Двигатель Формулы 1: от истоков к настоящему. Часть третья

 Здравствуйте дорогие друзья! Вот и вышла в свет третья часть рассказов об эволюции двигателя Формулы 1 от самых истоков вплоть до настоящего времени. В этой статье мы продолжим верстать условно выделенные исторические этапы регламента...




 Здравствуйте дорогие друзья! Вот и вышла в свет третья часть рассказов об эволюции двигателя Формулы 1 от самых истоков вплоть до настоящего времени. В этой статье мы продолжим верстать условно выделенные исторические этапы регламента и развития двигателя Формулы 1.

 Период 1961-1965 годов «Жужащие пчелки» 

 В 1961 году 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 Формулы 1 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).

 Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: 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.

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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.
 

 Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1 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.

 

Двигатель Формулы 1: (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 - 11 500 против 10 000. 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!

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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 10 500 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.

Двигатель Формулы 1: 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!

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1 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.

Двигатель Формулы 1: (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 двигатели этого периода:

• 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.

Двигатель Формулы 1: (слева) Ferrari V6 Tipo 033D, 880 л.с. (1987) и (справа) Ferrari V6 Tipo 033E, 620 л.с. (1988)

Период 1989-1994 «Конец турбоэры»

Двигатель Формулы 1 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.

Двигатель Формулы 1: (слева) Ford Cosworth HB V8, 615 л.с. (1989) и (справа) Ford Cosworth ZETEC-R V8, 740 л.с. (1994)

  
 Общий список двигателей 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.

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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.

Двигатель Формулы 1: (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».

 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 четвертой и пятой частях серии статей о двигателе Формулы 1. Ну, что ж друзья добро пожаловать в Формулу 1, самый популярный вид спорта в мире после футбола.

 Спасибо за внимание и до скорых встреч в четвертой части серии статьей о Формуле 1...

Текст: Пискленов Сергей
 

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

Двигатель Формулы 1: от истоков к настоящему. Часть первая

Двигатель Формулы 1: от истоков к настоящему. Часть вторая

Источник: engine-market.ua
Редакция: Land Formula 1