Главные технические прорывы в истории «Формулы-1»

Эпохальные изобретения, определившие облик современных болидов.

В «Формула-1» исследования и развитие никогда не прекращается (кроме пары недель обязательных летних каникул). Инженеры и конструкторы круглосуточно улучшают машины ради выигрыша десятых долей секунды — ведь порой именно они могут принести победу. Число изобретений увеличивается с каждым годом, но современные болиды нельзя представить без целого ряда некогда революционных деталей. Теперь ими пользуются все, а мы воспринимаем их как нечто само собой разумеющееся.

Среднемоторная компоновка

Двигатель находился в передней части машины с момента выпуска первых серийных авто — и гоночные болиды не стали исключением. На заре автомобилестроения такое расположение силовой установки имело смысл, ведь водителю требовался постоянный обзор и контроль за состоянием агрегата, способного в любой момент перегреться, отказать или порадовать другим приятным «сюрпризом». С улучшением надежности конструкции такая необходимость отпала, но традиционно двигатели все равно устанавливали спереди. Однако острая конкуренция в автоспорте привела к тому, что инженеры принялись экспериментировать с расположением мотора.

Некоторые игроки на рынке автомобилестроения перенесли двигатель за заднюю ось и объединили с трансмиссией, открыв чрезвычайно полезную для внедорожников компоновку благодаря увеличившейся проходимости. Но для шоссейных гонок она совершенно не годилась: новый узел сильно нагружал заднюю ось, создавал дисбаланс и провоцировал нестабильность в поворотах вместе с мощной избыточной поворачиваемостью.

Идеальное решение для «Формулы-1» обнаружили конструкторы компании «Купер», поместившие двигатель в промежуток между пилотом и задней осью. Новое положение позволило добиться отличного распределения веса и улучшения управляемости — недостаточная поворачиваемость, характерная моделям с переднемотороной компоновкой, ушла в прошлое.

Впервые разработка дебютировала на болиде Т43 (на фото) во время Гран-при Монако 1957 года с будущим трехкратным чемпионом мира Джеком Брэбэмом за рулем. «Купер» по примеру любых экспериментаторов не превратился в доминанту с первой же гонки, ограничившись лишь двумя набранными очками на Гран-при Великобритании. Тем не менее, от идеи не отказались, и результат пришел 19 января 1958 года: сэр Стирлинг Мосс выиграл на Т43 Гран-при Аргентины и доказал потенциал среднемоторных машин. Идея перекочевала в следующее поколение машин, они принесли «Куперу» два Кубка конструкторов 1959 и 1960 годов — и новую технологию захотели все. Вокруг нее болиды строятся и по сей день.

Аэродинамические элементы

Некоторые попытки выжать больше сцепления с трассой первыми подобиями антикрыльев в Гран-при происходили еще в 40-х, но нормальному развитию аэродинамики мешала переднемоторная компоновка — капот был занят двигателем, и приделать к нему какие-то излишества не получалось. Заднемоторная компоновка тоже не особо помогала: любая дополнительная нагрузка в виде спойлера-антикрыла превращала болид в неуправляемый в поворотах трактор. Все изменилось после распространения инновации «Купера» на весь пелотон — к 1968 году конструкторы снова вернулась к идее «антикрыльев-отростков» на носу машин. Промежуточные элементы спереди и сзади болида представили во время Гран-при Монако на «Лотусе» 49В, однако полноценный прообраз обоих антикрыльев дебютировал во время следующей гонки календаря на болиде Криса Эймона «Феррари» 312.

Новые надстройки не выглядели значительными, но оказались чертовски эффективными: новозеландец в квалификации привез целых 6 секунд напарнику Жаки Иксу на таком же болиде без аэродинамических элементов и 4 секунды — ставшему вторым Джеки Стюарту на «Матре». Гонку и сезон «Феррари» выиграть не смогла из-за низкой надежности, но всем в паддоке стало ясно, какие чудовищные возможности таит в себе работа с прижимом и воздушными потоками. Больше ни один болид не обходился без сложного аэродинамического пакета.

Турбодвигатели

Следующим автором технической революции, спровоцировавшей рост скорости болидов, стала «Рено» с адским турбированным мотором EF01, обладавшем мощностью более 500 л.с. Сперва их двигатели не превосходили лучшие «атмосферники», которыми пользовались остальные команды, но за какой-то год французы подтянули эффективность и набрали первые очки.

В 1979 году силовую установку еще раз обновили, и она пробила отметку в 700 л.с. против все тех же 515-520 л.с. у соперников. Пилоты «Рено» начали брать поулы один за другим, но доезжали до финиша в очках считанные разы (правда почти на все случаи пришлись подиумы или победы — например, Жан-Пьер Жабуи в 1980 году сошел в 12 гонках из 13, но единственную доведенную до конца он выиграл). Со временем всем командам в паддоке стало ясно, что конкурировать с турбодвигателями не удастся — и они постепенно перестроили болиды вокруг новой техники. «Рено» же не получила плюшек от устроенной революции, осталась без титулов и закрыла команду «Ф-1» в 1985 году.

Удивительно другое: регламент разрешал использование турбодвигателей с объемом в 1,5 литра еще с 1966 года, однако никто из действовавших мотористов и не подумал ими заняться. Причина заключалась в недостаточном уровне безопасности. Как говорил Ники Лауда: «мощности в 800-900 л.с. означали бы убийство». Никто и не хотел «турбинных» рисков, ведь клиентам явно не понравилась бы ассоциация с кучей мертвых пилотов. Когда «Рено» представила свою силовую установку, безопасность не сильно выросла – гонщики все равно гибли чуть ли не каждый день. Впоследствии турбомоторы все равно запретили как раз по причине слишком высокой мощности, но они остались в памяти болельщиков благодаря «золотой эпохе «Формулы-1».

В 2014 году (то есть спустя 26 лет) ограничения отменили. Нагнетатели вернулись в болиды и уже помогли побить несколько рекордов скорости и трасс — и от них больше не планируют отказываться.

Трэкшн-контроль и электроника

Квалификационная мощность двигателей поздней турбоэры достигала 1300 л.с., и пилоты закономерно почти не могли контролировать поведение машин при разгоне. В помощь гонщикам конструкторы ставили простые электронные вспомогательные системы, ставшие массовыми во второй половине 80-х годов. Они контролировали обороты на каждом колесе и мешали пробуксовке, делая поведение машины предсказуемым.

Системы понравились пилотам, остались в обиходе даже после запрета турбированных двигателей и эволюционировавали в настоящий трэкшн-контроль. Умная электронная система не просто следила за состоянием колес, но также изменяла подачу топлива в цилиндры, отключала свечи зажигания и даже закрывала дроссельную заслонку, полностью подчиняясь программам или командам пилота из кокпита.

Наиболее ярко инновация проявилась в 1992 году, когда Найджел Мэнселл получил «Уильямс» не только с активной подвеской, но и с трэкшн-контролем — и выиграл титул в доминирующем стиле, несмотря на солидный возраст в 38 лет. Тем не менее, электронные системы оказались слишком дорогими для небольших частных команд, болиды стали слишком сложными — и ФИА забанила их в 1993 году.

Однако запреты не остановили интеграцию все большего количества электронных схем в болид и руль. Изобретение антипробуксовочной системы стало новой революцией, развернувшей прогресс в компьютерную сторону и создав целые колонии датчиков и программного обеспечения внутри болидов. Без электроники «Формулу-1»  представить уже невозможно.

Гибридные системы

В соответствии с новыми трендами экологичности и повышения эффективности силовых установок, ФИА ввела систему рекуперации кинетической энергии (KERS) в 2009 году. Она перерабатывала энергию вращения колес в электричество при торможениях, а затем примерно в течение 6 секунд увеличивала мощность двигателя на 80 л.с. Не все команды поначалу могли себе ее позволить, так что обязательной KERS сделали лишь в 2011 году.

А в 2014 году «Формула-1» перешла на новые революционные гибридные силовые установки. Они уже побили несколько рекордов скорости и стали самыми эффективными двигателями в истории.

Монокок/карбоновый монокок

Кокпит болида не всегда принимал современную вытянутую стреловидную форму. Гоночные болиды-сигары начала 60-х родились из стремления к снижению веса путем скрещивания обычных автомобилей с авиационными технологиями: конструкция базировалась на легкой раме из стальных труб, обшитой алюминиевыми листами. Внутри располагались и кокпит, и двигатель, и остальная начинка, и гонщик (занимавший сидячее положение) — прямо как в истребителях тех времен.

Стартовую решетку безвозвратно изменил известный новатор Колин Чэпмен, представив в 1962 году «Лотус» 25, в котором впервые была реализована идея монокока. Кокпит новинки состоял из двух продольных склепанных листов алюминия — то есть корпус машины стал одновременно и ее каркасом. По сравнению с предыдущим болидом, 25-й оказался вдвое легче и втрое крепче на крэш-тестах, а площадь лобового сопротивления снизилась на 14 процентов. Машина закономерно уничтожала соперников по чистой скорости (шесть поулов в девяти Гран-при), но совершенно новая компоновка «внутренностей» вызывала проблемы с надежностью — из-за них Джим Кларк сошел в четырех гонках и выиграл всего три. Зато в следующих двух сезонах после решения всех проблем англичанин выиграл десять Гран-при и стал чемпионом с огромным преимуществом. «Лотус» же навсегда изменил внешний вид болидов «Формулы-1», введя, кстати говоря, фирменное положение полулежа при управлении машинами с открытыми колесами.

С тех пор любые эксперименты с разными формами кузова убеждали инженеров в преимуществе монокока — так что исследования повернули в другую сторону. Конструкторы занялись поисками более легкого и крепкого материала, чем авиационный алюминий, и первенство в «гонке вооружений» перехватил «Макларен». В 1976 году английский болид впервые построили с частичным использованием композитных материалов, а в 1981 году Джон Барнард представил первую в истории «Ф-1» машину с монококом исключительно из карбонового волокна. Его прочность и легкость серьезно повысила скорость и безопасность техники, так что все ведущие команды поспешили перейти на «композиты», несмотря на внушительную стоимость. Болиды производят из карбона и по сей день — и альтернативы ему пока не видно.

Дисковые тормоза

Знаете, почему на заре автоспорта случалась целая куча аварий? Во всем виновато низкое качество и ненадежность тормозов. Как заявлял один из лучших пилотов эры «доформульных» Гран-при Тацио Нуволари: «они только мешают управлять машиной». Проблемы вызывала барабанная (или колодочная) система — вы до сих пор можете увидеть ее отголоски на велосипедах. Такая деталь не гарантировала быстрого замедления, и годилась лишь для низких скоростей, ведь при частых торможениях со 100+ км/ч трущиеся друг о друга колодка и барабан быстро перегревались и серьезно деформировались. Из-за невозможности эффективного охлаждения гидравлика тормозов буквально закипала — и соответствующая педаль рано или поздно проваливалась в пол. Пилоты не хотели сталкиваться с подобными сюрпризами и предпочитали входить в повороты с минимальным замедлением практически в дрифте, уповая на собственное мастерство подруливания.

На помощь «Формуле-1» снова пришла авиационная индустрия. Инженеры команды «БРМ» взяли дисковые тормоза разработки летного подразделения «Роллс-Ройса» и адаптировали для своего болида Type 15. Зимой 1952 года англичане испытали новинку на тестовом треке и выставили в паре заездов, но доработка технологии заняла около шести лет. Все это время консервативные конструкторы создавали невероятно сложные барабанные агрегаты, оснащенные невероятным количеством твиков и отверстий для охлаждения. Их творения продолжали конкурировать с более прогрессивными «дисковыми» болидами вплоть до 1958 года, когда оснащенный инновациями «Вануолл» выиграл первый Кубок конструкторов, обставив «Феррари» с чемпионом общего зачета Майком Хоторном и самыми продвинутыми колодочными технологиями. Паддок сделал выбор в пользу прогресса — и пользуется его плодами по сей день.

Роботизированная секвентальная коробка передач

Одной из главных отличительных черт современных болидов стал сложный дорогостоящий руль примерно за 60 тысяч евро, содержащий в себе примерно все функции контроля машины. Под ним расположены лепестки переключения передач, ужасно сильно повлиявшее на пилотаж. Избавившись от отвлекающего фактора в виде традиционного рычага под приборной доской, гонщики больше сконцентрировались на рулении и оптимизации траекторий. Инновация стала возможна благодаря изобретению секвентальной коробки с последовательной сменой шестеренок и смелости Джона Барнарда. Перейдя в «Феррари», английский конструктор решил реализовать подобие картинговых и мотоциклетных подрульных рычажков. В 1988 году система приобрела рабочий вид: под нее даже готовили новое шасси, но в последний момент владельцы компании не захотели рисковать и потребовали поместить в кокпит традиционную коробку. Тогда в защиту новой технологии выступил Найджел Мэнселл, практически в ультимативной форме потребовавший вернуть «лепестки».

Через несколько лет подобная коробка появилась у каждого гонщика «Формулы-1» и многих других серий не только с открытыми колесами. Со временем автопроизводители начали ставить подобные системы и в крутые потребительские спорткары, но прогресс не остановился на «лепестках». Развитие электроники позволило программировать переключение при достижении определенных оборотов и «проскальзывать» через две-три передачи вниз и вверх. Эффективность и скорость болидов серьезно выросла, и пилоты улучшили время прохождения дистанции даже без крупных улучшений из других разделов регламента.

Неустанный прогресс превратил управление машиной в настоящее искусство вроде игры на фортепиано, став одной из визитных карточек пилота «Формулы-1».

Фото: Gettyimages.ru/Keystone/Hulton Archive; globallookpress.com/Sutton Motorsport Images/Heritage-Image (2,6); Gettyimages.ru/Allsport, Pascal Rondeau/Allsport, Mark Thompson, Christof Koepsel/Bongarts