Современный болид Формулы-1 переключается с передачи на передачу за десять миллисекунд и при этом творит то, что по всем законам механики невозможно.
На короткий миг, всего на три миллисекунды, в коробке включены сразу две передачи. По логике она должна в этот момент заклинить и разлететься в клочья.
Но если рассчитать время идеально, новая передача успевает войти в зацепление прежде, чем отпустит старая, и поток мощности не прерывается ни на мгновение. За гонку набегает выигрыш в 0,2 или 0,3 сек. на круге, которого хватает, чтобы решить, кто поднимется на подиум.
А ведь всего сорок лет назад переключение в Формуле-1 было настолько грубым, что к финишу руки пилотов стирались до крови. Одна ошибка могла поставить крест на карьере.
Чтобы понять, какой путь прошла эта технология, стоит сесть за руль болида конца 80-х.
Полсекунды ада в каждом повороте
Болид влетает в крутой поворот на скорости 180 миль в час, и за пару секунд пилоту нужно сделать сразу несколько вещей разом.
- Правая нога давит на тормоз.
- Левая выжимает сцепление.
- Правая рука срывается с руля, хватает рычаг и переводит его вниз.
- В тот же миг боковиной ступни приходится газовать, потому что без перегазовки обороты не совпадут и задние колёса заблокируются.
- И только потом отпускается сцепление.
Всё это укладывается меньше чем в полсекунды, а затем, не выходя из той же зоны торможения, пилот повторяет последовательность заново для каждой следующей передачи. И лишь после этого можно вписаться в поворот.
В Монако переключались больше тридцати раз за круг, а за всю гонку набегало около 2500 переключений. И на каждом одна рука отрывалась от руля.
К финишу ладони стирались до крови, их обматывали лентой, чтобы просто дотерпеть до клетчатого флага. А если уставший пилот вместо четвёртой втыкал вторую, коробку и двигатель рвало в клочья, задние колёса намертво вставали, и авария становилась почти неизбежной.
У этой коробки была и вторая беда. Рычаг в кабине соединялся с коробкой в задней части болида длинной механической тягой, которая шла через всё шасси. Из-за неё кабина становилась шире, аэродинамика хуже, а машина медленнее на каждой прямой.
Это понимали все. И всё же с зарождения Формулы-1 в 1950 году и до конца 80-х никто не предложил ничего лучше. Пока за дело не взялся один инженер.
Идея, которую похоронили на десять лет
Мауро Форгьери больше двадцати лет был главным инженером Ferrari и спроектировал семь чемпионских машин. В 1978 году он первым почуял беду.
Ferrari как раз разрабатывала свой первый турбомотор, и переключаться с ним обещало стать кошмаром.
Турбины конца 70-х просыпались только на высоких оборотах. Ниже определённого порога тяги почти не было, а выше она обрушивалась так резко, будто кто-то щёлкал выключателем. Пилоты называли это турбоямой.
И каждое переключение превращалось в мучение, ведь стоило сбросить газ, как турбина теряла наддув, а мотор оставался почти без тяги, пока обороты снова не поднимутся. Двигатель будто выключали и ждали, пока он очнётся.
Тогда у Форгьери родилась мысль. Если переключаться быстрее, провал тяги станет короче. А что, если машина начнёт переключаться сама?
Его команда тайно взялась за прототип, но нужных деталей достать не смогла. Тогда инженеры сняли узлы с промышленных станков, прикрутили к коробке и завязали всё на две кнопки на руле. Система вышла грубой и прибавила болиду 30 кг.
Испытания на трассе Ferrari в Фьорано сочли настолько важными, что смотреть приехал сам Энцо Феррари.
Вильнев против проводов
За руль сел гонщик Ferrari Жиль Вильнев. Он накрутил 100 кругов, и система оказалась быстрее обычной коробки.
Но при всей скорости Вильнев её возненавидел. Включение передачи выходило резким и не повторялось от раза к разу, а сам процесс уходил из-под контроля пилота.
"Мауро, коробка работает отлично, но эти провода на руле меня тревожат. Если ты не против, я бы предпочёл ей не пользоваться", сказал он Форгьери.
По его мнению, стальной рычаг всегда будет надёжнее электроники. И его можно понять. Шёл 1979 год, а кабина болида представляла собой три циферблата и эмблему Ferrari.
Вильнев и вовсе заявил Энцо, что без удовольствия от переключения он перестанет быть гонщиком. Проект заморозили на десять лет.
Барнард и погоня за узким болидом
В 1987 году в Ferrari пришёл Джон Барнард, пожалуй, лучший конструктор Формулы-1 того времени. Его машины в McLaren брали чемпионские титулы три года подряд, а сам он первым в мире построил болид с шасси из углеродного волокна.
Барнард хотел сделать машину как можно уже, ведь чем уже корпус, тем меньше сопротивление воздуха и выше скорость. На пути стояла всё та же механическая тяга к коробке. И Барнард решил снова вернуть в Формулу-1 переключение без рычага, на этот раз окончательно.
Об этом болиде мало кто знает одну деталь. Сначала конструкторы хотели поставить на руль кнопки. А вот идея подрулевых лепестков принадлежала Пьеро Феррари, сыну Энцо.
Сегодня такие лепестки стоят на каждом гоночном и почти любом спортивном автомобиле в мире, и появились они только благодаря сыну основателя Ferrari.
Но испытания превратились в кошмар. Болид постоянно ломался из-за слабого аккумулятора, а без питания переключение попросту отказывало.
Сбивало с толку и само управление, ведь в повороте руки перекрещивались, и нужно было помнить, где какой лепесток. Из-за этой путаницы один из пилотов на первом же тесте вылетел с трассы прямо на прямой.
Дебют, в который никто не верил
Время вышло, наступила первая гонка сезона, хотя в команде прекрасно знали про будущие проблемы с надёжностью. Был март 1989 года, Бразилия.
Найджел Мэнселл, один из пилотов Ferrari, был настолько уверен, что машина сломается ещё до финиша, что заранее забронировал вечерний рейс домой.
А в гонке коробка работала, и Мэнселл был неудержим. Круг за кругом он прорывался сквозь пелотон, обходя соперника за соперником, настиг и обошёл Алена Проста и вышел в лидеры. Мэнселл победил.
Это была первая в истории победа коробки с подрулевыми переключателями, и успех вышел оглушительным. К середине 90-х систему Ferrari скопировала каждая команда на стартовой решётке. Ручной рычаг ушёл в прошлое.
Когда компьютер стал лишним
Правда, до идеала было ещё далеко. Та коробка оставалась грубой, ведь при каждом движении лепестка электроника на миг глушила двигатель, обрывала тягу, вставляла новую передачу и лишь затем возвращала мощность.
А за круг это повторялось десятки раз, и в каждый такой миг болид не ускорялся, а из-за сопротивления воздуха даже терял скорость.
В погоне за преимуществом инженеры в какой-то момент зашли слишком далеко. В начале 2000-х пилот вообще перестал переключать передачи, всем заведовал бортовой компьютер, а гонщику оставалось лишь крутить руль и думать о траектории.
К 2004 году такое автоматическое переключение запретили навсегда, решив, что управление должно оставаться за человеком.
А в 1997 году подрулевая коробка впервые перебралась с гоночной трассы на дорогу. Ferrari F355 стал первым в мире серийным автомобилем с лепестками за рулём, и для марки это обернулось огромным успехом.
Сегодня такая коробка стоит на миллионах обычных машин.
Момент, который не должен работать
Но одна загвоздка оставалась. Любое переключение, каким бы быстрым оно ни было, всё равно требовало на миг оборвать тягу двигателя. Этот крошечный провал и нужно было убрать, а это означало самый большой инженерный скачок из всех.
Решение получило название бесшовного переключения. Его суть в том, что новая передача включается раньше, чем успевает выйти из зацепления старая.
И вот тут начинается то, что по всем законам не имеет права работать. На короткое мгновение в коробке включены сразу две передачи. Одна требует, чтобы вал крутился с одной скоростью, другая с другой, и обе физически в зацеплении. Это должно мгновенно заклинить коробку и что-то в ней сломать.
Но не ломает, и всё благодаря хитрой форме деталей внутри. Они устроены так, что в момент включения новой передачи старую попросту выдавливает из зацепления, ровно как и задумано.
Перекрытие длится ровно столько, чтобы тяга не прерывалась ни на миг. Но точность тут абсолютна, и ошибись инженеры со временем хоть на долю мгновения, коробку разнесёт.
Сегодня это давно освоено. Современная коробка выдерживает до 5000 км без единой проблемы, тогда как раньше на одной проезжали лишь по 10 гонок.
Кровоточащие руки, разлетающиеся двигатели, мгновения без рук на руле, всё это осталось в прошлом. Сегодняшний болид переключается тысячи раз за гонку, а пилот почти не думает об этом.
Задача, на которую ушло сорок лет и три поколения инженеров, теперь решается машиной за три миллисекунды.