, как бензиновый двигатель. Нужно прогреть двигатель и раскрутить его до 1800-2000 об/мин."

В цилиндры поступает так много топлива, что если не раскрутить двигатель достаточно быстро перед управляемым зажиганием, это может привести к гидроудару или даже к срыву головки блока цилиндров. Обычно двигатель запускают и прогревают на бензине или спирте, а затем переключают на нитрометан.

Высокий процент нитрометана привел к значительным прорывам в технологии зажигания. Современные топовые системы MSD выдают 50 000 вольт и 44 ампера на пике. Это примерно такая же мощность, как у сварочного аппарата на каждом цилиндре, а современные топ-фьюелеры используют две такие системы.

Как только вы запустите двигатель на нитрометане, он может не захотеть останавливаться. При 7500 об/мин на пике в двигателе настолько много тепла, что он может продолжать работать за счет самовоспламенения, даже если вы отключите магнето. По сути, он становится дизельным. Современные фьюелеры глушат двигатель, отключая топливные насосы и зажигание.

Кто бы мог подумать, что топливо, используемое для питания миниатюрных слот-каров в масштабе 1/24, в конечном итоге будет использоваться в качестве топлива в дрэг-рейсинге? Представьте, как взволнован был Вик, получив прибавку в 40 лошадиных сил, просто сменив топливо в своем гоночном автомобиле!

Теперь, когда вы знаете историю нитрометана как гоночного топлива, вы никогда не будете смотреть на местную химчистку прежними глазами.

Перевод статьи: https://fifthaveinternetgarage.blogspot.com/2016/09/nitromethane-was-discovered-as-racing.html