Двигатель Формулы 1 (ДВС F1): история. Часть вторая

27 ноября 2010 - 21:29
Двигатель Формулы 1 (ДВС F1): история. Часть вторая

 

 Двигатель - это то, что в первую очередь определяет скоростные характеристики болида Формулы 1, а коробка передач обеспечивает эффективное использование его мощности. Первая часть серии статей о двигателе Формулы 1, позволила нам заглянуть за кулисы автоспорта, в ней мы рассмотрели основные положения о сложном и изменчивом мире моторов Формулы 1.

 Во второй части мы поговорим об истории развития формульных двигателей, выделим наиболее значительные вехи двигателестроения.

ДВС Ф1 Ferrari - один из самых легендарных в Формуле 1

 

 Ни один механизм не аккумулирует в таком ограниченном пространстве столь высокую мощность, как болид Формулы 1. Силовой агрегат Формулы 1 можно назвать воплощением эталона для любого двигателя внутреннего сгорания (ДВС)- «вершиной айсберга» автомобильной инженерии. Примером того, сколь непростые задачи решают разработчики гоночной техники может послужить следующий факт: 2.4-литровый мотор развивает около 750 л.с. - более 300 л.с. на литр. Даже лучшие легковые автомобили развивают не более 100 л.с. на литр.

 Двигатель крепится к монококу и работает как часть несущей конструкции болида. Соединенный в один блок с трансмиссией и задней подвеской, двигатель должен обладать большой прочностью, но не слишком увеличивать вес и габариты гоночной машины. Также очень важно, чтобы его центр масс находился как можно ближе к земле - благодаря этому центр тяжести автомобиля будет расположен ниже, а задняя часть получится предельно компактной.

ДВС Ф1 Ferrari на «Осака Тюниг-шоу 2008»

 

 Возможно, как мы выяснили в первой части, из-за действующих ограничений регламента, новые V8 не столь мощны, как их предшественники, но силенок и у них предостаточно. На то чтобы разогнаться до 250 км/ч, а потом остановиться, гоночному болиду требуется меньше времени (порядка 4 секунд), чем дорожному автомобилю для того, чтобы достичь вышеуказанной скорости. В такие моменты пилота вжимает в сиденье с перегрузкой в 1.4g - и эти нагрузки обеспечивает именно ДВС.

ДВС Ф1 Renault R27 (2007)

 

 Но у всего вышесказанного есть обратная сторона медали, история двигателестроения во все времена существования Формулы 1 явно свидетельствует о том, что для побед одной мощности мало. Чтобы финишировать первым, сначала надо финишировать, а для этого главным образом нужна надежность. Моторы должны выдерживать более одного гоночного уикенда, и это заставляет инженеров искать компромисс между мощностью и надежностью, а сейчас это особенно актуально из-за вступления в регламент ограничения на ДВС – пилоту разрешается использовать за весь сезон не более 8 моторов, иначе штрафы.

 Двигатель Формулы 1 раскручиваются до 17000 об/мин - что в три раза больше, чем моторы легковых машин, при этом поршни совершают около 300 движений в секунду.

 При взгляде на современный гоночный болид сравнение приходит само собой. Настоящий хищный зверь, стремительный и могучий. Воображение сразу же выдает ассоциации: монокок - мускулистое и красивое тело, рама, как легкий, но прочный скелет, подвеска - это скорее всего лапы – пружинистые, сильные и выносливые. И, разумеется, сердце - неутомимый и мощный мотор.

Михаэль Шумахер за рулем болида Mercedes MGP W01 (2010)

 

 Естественно, что в первые же десятилетия существования автогонок конструкторы спортивной техники именно двигателю уделяли первостепенное внимание. Так что еще до первой мировой войны все основные компоненты современного мотора были уже опробованы на практике. И если за полвека существования Формулы 1 понятия об аэродинамике, конструкции монокока или представление о роли подвески менялись кардинально, то двигатель изменился не так уж и значительно.

ДВС Ф1 Cosworth V10 (2006)

 

 Главным образом сейчас упор идет на применение легких и сверхпрочных материалов в его конструкции. Правда, на протяжении всей истории формульных гонок конструкторы спорили, какими должны быть число и расположение цилиндров. Но разногласия носили скорее локальный характер между отдельными производителями ДВС, а провоцировали их в первую очередь довольно часто изменявшиеся технические требования.

 В недалеком 2006 году по настоянию FIA место моторов V10 заняли V8. Логика этого решения проста: снижение мощности, повышение надежности, сокращение затрат - но инженерам пришлось поломать голову. С изменением конфигурации рабочий объем уменьшился с 3 л до 2.4 л, что означало снижение мощности примерно на 200 л.с. - и потерю 1-3 секунд на круге на большинстве трасс. А как мы знаем 1-3 секунды с круга для Формулы 1 считается почти целой вечностью.

ДВС Ф1 Toyota V8 2.4 л (2006)

 

 Но так было не всегда, дорогие читатели, редакция ENGINE-MARKET, предлагает вам обратится к истории двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в Формуле 1.

 За всю историю гонок традиционно применялись три различных типа ДВС, отличающихся своей конструкцией. Главное отличие между ними заключалось в расположении цилиндров относительно друг друга.

ДВС Ф1 BMW V10 (2000)

 

 Типы двигателей в формуле 1

 Рядный двигатель. Это двигатель, в котором все цилиндры располагаются друг за другом в ряд. Но он не применяется в Формуле 1 с 60-х годов. При своих небольших размерах и компактности они были длинными, поэтому нуждались в тяжелом коленчатом вале, что, естественно, влияло на скоростные и аэродинамические свойства гоночного болида и давало меньше возможностей для «конструкторского» творчества инженеров.

ДВС Ф1 Maserati. Двигатели из Болоньи принесли своим пилотам одиннадцать побед. Девять из них пришлись на середину 50-х, когда за рулем славной 250F блистали Хуан-Мануэль Фанхио и Стирлинг Мосс. Рядная 2.5-литровая «шестерка», установленная на этой машине, выдавала 220 л.с. (1957 год)

 

 Оппозитный двигатель. Его конструкция по праву считается лучшей в двигателестроении, и все внешние факторы говорят в его пользу. Два ряда цилиндров располагаются напротив друг друга. Эти двигатели стали популярны в Формуле 1 благодаря своему низкому центру тяжести и невысокой стоимости производства. Но в конечном итоге и от него отказались, так как он не удовлетворял оптимальным условиям перегрузок, действующих на болид во время поворотов.

ДВС Ф1: 16-цилиндровый H-образный от BRM (1966 год), представлял собой две оппозитные «восьмерки», расположенные друг над другом и работающие на один коленвал. Благодаря легкой цилиндро-поршневой группе и 64 клапанам двигатель раскручивался до немыслимых тогда 10500 об/мин, выдавая при этом рекордные 600 л.с

 

 В настоящее время в болидах Формулы 1 используется V-образный двигатель. Название и внешний вид этого мотора говорят сами за себя: угол разделяет блок цилиндров надвое, в результате чего принято считать, что коленчатый вал является вершиной угла.

ДВС Ф1 V8 от Mercedes (2007)

 

 Все вышесказанные особенности конструкции моторов Формулы 1 прошли развитие с 1947 по настоящий 2010 год. Для удобства, мы разобьем этот период на этапы, выделяемые по техническим особенностям и требованиям регламента, к используемым в те времена двигателям на гоночных болидах.

 

 Период 1947-1953 годов «Турбинники против атмосферников»

 В это время на арене Формулы 1 сражались за чемпионство следующие ДВС:

  • Alta Р4 1.5 л (с турбонагнетателем);
  • Alfa-Romeo Р8 1.5 л (с турбонагнетателем);
  • Bristol Р6 2.0 л;
  • BRM V16 1.5 л (с турбонагнетателем);
  • ERA Р6 1.5 л (с турбонагнетателем);
  • Ferrari Р4 2.0 л (F2), V12 1.5 л (с турбонагнетателем), V12 2.0 л (F2) и V12 4.5 л;
  • Lea-Francis Р4 2.0 л (F2);
  • Maserati Р4 1.5 л (с турбонагнетателем) и Р6 2.0 л (F2);
  • O.S.C.A. V12 4.5 л;
  • Simca-Gordini Р4 1.5 л (с турбонагнетателем);
  • Talbot-Lago Р6 4.5 л.

Болид BRM (1951)

 

 Когда в 1947 г. первые правила Формулы 1 ограничили рабочий объем мотора 4500 куб.см или 1500 куб.см с компрессором, последний вариант казался более подходящей альтернативой. Наддув, то есть подача топливной смеси в камеру сгорания под давлением больше атмосферного, позволял заметно увеличить мощность. И действительно, лучшим двигателем Формулы 1 стал 8-цилиндровый Alfa Romeo с компрессором типа Rootes.

ДВС Ф1 BRM V16 1.5 л, 525 л.с. (1951)

 

 При рабочем объеме 1479 куб.см он развивал мощность до 370 (в 1950 г.) и даже 425 л.с. (в 1951 г.) и выиграл 10 из 13 этапов чемпионата мира, в которых участвовал.

   

ДВС Ф1: (слева) Alfa-Romeo Р8 1.5 л, 425 л.с. (1950-1951) и (справа) Ferrari V12 4.5 л, 380 л.с. (1950-1951)

 

 Однако «итальянец» не был самым мощным. Англичане Раймонд Мэйс и Питер Бертон из фирмы BRM (British Racing Motors), подняв давление наддува, получили на то время прямо-таки устрашающую мощность - 525 л.с. Но конструкция требовала кропотливой доводки, на которую у небольшой мастерской не хватило ни времени, ни опыта. Поэтому BRM P15 Мk1 лишь однажды появился на старте гран-при Формулы 1.

Болид Maserati OSCA с ДВС O.S.C.A. V12 4.5 л (1951)

 

 В исторический день 14 июля 1951 г. в Сильверстоуне у компрессорных Alfa Romeo выиграл, наконец, безнаддувный мотор объемом 4.5 л. Его создатель, итальянский инженер Аурелио Лампреди сумел убедить Энцо Феррари, что доводочный потенциал безнаддувных моторов объемом 4500 куб.см гораздо выше. И как показала история, будущее покорилось атмосферникам.

Болид Ferrari 500 F2 (1953)

 

 Разработанный им 12-цилиндровый V-образный Ferrari 375 объемом 4494 куб.см впервые «показал зубы» на гран при Италии 1950 г. А через 10 месяцев, когда мотор Alfa Romeo, сконструированный еще в 1937 г., достиг в своем развитии максимума, что обернулось гигантским расходом топлива и низкой надежностью, опередил-таки Alfa Romeo. И все же после трех побед подряд, на последнем этапе сезона Ferrari проиграли. И кто знает, как складывалась бы борьба наддувных и атмосферных двигателей, если бы Международная автофедерация (FIA) не изменила технические требования. Так что следующей победы наддувного мотора пришлось ждать почти 30 лет.

ДВС Ф1 Ferrari V12 2.0 л F2 (1953)

 

 В 1952–1953 гг. Формула 1 стала… Формулой 2. Рабочий объем ограничили до 2 л. или 500 куб.см с компрессором, объявив, что с 1 января 1954 г. входит в действие новая Формула 1 - соответственно 2500 и 750 куб.см. Разумеется, никому и в голову не приходило вкладывать большие деньги в производство двигателя, срок жизни которого ограничен всего лишь двумя сезонами. А потому на трассах чемпионата мира сражались в основном проверенные 2-литровые конструкции, до сих пор участвовавшие в гонках Формулы 2.

Болид Maserati A6GC (1952-1953)

 

 У Ferrari такой двигатель - 12-цилиндровый, V-образный, модели 166 - был разработан еще в 1948 г. Однако Лампреди вновь решил поспорить с Феррари, предложив простой и легкий 4-цилиндровый мотор. А ведь теория утверждала, что больший ход поршня «четверки» должен снизить число оборотов, а меньшая по сравнению с V12 площадь клапанов должна ухудшить наполнение цилиндров горючей смесью. Но Лампреди здраво рассудил, что простой 4-цилиндровый блок будет легче, количество же движущихся деталей сократится на 65%. 

 А значит - можно снизить механические потери. И точно - первый экземпляр этого двигателя превзошел своего 12-цилиндрового собрата - 170 против 155-160 л.с., а весил на 42 кг легче. Простой, легкий, надежный, относительно дешевый, с хорошей кривой крутящего момента на низких оборотах. Этот мотор дебютировал в сентябре 1951 г. А в 1952–1953 гг. проиграл лишь один из 15 этапов чемпионата мира!

Болид Maserati 250F (1954)

 

 Впрочем, успехи «пятисотки» можно объяснить не только чутьем Лампреди, но и слабостью конкурентов. Английские Alta, HWM, Connaught, Bristol, AJB, разработанные зачастую на базе серийных моделей, оказались маломощными и тихоходными. Единственным, по сути, соперником Ferrari 500 остался Maserati A6GC. Судьба распорядилась так, что этому мотору суждено было отличиться лишь однажды - на последнем этапе сезона 1953 года. Но вот что интересно: первые два гран-при «новой» 2.5-литровой Формулы 1 выиграл Maserati 250F, двигатель которого был дальнейшим развитием A6GC.

ДВС Ф1 на Maserati 250F, обновленный A6GC (1954)

 

 Период 1954-1960 годов «Эпоха Mercedes-Benz и британской экспансии»

 В этот период присутствовали такие двигатели:

  • Alta Р4 2.5 л;
  • Aston Martin Р6 2.5 л;
  • BRM Р4 2.5 л;
  • Coventry Climax Р4 2.0 л и Р4 2.5 л;
  • Ferrari Р4 2.5 л и V6 2.5 л;
  • Lancia V8 2.5 л (после ухода Lancia из Формулы 1 эти двигатели использовали в Ferrari);
  • Maserati Р4 2.5 л,Р6 2.5 л и V12 2.5 л;
  • Mercedes Р4 2.5 л;
  • Offenhauser Р4 1.7 л;
  • Scarab Р4 2.5 л (разработан Offenhauser);
  • Vanwall Р4 2.5 л.

 Джулио Альфиери довел рабочий объем до 2493 куб.см, а мощность до 240 л.с. Так же поступили и в Ferrari, «раздув» чемпионскую «пятисотку» до 2.5 л - от добра добра не ищут. И прогадали: лидерство в новой Формуле 1 захватили специально разработанные конструкции. И прежде всего Mercedes-Benz M196.

Легендарный болид Mercedes-Benz W196

 

 Немцы выбрали схему с 8 расположенными в ряд цилиндрами - даже по тем временам отнюдь не самую передовую. Длинный блок увеличивает базу машины, что может отрицательно сказаться на управляемости. Зато они оснастили свое детище впрыском топлива вместо карбюраторов и специальным клапанным механизмом. Первый призван был повысить мощность, увеличить степень сжатия, сделать мотор более «эластичным» и даже более компактным.

   

ДВС Ф1: (слева) Mercedes-Benz M196 S8, 2.5 л, 257-290 л.с. (1954-1955) и (справа) Lancia DS50 V8, 2.5 л, 250 л.с (1954-1955)

 

 С тех пор впрыск топлива получил повсеместное распространение, а вот вторая новинка - принудительное движение клапанов в обе стороны - хотя и позволяла добиться хорошего наполнения цилиндров, из-за своей сложности так и не прижилась в Формуле 1.

 Еще одной отличительной особенностью немецкого мотора было его расположение. Наклонив двигатель на 53° вправо, удалось не только снизить высоту, но и сместить карданный вал на 205 мм влево от продольной оси автомобиля. Это дало возможность опустить сиденье гонщика и понизить центр тяжести.

   

ДВС Ф1: (слева) Aston-Martin RB6 Р6, 2.5 л, 250 л.с. (1959) и (справа) BRM P25 Р4, 2.5 л, 285 л.с. (1959)

 

 За два сезона Mercedes-Benz W196 выиграл 9 из 12 этапов чемпионата мира. Восхищение этой машиной было столь велико, что другая новинка тех лет несколько ушла в тень. Витторио Яно спроектировал для фирмы Lancia V-образную «восьмерку», служившую силовым элементом шасси: задним концом двигатель крепился к раме, а передний конец нес подвеску. Конструкция требовала необычайной точности при сборке, величайшей тщательности обработки, зато давала существенную экономию в весе. Увы, финансовые неурядицы вынудили Джанни Лянчу продать свою «конюшню» Энцо Феррари. И после ухода со сцены Mercedes-Benz творение Яно выиграло чемпионат мира. Но уже под чужим именем.

 Между тем, при отсутствии интереса со стороны крупных автомобильных фирм, центр гоночного моторостроения медленно, но верно перемещался на Британские острова. Гай Энтони Вандервелл, директор крупнейшего тогда в мире мотоциклетного завода Norton, поручил поляку Лео Кузмицки построить двигатель для новой машины Формулы 1. На картере из алюминиевого сплава тот разместил 4 «нортоновских» цилиндра, добавив мотоциклетному блоку рубашку водяного охлаждения.

ДВС Ф1 Vanwall VW7/57, 2.5 л (1957)

 

 20 июля 1957 г. Тони Брукс и Стирлинг Мосс за рулем Vanwall VW7/57 выиграли британский гран-при. А следующее слово в британской экспансии сказали инженеры фирмы Coventry Climax Уолтер Хассан и Харри Манди. Разработанный ими мотор FPF дважды - в 1959 и 1960 гг. – выигрывал чемпионат мира. Любопытно, что двигатель этот был гораздо менее мощным, нежели его немецкие и итальянские предшественники - 240 л.с. по сравнению с 290 л.с. Mercedes-Benz и 300 л.с. Ferrari

Болид Coventry Climax FPF (1960)

 

 Но – легкий (132 кг), надежный, компактный, он обладал замечательным крутящим моментом на средних оборотах и - главное - был специально сконструирован для Cooper и Lotus, которые к тому времени разработали легкие и юркие гоночные автомобили с двигателем, расположенным за спиной пилота, что обеспечивало им гораздо лучшую управляемость.

 Однако в FIA победы англичан никакого особенного энтузиазма не вызвали. И несмотря на энергичные протесты со стороны британских команд рабочий объем двигателей Формулы 1 с 1 января 1961 г. был ограничен 1500 куб. см.

ДВС Ф1 Coventry Climax Р4, 2.5 л, 240 л.с. (1960)

 

 Период 1961-1965 годов «Жужащие пчелки»

 В 1961 были вновь изменены требования к двигателям. Теперь можно было использовать только атмосферные двигатели объёмом 1.5 литра. Мощность колебалась от 150 до 225 л.с.

 Атмосферные двигатели этого периода:

  • ATS V8 1.5 л;
  • BRM V8 1.5 л;
  • Coventry Climax Р4 1.5 л, V8 1.5 л и H16 1.5 л (никогда не участвовал в гонках);
  • Ford Р4 1.5 л;
  • Ferrari V6 1.5 л, V8 1.5 л и H12 1.5 л;
  • Honda V12 1.5 л;
  • Porsche H4 1.5 л и H8 1.5 л (оба воздушного охлаждения);
  • Maserati Р4 1.5 л и V12 1.5 л (никогда не участвовал в гонках).

   

ДВС Ф1: (слева) BRM P60 V8, 1.5 л, 205 л.с. (1964) и (справа) Ferrari Tipo 158 V8, 1.5 л, 210 л.с.(1964)

 

 Критики такого решения говорили о низведении гонок гран-при до уровня Формулы 3, о том, что желающих смотреть соревнования маленьких и не слишком быстрых машин появится немного. Действительно, новые формулы, чьи моторы поражали зрителей высоким осиным жужжанием, выглядели поначалу несколько несерьезно. Зато сколько разных конструкций предложили моторостроители!

 Рядные «четверки» Climax, Maserati и OSCA; V-образная «шестерка» Ferrari с двумя разными углами развала цилиндров - 65 и 120°; V-образные «восьмерки» BRM, Climax, ATS, Ferrari и оппозитная De Tomaso; 12-цилиндровые V-образные Ferrari, Maserati, Honda и даже (впервые в истории Формулы 1) 4-цилиндровый горизонтально-оппозитный двигатель с воздушным охлаждением (как у «фольксвагеновского» «Жука») - разумеется, от Porsche.

   

ДВС Ф1: (слева) Honda RA271E V12, 1.5 л, 220 л.с. (1964) и (справа) Honda RA272E V12, 1.5 л, 230 л.с. (1965)

 

 Лучшим же двигателем 1.5-литровой Формулы 1 стал 8-цилиндровый V-образный Coventry Climax FWMV. Четырежды за пять лет конструкторы уменьшали ход поршня (с 57.4 до 45.4 мм) и увеличивали диаметр цилиндра (с 62.9 до 73.3 мм) этого мотора. Соответственно росли число оборотов - с 8500 до 10800 и мощность - со 183 до 213 л.с. Наконец, в 1965 г. FWMV получил 4 клапана на цилиндр и стал последним 1.5-литровым чемпионом мира.

ДВС Ф1: Coventry Climax V8, 1.5 л, 213 л.с (1965)

 

 Период 1966-1986 годов «Доминирование Cosworth и новая турбоэра»

 Двигатели этих лет в Формуле 1:

  • Alfa Romeo V8 1.5 л Turbo, V8 3.0 л, оппозитный, и V12 3.0 л;
  • BMW M12 Р4 1.5 л Turbo;
  • BRM H16 3.0 л и V12 3.0 л;
  • Coventry Climax V8 3.0 л;
  • Ferrari V6 1.5 л Turbo, V12 3.0 л и H12 3.0 л;
  • Ford V6 1.5 л Turbo и V8 3.0 л;
  • Ford Cosworth DFV V8 3.0 л и DFY V8 3.0 л;
  • Hart Р4 1.5 л Turbo;
  • Honda V12 3.0 л, V8 3.0 л воздушного охлаждения и V6 1.5 л Turbo;
  • Maserati V12 3.0 л;
  • Matra V12 3.0 л;
  • Motori Moderni V6 1.5 л Turbo;
  • Repco V8 3.0 л;
  • Renault Gordini V8 (никогда не участвовал в гонках) 3.0 л и Gordini V6 1.5 л Turbo;
  • Serenissima V8 3.0 л;
  • TAG-Porsche V6 1.5 л Turbo;
  • Tecno H12 3.0 л;
  • Weslake V12 3.0 л;
  • Zakspeed Р4 1.5 л Turbo.

   

ДВС Ф1: (слева) Ferrari Tipo 218 V12, 3.0 л, 249 л.с. (1966) и (справа) Ferrari Tipo 255C V12, 3.0 л, 436 л.с. (1969)

 

 Новые технические требования, вступившие в силу с 1 января 1966 г. (максимальный рабочий объем двигателя 3000 куб.см или 1500 куб.см с наддувом), все встретили с энтузиазмом. Тем не менее, на старт первого этапа чемпионата вышли всего 7 машин с 3-литровыми моторами. И ни одна из них так и не сумела добраться до финиша! Пока команды использовали расточенные до 2 л прошлогодние моторы, инженеры вовсю трудились над доводкой новых агрегатов.

 Болид Brabham BT50 (1982)

 

 Фаворитом казался 12-цилиндровый V-образный Ferrari с рабочим объемом 2989 куб. см и мощностью 360 л.с. при 9800 об/мин. Ведь Honda и Харри Уэслейк, трудившийся для американца Дэна Гарни и его Eagle, провозились с новыми двигателями до сентября. В Maserati гений Альфиери по заказу Cooper всего лишь немного модифицировал 12-цилиндровый 2.5-литровый мотор 1957 г. Брюс Мак-Ларен никак не мог выбрать между маломощными и ненадежными «восьмерками» Ford и Serenissima. Так что единственным серьезным соперником Ferrari можно было считать BRM.

   

ДВС Ф1: (слева) Honda RA301E V12, 3.0 л, 410 л.с. (1968) и (справа) Honda RA163E V6, 1.5 л, 600 л.с. (1983)

 

 Его создатель Тони Радд решил, не мудрствуя лукаво, просто соединил вместе два имевшихся 1.5-литровых мотора. Для этого блок V-образной «восьмерки» BRM переделали в горизонтально-оппозитный, а потом один такой мотор положили на другой, соединив коленчатые валы шестернями. Но с самого начала H16 отличался большой массой и огромным числом движущихся деталей. BRM P83, который весил на 190 кг больше разрешенной правилами полутонны, в 1966–1968 гг. 33 раза выходил на старт гран-при и лишь 9 из них завершил.

 Правда, Lotus 43 с таким мотором однажды все-таки выиграл (гран-при США 1966), принеся тем самым 16-цилиндровому мотору единственную победу в Формуле 1.

   

ДВС Ф1: (слева) BRM P75 H16, 3.0 л, 420 л.с. (1966-1967) и (справа) BRM P142 V12 3.0 л, 450 л.с. (1972-1974)

 

 Подлинной же примой первых двух сезонов 3-литровой Формулы стала малоизвестная австралийская компания Repco. А ведь на фоне специальных конструкций опытных моторостроительных фирм подготовленный ею мотор казался каким-то суррогатом. Фрэнк Халлам и Фил Эрвинг решили сэкономить время, оснастив алюминиевый блок серийного американского мотора Oldsmobile F85 новыми головками цилиндров с верхними распределительными валами и впрыском топлива Lucas; 315-сильный Repco 620 (годом позже мощность довели до 360 л.с., а с введением в 1968 г. четырех клапанов на цилиндр - до 400 л.с.) дважды подряд выигрывал чемпионское звание, наглядно продемонстрировав преимущества простой, легкой и надежной конструкции.

ДВС Ф1 Repco V8, 3.0 л, 400 л.с. (1968)

 

 А 4 июня 1967 г. на старте гран-при Нидерландов появился легендарный Ford Cosworth DFV, который, пожалуй, можно назвать духовным наследником австралийского мотора. Построенный из двух серийных «фордовских» моторов, он, по сути, уже имел все черты современного мотора Формулы 1: V-образное расположение цилиндров, 4-клапанные головки, шестеренчатый привод 4 распредвалов, а также, разумеется, впрыск топлива и систему смазки с сухим картером. Он был специально сконструирован, чтобы служить несущим элементом шасси, соединяя монокок кузова с задней подвеской.

   

ДВС Ф1: (слева) Ford Cosworth DFV V8, 3.0 л, 410 л.с. (1967) и (справа) Ford Cosworth DFY V8 3.0 л, 530 л.с. (1983)

 

 Поначалу двигатель Cosworth не произвел большого впечатления на специалистов своими характеристиками. Ход поршня 64.8 мм и диаметр цилиндра 85.7 мм давали рабочий объем 2993 куб. см и позволяли развить 400 л.с. при 9000 об/мин. Немного, учитывая 410 л.с. Ferrari и 420-сильную Honda. Специалисты уверенно предсказывали скорую победу 12-цилиндровых моторов над «фордовской» «восьмеркой», в который уже раз вспоминая о лучших возможностях форсировки таких агрегатов.

 Но сезон шел за сезоном, Фрэнк Костин и Кейт Дакуорт (из их фамилий составлено название Cosworth), не теряя надежности, жесткости и хорошей характеристики крутящего момента на средних оборотах, наращивали мощность своего детища (425 л.с. в 1969 г., 450 - в 1970 г., 480 - в 1977 г.). Между тем, соперники не спешили оправдывать возложенных на них надежд. Скажем, 12-цилиндровые Ferrari, Matra и BRM в 1970 г. располагали мощностью в 450–458 л.с., заметно превосходя Cosworth лишь в числе оборотов - 11500 против 10000. При этом DFV был легче, надежней и значительно дешевле. Нечего удивляться, что конкуренты один за другим выходили из игры, а Cosworth выиграл 7 чемпионатов мира подряд!

   

ДВС Ф1: (слева) Matra MS71 V12, 3.0 л, 440 л.с. (1971) и (справа) Matra MS81 V12, 3.0 л, 520 л.с. (1982)

 

 Теоретики вздохнули было облегченно в 1975 г., когда появившийся еще шестью годами раньше горизонтально-оппозитный двигатель Ferrari наконец серьезно (510 против 470 л.с.) обошел Cosworth в мощности. Но даже после чемпионских титулов в 1975, 1977 и 1979 гг. Ferrari так и не победила английскую «восьмерку». Больше того, именно в 1977 г. у итальянцев появился неожиданный и очень грозный «давний» соперник - турбонаддув.

   

ДВС Ф1: (слева) Renault Gordini EF1 V6, 1.5 л Turbo, 525 л.с. (1997) и (справа) Renault Gordini EF4B V6, 1.5 л Turbo, 760 л.с. (1984)

 

 Турбоэра

 14 июля 1977 г. зрителей британского гран-при в Сильверстоуне немало позабавил желтый автомобиль под номером 15 - несколько неуклюжий, с курьезным раструбом воздухозаборника и время от времени курящимся дымком из-под капота постоянно ломающегося мотора. Ни дать, ни взять - желтый чайник!

Болид Renault (1977)

 

 С гораздо большим интересом отнеслись к машине специалисты. Ведь Renault - первый за последнюю четверть века автомобиль Формулы 1, оснащенный двигателем с наддувом. На смену механическим компрессорам теперь пришел турбонаддув - смесь подавалась в цилиндры при помощи турбины, раскручиваемой выхлопными газами мотора. Отсюда, кстати, и первый минус таких агрегатов - запаздывание турбины и невозможность получить максимальную мощность на старте и при разгоне на выходе из медленных поворотов. Турбомоторы были к тому же тяжелее, сложнее, более громоздкими (несмотря на вдвое меньший рабочий объем) и гораздо менее надежными.

Жан-Пьер Жабуй на Renault RS10 выиграл гран-при Франции (1979)

 

 Зрители потешались над «желтыми чайниками», пока 1 июля 1979 г. Жан-Пьер Жабуй на Renault RS10 не выиграл гран-при Франции. А в начале следующего сезона он и его товарищ по команде Рене Арну уже считались главными фаворитами первенства мира. Но, как ни странно, еще 3 чемпионата подряд выиграл «старый добрый» DFV, преподнеся конструкторам очередной урок на тему: «Мощность мотора – обстоятельство важное, но отнюдь не решающее».

 V-образные «турбошестерки» Ferrari 126C и Renault E располагали в 1981 г. 550 л.с. по сравнению с 490 л.с. Cosworth. Но Ferrari сошли 16, а Renault 15 раз в 30 стартах. Мало того, когда в 1983 г. турбомоторы положили-таки своих «атмосферных» собратьев на лопатки, успех праздновали не итальянцы или французы, а немцы.

   

ДВС Ф1: (слева) Ferrari Tipo 015 V12, 3.0 л, 515 л.с. (1980) и Ferrari Tipo 021/1 H12 3.0 л, 580 л.с. (1981)

 

 Первым «турбо-чемпионом» стал 4-цилиндровый двигатель BMW M12/13, развивавший от 557 л.с. в 1981 г. до 640 л.с. при 10500 об/мин в 1984 г. Подобно многим своим добившимся успеха предшественникам, таким, как Repco и DFV, баварский мотор, разработанный под руководством ветерана BMW Пауля Роше, базировался на серийном блоке.

ДВС Ф1: BMW M12 Р4, 1.5 л, 850 л.с. (1984)

 

 Еще одной любопытной тенденцией тех лет стало стремление моторостроительных заводов работать со специализированными фирмами, производящими шасси. «Я уверен, - говорил шеф BMW Motorsport Дитер Стапперт, - что Brabham-BMW, McLaren-Porsche и Williams-Honda всегда будут работать эффективнее, чем завод, который все хочет делать сам, как Renault или Ferrari».

 Именно в порядке, предсказанном Стаппертом, завоевали чемпионские титулы немецкие и японская команды. Практически все недостатки турбомоторов удалось устранить. С запаздыванием турбины справились введением второго агрегата наддува, надежность заметно улучшилась, повышенный расход топлива компенсировался просто чудовищной мощностью. В 1986 г. она составляла 850–920 л.с., а для квалификационных заездов использовались специальные версии с увеличенным давлением наддува, развивавшие до 1200 л.с.! Подумать только!

   

ДВС Ф1: (слева) BRM V12, 3.0 л, 470 л.с. (1977) и (справа) TAG-Porsche TTE PO1 V6, 1.5 л Turbo (1983)

 

 Такой рост мощности обеспокоил руководство FIA. Сначала его пытались сдерживать, урезая количество топлива или при помощи клапанов ограничения давления наддува. Но вскоре 1 января 1989 г. запретили наддув. А чтобы машины Формулы 1 поначалу не казались зрителям медлительными, объем «атмосферных» двигателей увеличили до 3500 куб. см.

Болид команды Canon Williams Honda Team - Williams FW11

 

 Одной из причин запрета турбонаддува называли стремление снизить стоимость силовых агрегатов. Но, как оказалось, новые двигатели стали еще дороже. Так Honda затратила на проектирование 10-цилиндрового RA109E в полтора раза больше средств, нежели на его турбопредшественника.

   

ДВС Ф1: (слева) Lamborghini 3512 V12 (1989-1992) и (справа) Judd CV V8, 3.5 л, 600 л.с. (1988-1989)

 

 Поэтому на рубеже 80-90-х годов небольшие фирмы, на свой страх и риск решившие строить агрегаты для Формулы 1, не могли уже рассчитывать на успех, даже если получали определенную плату от автозаводов в качестве спонсорской поддержки.

 Достаточно вспомнить жалкие попытки итальянских Motori Moderni, Lamborghini или Life, английского Judd - ни 12-цилиндровый «оппозитник», «навеянный» специалистами маркетингового отдела Subaru, ни V-12, созданный на «крайслеровские» - увы, небольшие - деньги, ни уникальный W-образный 12-цилиндровый мотор не принесли им лавров. Только огромные финансовые ресурсы больших компаний - как Honda, Renault, позднее Daimler-Benz - и их колоссальные возможности в области научных исследований могли обеспечить должный уровень конструирования и производства.

Ален Прост за рулём McLaren MP4/2B (с двигателем TAG/Porsche TTE PO1 1.5 V6T) на Гран При Германии 1985 года

 

 Причем теперь уже никто не хвастался количеством лошадиных сил или числом оборотов. С легкой руки инженеров Honda основные характеристики двигателей все более засекречивались. Самым любопытным конструкторы рассказывали о чудо-материалах, сверхсовременных технологиях и электронике, которая позволяет следить за работой всей этой супермашины.

ДВС Ф1 Zakspeed Р4, 1.5 л Turbo (1985)

 

 Период 1987-1988 «Запретная мощность»

 Мощности турбомоторов постоянно росли, снижая безопасность гонок. Поэтому FIA приняла решение ограничить давление наддува до 4 атм в квалификации и увеличить максимальный объём атмосферных двигателей до 3.5 литров. Команды March, Lola, Tyrrell, AGF и Coloni использовали атмосферный двигатель Ford Cosworth DFZ 3.5 L V8 мощностью 575 л.с. В 1988 году давление наддува снизили до 2.5 атм, но доминирование турбомоторов продолжилось.

   

ДВС Ф1: (слева) Ford Cosworth DFZ V8, 3.5 л, 575 л.с. (1987-1988) и (справа) Alfa-Romeo 890T V8, 1.5 л Turbo, 700 л.с. (1987)

 

 Гоночные ДВС этого перода:

  • Alfa-Romeo 890T V8 1.5 л Turbo, 415/85T V8 1.5 л Turbo;
  • BMW M12/13 Р4 Turbo 1.5 л;
  • Ferrari V12;
  • FordCosworth TEC-F1 Ford GBA V6 1.5 л Turbo, DFZ V8 3.5 л, DFR V8 3.5 л;
  • Honda RA 167 E V6 1.5 л Turbo, RA 168 E V6 1.5 л Turbo;
  • Judd CV V8 3.5 л;
  • Megatron M12/13 Р4 Turbo 1.5 л;
  • Motori Moderni V6 1.5 л Turbo;
  • TAGPorsche TTE-P01 V6 1.5 л Turbo;
  • Zakspeed Р4 Turbo 1.5 л.

   

ДВС Ф1: (слева) Ferrari V6 Tipo 033D, 880 л.с. (1987) и (справа) Ferrari V6 Tipo 033E, 620 л.с. (1988)

 

 Период 1989-1994 «Конец турбоэры»

ДВС Ф1 Porsche V12, 3.5 л, 680 л.с. (1991)

 

 В 1989 турбированные двигатели полностью запретили. Конец турбоэры позволил прийти в Формулу 1 новым поставщикам двигателей таким, как Yamaha и Lamborghini. После двухлетнего отсутствия вернулись Renault

   

ДВС Ф1: (слева) Ford Cosworth HB V8, 615 л.с. (1989) и (справа) Ford Cosworth ZETEC-R V8, 740 л.с. (1994)

 

 Общий список ДВС принимавших участие после окончания турбоэры выглядит следующим образом:

  • Ferrari 65° V12 620-715 л.с.;
  • Ford Cosworth DFR 90° V8 595 (1989) и 620 л.с. (1990), HB V8 615-730 л.с., Zetec-R ECA V8 750 л.с.;
  • Hart 1035 V10;
  • Honda RA 675-710 л.с;
  • Ilmor 72° V10 680-765 л.с;
  • Judd EV 72° V8 640 л.с. при 12500 об/мин и GV 72° V10 750 л.с. при 13500 об/мин;
  • Lamborghini L3512 80° V12 700 л.с;
  • Life F35 60° W12 650 л.с. при 12500 об/мин;
  • Mugen-Honda MF V10;
  • Peugeot V10 A4 700 л.с. и A6 760 л.с;
  • Porsche V12 3.5 680 л.с. при 13000 об/мин;
  • Renault RS V10 600-790 л.с;
  • Subaru F12 (никогда не участвовал в гонках);
  • Yamaha OX V8 (1989), OX 99 72° V10 660 л.с. и OX 10A 72° V10 до 750 л.с.

   

ДВС Ф1: (слева) Honda RA109E V10, 660-680 л.с. (1989) и (справа) Honda RA100E V10, 680-700 л.с. (1990)

 

 Давайте чуть внимательнее приглядимся к нынешним двигателям Формулы 1, так мы увидим своих старых знакомых - V-образные моторы (теперь не 8-, а 10-цилиндровые) с шестеренчатым приводом двух верхних распредвалов в каждой головке, 4 клапанами на цилиндр (5-клапанная конструкция, которую пропагандировали Yamaha и Ferrari, не прижилась - слишком сложна), впрыском и системой смазки с сухим картером. Правда, теперь 3-литровый мотор (в 1994 г., после смертельной аварии Айртона Сенны, FIA вновь решила вернуться к Формуле 1966 г., только без турбонаддува) развивает около 800 л.с., а коленчатый вал совершает до 17 тыс. об/мин.

   

ДВС Ф1: (слева) Isuzu P799WE V12, 765 л.с. (1991) и (справа) Peugeot A6 V10, 760 л.с. (1994)

 

 За счет чего? Как считают инженеры Renault, чьи модели выиграли 5 из 7 чемпионатов мира подряд, от 60 до 80% проблем, связанных с работой мотора, можно решить, выбирая прочные и легкие материалы. Алюминиевые сплавы используются для головки, блока и поршней, сплавы магния - для картера масляного насоса. Из стали делают коленчатый и распределительный валы, шестерни привода газораспределительного механизма, а из титана - шатуны и клапаны. Бор, хром, медь, молибден, никель, фосфор, свинец, кремний, бериллий и олово применяются из-за своих антифрикционных свойств там, где необходимо снизить потери на трение.

   

ДВС Ф1: (слева) Renault RS5 V10, 780 л.с. (1993) и (справа) Renault RS6 V10, 790 л.с. (1994)

 

 Повышенное внимание моторостроители уделяют углу наклона форсунки по отношению к впускному патрубку в системе впрыска топлива, что позволяет добиться образования однородной топливно-воздушной смеси. Тщательно подбирают форму и длину впускного и выпускного трубопроводов - это значительно улучшает наполнение (давление впуска можно увеличить на четверть) и очистку цилиндров от выхлопных газов.

 Но какая из характерных черт того или иного двигателя определяет его преимущество? Есть ли здесь какие-то специфические секреты? Давайте послушаем главного конструктора фирмы Ilmor Марио Иллиена. Вот что сказал английский инженер, с помощью финансовых и технических ресурсов Daimler- Benz создавший чемпионский мотор-98, когда спросили о причинах побед Renault: «На первый взгляд, я не вижу у французов ничего, что отсутствовало бы в нашем двигателе. Но мотор - это, как детская мозаика. Он хорошо работает, только когда все его детали удачно сочетаются. Кроме того, Renault многое заимствует у авиакосмической промышленности в использовании самых современных материалов. Очень важно к тому же, что инженеры фирмы давно работают вместе».

Запас ДВС на сезон Renault F1 (1993). В музее Renault

 

 Так что никаких особенных секретов в конструировании мотора для Формулы 1 нет. Конечно, хорошо, если он будет самым мощным, надежным, экономичным. Но главное все же, чтобы двигатель идеально сочетался с трансмиссией и шинами, кузовом и подвеской, аэродинамикой и тормозами.

 Завершительную пятнадцатилетку к настоящему времени 1995-2010 мы рассмотрим в третьей заключительной части нашей серии статей о ДВС Формулы 1. Ну, что ж друзья добро пожаловать в Формулу 1, самый популярный вид спорта в мире после футбола.

 Спасибо за внимание, с вами была редакция ENGINE-MARKET до скорых встреч в третьей части серии статьей о Формуле 1...

 

Источник ENGINE-MARKET

Количество читателей:
9516
Статьи по теме
Экспресс предложения
Погрузчик с бортовым поворотом JCB 150 T
Автоподъёмник телескопический  ВС-26
Автоподъемник телескопический ВС 26 МС монтируется на шасси КАМАЗ, Урал и предназначен для ... далее »
Дисковая борона Kockerling Rebell
запомнить
 
войти
 
Информация: ожидание действий