Во второй половине 1950-х годов уровень жизни населения СССР стал быстро расти: увеличивались доходы, началось массовое строительство жилья, значительно расширились ассортимент и объёмы выпуска товаров народного потребления. Между тем основным видом индивидуального транспорта в стране оставался двухколёсный — личные автомобили имели очень небольшое распространение по сравнению с Западной Европой, где в то время уже начиналась массовая автомобилизация. На этом фоне встал вопрос о массовом выпуске компактного и доступного автомобиля для продажи в личное пользование — лёгкого, рассчитанного на двух-четырёх человек, недорогого, простого в производстве, удобного и экономичного в эксплуатации.
Бывшая из серийных советских «легковушек» наиболее близкой к приведённой выше характеристике модель — «Москвич-401» — к тому времени успела основательно устареть, а в 1956 году была снята с производства. Следующая модель МЗМА — «Москвич-402» — оказалась ощутимо крупнее, мощнее и комфортабельнее своего предшественника, но при этом и существенно дороже (розничная цена — 15 000 рублей, против 9000 у М-401; появившийся несколько лет спустя М-407 стоил уже 25 000 рублей). Кроме того, достижения автомобилестроения тех лет позволяли сделать автомобиль с сопоставимыми со старой моделью «Москвича» вместимостью и динамическими качествами намного более компактным, лёгким и рациональным.
В соответствии с этим в перспективный типаж легковых автомобилей, запланированных для освоения в период 1959—1965 годов, органами государственного экономического планирования был внесён тип четырёхместного микролитражного автомобиля «сухой» массой около 600 кг и с двигателем мощностью 20—25 л. с.[1] Он должен был иметь современную и рациональную конструкцию, быть удобным для массового производства, рассчитан на достаточно длительную эксплуатацию в отечественных условиях и обслуживание главным образом силами самого владельца. Работы по проектированию автомобиля осуществлялись МЗМА («Москвич») совместно с автомобильным институтом НАМИ.
Изучение опыта мирового автомобилестроения уже на тот момент позволяло прийти ко вполне однозначному выводу: микролитражка не может быть просто уменьшенной копией своих «больших собратьев». Необходимо напомнить, что в то время большинство автомобилей имело двигатель спереди и задний ведущий мост — так называемая «классическая компоновка». Однако для машины размером с будущий «Запорожец» она была явно нерациональна, так как ограничивала полезное пространство салона, увеличивала габаритную высоту, себестоимость и массу автомобиля из-за наличия проходящего под полом кузова карданного вала. Все попытки выпуска автомобилей «классической» компоновки в «особо малом» классе неизбежно заканчивались появлением на свет высоких, тяжёлых, маловместительных и довольно неуклюжих внешне конструкций. Избавиться от этих недостатков можно было, сблокировав двигатель и трансмиссию в единый агрегат и разместив его непосредственно у ведущих колёс — передних либо задних.
От привода на переднюю ось разработчики также отказались: принятые в те годы компоновочные схемы переднеприводных автомобилей предполагали либо размещение двигателя за передней осью, продольно или поперечно (довоенные DKW, Citroën TA и DS, Renault 4) — в результате чего из-за недостаточной сцепной массы на ведущих колёсах не обеспечивались приемлемые для отечественных условий эксплуатации тягово-сцепные качества и проходимость, либо его продольное расположение в переднем свесе кузова (послевоенные DKW и Wartburg, Citroën 2CV, Panhard, Lloyd, Saab 93 и другие) — что приводило к созданию сравнительно длинных и тяжёлых автомобилей с довольно большим передним свесом. Кроме того, он был непривычен для производственников и автомобилистов, требовал освоения сложных и дорогих в изготовлении компактных шарниров равных угловых скоростей. Переднеприводные автомобили имели в те годы относительно небольшое распространение, причём только в Западной Европе с характерными для неё хорошими дорогами. Бо́льшая же часть микролитражных автомобилей строилась на основе заднемоторной компоновки, недостатки которой при характерных для микролитражек тех лет скоростях проявлялись лишь в малой степени. Именно на ней решили остановиться и создатели отечественного микроавтомобиля.
Созданию «Запорожца» предшествовала разработка целого ряда прототипов, разработка и постройка которых дали возможность определиться с требованиями к автомобилю этого класса, отработать отдельные элементы конструкции и дизайна — здесь можно назвать такие разработки, как «Белка» ИМЗ-НАМИ-А50 1955 года (вагонная компоновка) и разработанные на протяжении 1957—1958 годов НАМИ-031 (купе с торсионной передней подвеской), НАМИ-048 (вагонная компоновка), НАМИ-049 (прототип лёгкого вездехода) и НАМИ-059 (стеклопластиковый кузов). Например, осенью 1955 года был построен опытный экземпляр очень самобытной «Белки» НАМИ-050 вагонной компоновки (автор концепции — Юрий Долматовский), имевшей длину чуть более 3,3 метра, заднее расположение силового агрегата, достаточно просторный салон (правда, за счёт практически отсутствовавшего багажника) и переднюю часть кузова, выполненную в виде остеклённого колпака, откидывающегося вперёд-вниз для посадки на передние сиденья. Существовал и «сельский» вариант с упрощённым открытым кузовом (дизайнер Эдуард Молчанов).
Однако «Белка» была ещё очень «сырой», причём целый ряд её недостатков носил неустранимый характер — в первую очередь проблемы с герметичностью салона из-за откидного передка кузова, а также слабый и недолговечный мотоциклетный двигатель (на базе ИМЗ-М-72). Довести её до уровня полноценного серийного автомобиля, с соответствующими надёжностью и отработанностью конструкции, так и не удалось. К тому же, хотя в те годы об этом вопросе ещё серьёзно не задумывались, но пассивная безопасность автомобиля такой схемы также была бы очень низка (сам Долматовский считал данную проблему малосущественной, полагая, что снижение пассивной безопасности будет компенсироваться высокой активной безопасностью, обусловленной хорошей обзорностью с места водителя и лёгким управлением микролитражкой; эти аргументы даже в те годы убеждали далеко не всех). Остальные прототипы также были по сути экспериментальными образцами, призванными «нащупать» путь для дальнейших работ (например, на НАМИ-031 прорабатывалась конструкция торсионной передней подвески).
Главное же — стало ясно, что микролитражный автомобиль будет принципиально отличаться от уже освоенных в производстве моделей не только по конструктивным решениям, но и по технологии производства, в первую очередь самой сложной в изготовлении, наиболее дорогостоящей и трудоёмкой детали — несущего кузова. Выпускавшиеся на тот момент советские легковые автомобили с несущим кузовом имели кузова так называемого скелетного типа, сваривавшиеся из большого количества панелей и накладных усилителей, с установленной в передней части отдельной подмоторной рамой (подрамником) и навесным оперением, не играющим существенной роли в обеспечении жёсткости кузова. Так, в процессе сборки корпуса кузова «Волги» ГАЗ-21 раннего выпуска (до 1961 года) он последовательно перемещался между четырьмя сварочными кондукторами, в которых осуществлялось сваривание несколько десятков отдельных деталей (одна только боковина кузова сваривалась из пяти частей — передней, задней и центральной стоек, порога пола и рейки крыши, швы между которыми вручную облуживались припоем), после чего к нему болтами крепились рама и оперение. Будучи пригодной для автомобилей более высоких классов со сравнительно небольшими масштабами выпуска, такая технология изготовления кузова категорически не годилась для микролитражки, рассчитанной на массовый выпуск с низкой себестоимостью каждого экземпляра, которая при таком подходе получилась бы излишне тяжёлой и трудоёмкой в производстве из-за большого объёма операций по сборке, многие из которых выполнялись вручную и требовали взаимных подгонок деталей. Здесь были необходимы новые, оригинальные и высокоэффективные решения не только в конструкции, но и в области технологии производства. Для советской промышленности тех лет же создание «с нуля» и в приемлемые сроки технологического оформления для такого принципиально нового промышленного образца было бы весьма непростой задачей — сказывалось не только отсутствие опыта выпуска микроавтомобилей, но и общее отставание от уровня передовых промышленных стран.
К этому добавлялись и соображения экономического характера: обеспечить низкую себестоимость микролитражки с достаточно сложной по меркам тех лет конструкцией можно было только за счёт хорошей отработанности и высокой эффективности производственного процесса — в противном случае будущая советская микролитражка рисковала повторить судьбу многих иностранных, которые из-за мизерных масштабов выпуска и сопутствующей им высокой себестоимости не оправдывали возложенных на них их создателями надежд, или первого советского проекта малолитражного автомобиля, созданного в 1920-х годах НАМИ-1, который при в целом вполне удачной конструкции так и не получил развития опять же ввиду высокой себестоимости и невозможности в тогдашних условиях наладить мало-мальски массовое производство. При этом не могло быть и речи о закупке за рубежом готовой конструкции автомобиля вместе с отработанной технологией его выпуска (как это впоследствии было сделано с ВАЗ-2101), либо заказе иностранной фирме технологического оформления для существующего отечественного образца (как в случае с ВАЗ-2108) — СССР конца 1950-х годов, всё ещё оправлявшемуся от ущерба, нанесённого войной, и ещё не ставшему заметным экспортёром нефти, подобные покупки на международном рынке были попросту «не по карману» из-за отсутствия достаточного объёма свободных средств в валютных фондах[источник не указан 150 дней].
Именно наличие подобных соображений, а не отсутствие собственных оригинальных идей в области компоновки, конструкции или дизайна, вынудило создателей автомобиля обратиться к изучению иностранных аналогов, причём основном внимание обращалось именно на вопросы технологического характера.
Задняя стенка кузова «Фиата» была покатой, без «горба»
В тот же период активно испытывались имевшиеся в распоряжении НАМИ микроавтомобили иностранного производства — Bond Minicar (трёхколёсный, с несущим каркасно-панельным алюминиевым кузовом), Isetta (трёхколёсный, с облегчённой трубчатой рамой), Fuldamobil (англ.) (трёхколёсный, со стеклопластиковым кузовом и облегчённой трубчатой рамой), Lloyd 600 (англ.) (с цельнометаллическим каркасно-панельным кузовом), Goggomobil (англ.) T300 (с несущим основанием), Zündapp Janus (англ.) (с цельнометаллическим несущим кузовом, имеющим облегчённый каркас из накладных усилителей) и другие. В большинстве случаев результаты испытаний иностранных моделей оказывались разочаровывающими — хрупкость конструкции кузова и подвески, низкие тяговые качества и другие конструктивные недостатки делали их совершенно непригодными для длительной эксплуатации в отечественных условиях. Тем не менее, их изучение в сочетании с собственными опытно-конструкторскими работами позволили существенно уточнить образ будущей советской микролитражки.
В частности, наиболее целесообразным из всех рассмотренных вариантов с точки зрения технико-экономических качеств и технологии производства был признан облегчённый цельнометаллический несущий кузов оболочкового типа, сваренный из минимального количества крупногабаритных панелей — по типу итальянского Fiat 600 и французского Renault Dauphine. Впоследствии Fiat 600, очень высоко оценённый специалистами НАМИ в отношении конструкции и технологии изготовления кузова, был взят непосредственно за образец при проектировании новой модели. Этот автомобиль отличался крайне рациональной компоновкой при сохранении привычных для тех лет внешнего вида и планировки салона, а также — удачной и прогрессивной по меркам своего времени, хорошо приспособленной к условиям массового производства конструкцией кузова, у которого роль лонжеронов играли усиленные брызговики крыльев, а панель пола была низко «подвешена» между коробами порогов, что позволило увеличить объём салона без излишнего увеличения габаритной высоты.
Между тем советские конструкторы подошли к конструкции итальянского прототипа вполне творчески. От него были сохранены лишь общая компоновка автомобиля и конструкция несущей системы кузова, а также — характер технологического членения и взаимного сопряжения кузовных панелей, что позволило отчасти воспользоваться удачными технологическими наработками итальянцев (так, боковина кузова с проёмом двери и задним крылом представляла собой единую цельноштампованную деталь). Несмотря на то, что конструкция и технология производства кузова в значительной степени определяли его форму, создатели советской микролитражки постарались максимально «развести» её внешность с итальянским прообразом, создав для неё, насколько это было возможно в заданных технологических рамках, оригинальное стилистическое оформление. Так, вместо характерного для «Фиата» двухобъёмного кузова типа «фастбэк» с покатой крышей и выштамповками на боковине, имитирующими отдельные крылья, был применён трёхобъёмный кузов типа «двухдверный седан» с плоской боковиной, чётко выделенным объёмом багажника, характерным «горбом» выступающего моторного отсека и большим задним стеклом, унифицированным с лобовым. Конструкция проёмов дверей, как одной из наиболее сложных с технологической точки зрения частей кузова, «перекочевала» с итальянского автомобиля практически без изменений, соответственно — двери остались навешенными на задние петли, что создавало возможность для возникновения опасной ситуации при случайном открытии дверцы на ходу, но при этом обеспечивало более удобную посадку в салон — весьма важная характеристика с учётом того, что уже на этом этапе предполагался выпуск инвалидных модификаций автомобиля. Зато стёкла дверей из раздвижных стали более удобными опускными с поворотными «форточками» для бесквозняковой приточной вентиляции — впоследствии опускные стёкла были введены и на самом «Фиате», но без «форточек», которые появились только после перехода на передние петли дверей.
Стоит отметить, что и следующая модель завода — ЗАЗ-966 / 968 — при весьма отличающемся внешнем виде и значительном изменении конструкции в целом сохранила технологическую преемственность с «965-й» моделью.
Существенной реконструкции было подвергнуто и шасси автомобиля. В ходовой части вместо «фиатовской» передней подвески на поперечной рессоре, оказавшейся неприемлемо хрупкой и короткоходной для отечественных дорожных условий (динамический ход — всего 40 мм), была применена подвеска на двойных продольных рычагах с двумя поперечными торсионами в качестве упругих элементов (компоновкой похожая на подвеску «Фольксвагена», но совершенно самостоятельная по конструкции и использующая пластинчатые, а не стержневые, как у последнего, торсионы), что позволило вынести вперёд балку подвески, а вместе с ней — и педальный узел, который расположился на том месте, где у «Фиата» находилась поперечная рессора, изменив компоновку автомобиля в пользу увеличения полезного пространства салона. Также была предусмотрена установка рассчитанных на дороги худшего качества увеличенных 13-дюймовых колёс с достаточно высоким профилем шин, для чего потребовалось увеличить колёсные ниши и внести изменения в компоновку автомобиля.
В результате принятых мер типичная европейская чисто «городская» микролитражка превратилась в автомобиль, вполне пригодный для эксплуатации на неблагоустроенных дорогах, и даже — кратковременно — за их пределами. Двигатель был полностью отечественной разработки, в то время, как трансмиссия, включая рычажное сцепление с нетипичным для советских автомобилей тех лет тросовым приводом и четырёхступенчатую коробку передач, сблокированную с главной передачей, практически повторяли "Фиат" (коробка передач полностью своей разработки появилась только на ЗАЗ-966 с мотором 40 л.с., она была разработана на базе КПП автомобилей ЛуАЗ, более крепкой и имевшей синхронизаторы на всех передачах переднего хода).
«Москвич-444», прототипа ЗАЗ-965
Первые образцы получили обозначение «Москвич-444», позднее обозначение сменили на «Москвич-560». Между тем уже тогда было ясно, что конвейер самого МЗМА полностью загружен, и резервов для освоения в производстве микролитражки у завода не имелось. Поэтому для выпуска автомобиля было решено реконструировать завод «Коммунар» в городе Запорожье (УССР), ранее занимавшийся выпуском комбайнов и прочей сельхозтехники, а под изготовление двигателя — завод лёгких дизелей в Мелитополе.
Проектированию силового агрегата будущего микролитражного автомобиля уделялось особое внимание, поскольку именно он в решающей степени должен был определить его технические и эксплуатационные качества. Изначально выбор типажа двигателя осуществлялся в соответствии с практикой иностранного автомобилестроения, в которой на 1 кг массы автомобиля данного класса в те годы приходилось порядка 1 см³ рабочего объёма. Соответственно, изначально предусматривалась комплектация автомобиля 650-кубовым двигателем мотоциклетного типа модели МД-65 — оппозитным двухцилиндровым, напоминающим мотоциклетные марок «Урал» и «Днепр». Однако на практике быстро выяснилось, что применение форсированного двухцилиндрового двигателя на четырёхместном автомобиле нецелесообразно — в условиях работы с перегрузкой он имел мизерный ресурс, не более 30 тыс. км до капремонта, а его моментная кривая сильно затрудняла движение по грунтовым дорогам, вынуждая водителя постоянно поддерживать высокие обороты и часто переходить на пониженные передачи. Кроме того, глубокий картер МД-65 вынудил применить на заднем мосту колёсные редукторы, увеличивавшие дорожный просвет, но усложнявшие конструкцию автомобиля и увеличивавшие его массу.
Поэтому было принято решение применить на советском микроавтомобиле сравнительно малофорсированный мотор рабочим объёмом порядка 750 см³ (с возможностью дальнейшего наращивания до 900 см³) с низкой средней скоростью поршня, который при той же мощности имел бы более выгодную скоростную характеристику (зависимость мощности и крутящего момента от оборотов) и значительно больший ресурс. А поскольку для двухцилиндрового двигателя такой рабочий объём невыгоден с термодинамической точки зрения, в конечном итоге был принят четырёхцилиндровый вариант, на тот момент — всё ещё с оппозитной компоновкой[2].
Впоследствии в НАМИ были созданы два опытных образца оппозитных четырёхцилиндровых двигателей, испытавших определённое влияние со стороны силовых агрегатов «Жука» и Citroën 2CV. Как временное решение, в 1958 году на прототип «444-БКР» (БКР — «без колёсных редукторов») был установлен иностранный серийный двигатель от BMW 600 — также оппозитный, но двухцилиндровый, у которого картер имел меньшую, чем у МД-65, глубину.
К 1959 году были готовы двигатели конструкции НАМИ, но первый из них (965Г — сохранивший оппозитную компоновку) был признан непригодным — расположенный снизу распредвал и находящиеся в непосредственной близости от брызговиков задних колёс головки блока критически затрудняли текущее обслуживание и ремонт силового агрегата без его снятия с автомобиля, включая такую распространённую операцию, как регулировка клапанного зазора. Кроме того, сам мотор оказался слишком большим по габаритам, причём отведённое для него пространство использовалось нерационально — при такой компоновке двигателя более половины площади его поперечного сечения приходилось на массивную «воздуходувку» системы охлаждения[3]. Второй мотор (965В), более оригинальный — V-образный, 746-кубовый, с расположением распредвала в развале блока — был признан удачным и взят за образец при дальнейшем проектировании. Оба мотора имели воздушное охлаждение, которое в тогдашних условиях (фактическое отсутствие в широкой продаже антифризов, ориентация на обслуживание и ремонт автомобиля собственными силами владельца) виделось весьма практичным ввиду небольшой массы (дополнительно сниженной применением в конструкции мотора лёгких магниевых и алюминиевых сплавов), съёмных цилиндров и отсутствия риска замерзания воды при зимней стоянке.
ЗАЗ-965 раннего (но не самого раннего) выпуска на ярмарке в Загребе, 1961 год
Дополнительным преимуществом двигателя воздушного охлаждения было то, что его было легче адаптировать к установке в герметичный моторный отсек лёгкого транспортёра-амфибии ТПК, работы над которой велись параллельно и конструкторы которой, ранее столь же безуспешно экспериментировавшие с ирбитским МД-65, проявляли к работам по новому силовому агрегату большой интерес. В конечном итоге, ЗАЗ и военную амфибию унифицировали по силовому агрегату, который имел рабочий объём изначально 746, а позднее 877 кубов (с возможностью дальнейшего наращивания) и отличался в военной (МеМЗ-967) и гражданской (МеМЗ-965) версиях лишь отдельными деталями. Целый ряд технических решений в конструкции двигателя «Запорожца» (расположенный сзади масляный радиатор, высокое расположение трамблера, облегченный картер из алюминий-магниевого сплава со съёмными цилиндрами) были напрямую продиктованы именно требованиями военных. Трансмиссия также имела немало общих технических решений и даже общих деталей. Позднее производные от двигателя и трансмиссии амфибии использовалась и на гражданских вариантах ТПК — ЛуАЗ-969 с модификациями, которые часто ошибочно описывают как «выполненные на базе „Запорожца“».
Салон ЗАЗ-965
При этом на ТПК двигатель должен был располагаться спереди маховиком назад, а у «Запорожца» — сзади маховиком вперёд, но системы охлаждения автомобилей работали в целом идентично: свежий воздух забирался внутрь моторного отсека через расположенные по бокам воздухоприёмные отверстия и засасывался расположенным в развале блока осевым вентилятором, прогоняясь через оребрённые рубашки охлаждения цилиндров и головок, а затем, пройдя через сам вентилятор, выбрасывался наружу. И если для ТПК такая система охлаждения оказалась вполне удачна, так как воздухозаборники были расположены по бокам носовой части автомобиля (расположить их спереди было нельзя ввиду соображений герметичности — в них забивала бы образующаяся при движении автомобиля на воде волна), в зонах сравнительно высокого давления обтекающего автомобиль воздуха, то на «Запорожце» её применение вызывало ощутимые проблемы с перегревом, бороться с которыми пришлось уже в ходе серийного выпуска (об этом см. ниже).
Шумность мотора военными также не нормировалась и, по сравнению с остальными советскими автомобилями, имевшими двигатели водяного охлаждения, была неудовлетворительна, хотя и вполне сравнима с другими массовыми «воздушниками».