Моторы болидов Формулы-1 – произведения инженерного искусства! В их создании всегда были задействованы лучшие инженерные умы, дабы создать лучшую из конструкций в условиях, ограниченных регламентом.
Каких только конфигураций и типов двигателей не перепробовали за историю существования гонок Ф1 – рядные, V-образные, оппозитные. Сегодня мы с вами взглянем на историю развития этих агрегатов, а также куда заносило инженеров в их изысканиях и чем это заканчивалось. Вехами в нашем повествовании будут служить итерации технического регламента, ведь именно он определял направление развития идей инженеров.
И первой вехой станет регламент 1950-1953 г.г.
Несмотря на то, что первые послевоенные гонки проходили уже в 1946 г., именно в 1950 г. прошёл первый чемпионат мира Формулы – 1 под эгидой ФИА.
В это время только что созданный регламент позволял участие автомобилей с двигателями объёмом не более 4,5 литра без нагнетателя и не более 1,5 литров с нагнетателем. Основные герои того времени – команды Alfa Romeo, Ferrari и Maseratti использовали рядные 4-х, 6-ти и 8-ми цилиндровые двигатели, установленные в передней части автомобиля.
Но, конечно, были и уникальные решения. Самым необычным двигателем того времени стал V16 с углом развала цилиндров в 135º, объёмом 1,5 литра, имевший механический нагнетатель. Использовался он командой British Racing Motors (BRM) как раз с 1951 по 1953 г.г.
Несмотря на то, что двигатель имел выдающуюся для своего времени мощность в 475 л.с. при 11500 об/мин, что было на 15-20% больше чем у его конкурентов, больших успехов команде он принести не смог. Лучшим результатом BRM Р15 стало 5 место на гран-при Англии. Основной причиной таких невысоких показателей являлась сложность и, как следствие, низкая надёжность двигателя. Вторым фактором, не позволявшим безоговорочно побеждать, стали сложности управления, т.к. крутящий момент двигателя был избыточным, и автомобиль часто пробуксовывал, что снижало ресурс задних шин и не позволяло ускоряться в полный газ на выходе из поворота.
Следующим этапом истории стал регламент 1954 — 1960 г.г.
Он позволял использовать двигатели объёмом 2,5 литра без нагнетателя и 0,75 литра с нагнетателем. В эту эпоху конструкции двигателей у всех производителей не отличались оригинальностью, и представляли собой в основном рядные четырёхцилиндровые двигатели, реже V6. Причиной явилось нежелание команд использовать двигатели 0,75 с нагнетателем. Ввиду того, что Формула – 2 того времени выступала на двигателях объёмом 2 литра, выгоднее было доработать их до объёма в 2,5 литра, чем проектировать новые моторы, этим и воспользовались.
Однако прорыв всё же был, но он заключался не в самом двигателе, а в его расположении. Представляю вам Cooper Climax T51, автомобиль, определивший во многом современный облик болида Формулы – 1.
Главное отличие Cooper от остальных автомобилей того времени заключалось в том, что мотор расположился за пилотом, а не перед ним (среднемоторная компоновка). Это существенно повышало маневренность автомобиля, а также лучше загружало заднюю ведущую ось при ускорениях, что повышало сцепление с трассой. В результате автомобиль под управлением Джэка Брэбэма стал чемпионом 1959 г., опередив всех именитых конкурентов. Преимущества конструкции были очевидны, и постепенно все команды перешли на эту схему расположения силового агрегата.
Наступают 1961 – 1965 г.г. и очередная смена регламента.
На этот раз ФИА разрешила командам использовать только атмосферные двигатели объёмом 1,5 литра. Естественно, мощность упала по сравнению с двигателями предыдущего регламента, да и последующие поколения моторов будут мощнее. Нормальной в этот период считалась мощность порядка 200 л.с. Согласитесь – не самый выдающийся показатель.
Но и тут нашлись свои изящные решения и интересные находки. Так, например, Honda создала собственный двигатель V12, и разместила его не вдоль автомобиля, как делали все, а поперёк.
В то время, как все шли по пути разработки двигателей V8, инженер Ёшио Накамура понял, что при одинаковом объёме большее число цилиндров позволит ему сократить размер движущихся деталей, что в свою очередь позволит двигателю развивать большие обороты и, соответственно, выдавать большую пиковую мощность. В результате он не ошибся – двигатель стал самым мощным 1,5 литровым атмосферником, развивая 230 л.с. К сожалению, шасси оказалось не столь удачным, и RA271 не смог стать успешным.
Ещё одной интересной конструкцией в то время обладал горизонтально-оппозитный 16-ти цилиндровый двигатель Coventry Climax.
Обладая тем же объёмом в 1,5 литра, двигатель выдавал в лучшем случае 209 л.с. и был катастрофически ненадёжен. Бывали случаи, когда мотор мог заклинить даже во время прогрева! В результате в гонках он участия не принял, и был заменён на более совершенный V8, который принёс не один чемпионский титул.
И вот, 1966 – 1986 г.г., время самых, на мой взгляд, безумных идей!
Объём двигателя без нагнетателя увеличивают до 3 литров, а на двигателях объёмом 1,5 литра снова разрешают использовать нагнетатели. Плюс к этому, регламент допускал роторно-поршневые и газотурбинные двигатели. Это привело к появлению в 1971 г. автомобиля Lotus 56B.
Изначально, в 1968 г., этот автомобиль создавался как Lotus 56 для гонок «Инди 500» в Индианаполисе (гонки по овалу). Автомобиль имел в качестве силовой установки двухвальную газотурбину Pratt&Whitney СТН6/76 мощностью 450 л.с. при 40000 об/мин. и был оснащён полным приводом! В гонках «Инди 500» автомобиль проявил себя прекрасно, но из за технических неполадок не смог финишировать.
Тогда и решили попробовать его в Формуле – 1, создав версию 56B с иным обвесом. Но оказалось, что автомобиль совершенно не подходил для извилистых трасс.
Несмотря на выдающуюся мощность, автомобиль имел невероятную задержку на нажатие педали акселератора, порядка 6 секунд (впоследствии удалось сократить до 3 секунд). Это было просто немыслимо. Также, автомобиль не имел возможности торможения двигателем, что дополнительно нагружало тормозные механизмы. Ну и вишенкой на торте являлся совершенно чудовищный расход в 160 литров на 100 км. Из-за этого автомобиль был тяжелее конкурентов, так-как приходилось иметь больший запас топлива.
Также новый регламент породил ещё один уникальный автомобиль с мотором из авиации. Это BRM P75 и его знаменитый мотор Н16.
Что же учудили на это раз инженеры? Они подумали, что раз у них есть успешный мотор Coventry Climax V8, то нужно его использовать. Но чтобы он был более компактный, угол развала цилиндров увеличили до 180º. А так-как объём изначального двигателя был 1,5 литра, а требовалось 3 литра, то просто взяли ещё один V8 с углом развала цилиндров 180º и просто поставили сверху на первый, объединив их общим картером.
В итоге, получился двигатель с двумя коленвалами, двумя раздельными впускными и выпускными коллекторами, а также с двумя системами охлаждения. Общими была только масляная система. Мощность в 420 л.с. с 2-х коленвалов через синхронизирующую шестерню передавалась на коробку.
По итогу, получился громоздкий, сложный и очень тяжёлый агрегат. Он обладал высоким центром тяжести, что рушило баланс управляемости автомобиля. Плюс ко всему, был крайне ненадёжен, из 40 заездов 27 сходов по техническим причинам.
Но всё же однажды им удалось блеснуть, когда в 1966 г. Джим Кларк выиграл на Lotus с этим мотором гран-при США. На этом победы закончились, и в 1968 году использование этого двигателя прекратили.
Дальнейшее развитие двигателей пошло по пути увеличения мощности стандартных конфигураций, путём турбонаддува. Так появился в 1977 г. турбированный двигатель Renault-Gordini V6 Turbo, выдававший до 1000 л.с. в гонке.
Такая запредельная мощность стала ещё одним звоночком для ФИА, что пора ограничивать мощность в угоду безопасности гонок.
Поэтому в 1987 — 1988 г.г. произошло изменение регламента, устанавливавшее давление наддува не более 2,5 атмосфер.
Но трубодвигатели продолжали доминировать в гонках, поэтому 1989 г. их запретили окончательно. Дальнейшее развитие двигателей пойдёт по пути сначала ограничения количества цилиндров на 10, затем 8, и на сегодняшний день 6.
Увы, сейчас двигатели болидов стандартизованы, и фантазии инженеров негде разгуляться в поисках безумных идей и невероятных решений. А представьте, какие шедевры могли бы быть созданы с учётом современных технологий!
Спасибо, что прочитали эту статью, надеюсь, мне удалось познакомить вас с чем-то новым и интересным. В мире ещё много инженерных шедевров, и я постараюсь рассказать вам о них как можно больше!
А если вы подпишитесь на канал и поддержите меня лайком, я буду знать , что моя работа не прошла даром и мой материал кому то интересен. До новых открытий, друзья!
