История автоспорта: самая жесткая испытательная площадка в мире

Когда речь заходит о развитии двигателей внутреннего сгорания, нельзя не упомянуть одну важную тему. Она имела и продолжает иметь огромное влияние на этот процесс, помогая открывать новые перспективы и возможности, а также применять передовые технологии. Эта тема — автоспорт. Сфера, в которой работали самые искусные инженеры и механики. Множество технических решений, которые сейчас можно встретить на массовых автомобилях, были разработаны именно на гоночных трассах.

Антон Борисенко

В контексте специального проекта с брендом моторных масел G-Energy представляем историю развития автомобильных двигателей. Первая часть этого путешествия погрузит нас в историю создания двигателей, а вторая и третья части затронут историю автомобилей ХХ века. Сегодня мы продолжим наше увлекательное повествование.

Начальные годы и первые шаги

Стоит отметить, что история автоспорта оказалась длиннее истории автомобильной промышленности. Ведь промышленность смогла сформироваться только после изобретения, конструирования и разработки технологий, способных применяться в массовом производстве. Чтобы стать пригодными для массового производства, эти технологии должны были продемонстрировать свои преимущества и, в то же время, недостатки, что собственно и привело к появлению необходимости в их устранении. Даже сегодняшняя само собой разумеющаяся «основная» концепция автомобиля должна была доказать свою жизнеспособность на гоночных треках. Каким же образом это было достигнуто?

0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Отличным примером может служить перечень. «автономных транспортных средств», декларированных на гонку Париж – Руан. Она является самым первым в истории автомобильным состязанием. На самом деле это не совсем достоверно: еще в 1867 году в Манчестере прошли состязания «повозок, движимых не-мускульной силой», а также в США «автономные экипажи» соревновались в перегонке Грин Бэй – Мэдисон в 1878 году. Но возможно, гонка Париж – Руан была более популярной, или возможно, к 22 июля 1894 года автомобилизм вообще стал очень известным явлением, все же начало считать идет от этого момента. Итак, было подано 102 предварительные заявки на участие, и только 39 участников планировали выйти на старт на автомобилях с внутренним сгоранием. 28 гонщиков собирались бороться за победу, используя паровые двигатели, пятеро – электромобили (верно, в 1894 году!), а также еще пятеро – и вовсе пневматические двигатели (кто сейчас вспомнит такое). И это только некоторые технические устройства, которые можно было классифицировать. А что делать с чем-то, наподобие автобуса, который передвигался при помощи усилий пассажиров? И даже члены технической комиссии не знали, поэтому 25 особо экзотических конструкций были отнесены к категории «другие». К счастью для судей, правила предусматривали, что трассу необходимо пройти менее чем за восемь с половиной часов, поэтому во время отборочных заездов основная часть «экзотики» была отсеяна. Ведь главной целью организаторов было продемонстрировать преимущества и надежность автономных машин, а не пугать или развлекать любопытных зрителей. Поэтому к гонке были допущены только 14 автомобилей с бензиновыми двигателями и 7 – с паровыми.

Дополнительно, организаторы, по всей видимости, планировали создать наиболее выгодные условия для автомобилей с бензиновым двигателем. Самым быстрым оказался автомобиль маркиза Альбер де Диона (да-да, того же, который дал свое имя марке De Dion Bouton, выпускавшей бензиновые автомобили до 1932 года). На трассе автомобиль-паром смог развить среднюю скорость 17 км/ч, а максимальную скорость — 22 км/ч. Однако победа не была присуждена ему: по решению судей, ее разделили между бензиновыми автомобилями «Пежо» и «Панар-Левассор» с объяснением «за лучшее сочетание экономичности, безопасности и удобства в управлении». Полное спортивное достижение! Но ведь тогда концепция автоспорта еще не была сформулирована, не так ли? Значит, организаторы имели возможность применять критерии, которые считали нужными.

Первая настоящая гонка, которая считается гонкой на самое быстрое прохождение дистанции, — это гонка Париж — Бордо — Париж, которая произошла в текущем году. Честно говоря, именно 1895 год больше всего заслуживает звания «год рождения автоспорта», потому что именно в этом году в Чикаго прошла первая линейная гонка в США, а в Кранстоне — первая кольцевая.

Две школы

Если в начальные гонки часто главной целью было справиться с расстоянием и продемонстрировать надежность автомобиля, то с течением времени гонки стали отличной возможностью подтвердить, что именно ваш продукт является самым мощным и самым быстрым. Шасси стали совершенствоваться, а мощность двигателей увеличивалась. Один из способов достижения этого было увеличение рабочего объема.

0 РЕКЛАМА – продолжение ниже

Например, в 1912 году Peugeot представил на соревнования модель L76. Числа в названии отражали рабочий объем двигателя — 7,6 л. Мощность при этом составляла 175 л. с., то есть на каждый литр приходилось около 23 л. с. В истории, кстати, Peugeot L76 оставался по совершенно другой причине: это был первый автомобиль в мире, у которого были два верхнерасположенных распределительных вала и по четыре клапана на каждый цилиндр. Точно так — именно такую схему газораспределения, которая сейчас широко распространена и известна как DOHC (Double OverHead Camshaft).

Итальянцы из FIAT пошли еще дальше, предложив двигатель мощностью 200 л.с. с объемом 14,1 л (!), то есть с удельной мощностью всего 14,2 л. с./л. Заокеанские инженеры также искали способы увеличения рабочего объема.

Но в автомобильной индустрии и в спорте процессы стандартизации неизбежны. Началось создание серий гоночных автомобилей с едиными правилами и общими техническими требованиями. Интересно отметить, что одна из первых европейских серий появилась в 1900 году по инициативе американского издателя газет New York Herald и Herald Tribune Гордона Беннетта, который назвал ее Гордон Беннетт Cup. Серия была задумана как международная и не ограничивалась только европейскими участниками. Каждую страну могли представлять до трех автомобилей. В США был учрежден аналогичный «именной кубок» в 1904 году — Кубок Вандербиля, названный в честь миллионера Уильяма Киссама Вандербильта II.

0 РЕКЛАМА — ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

0 РЕКЛАМА — ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Начиная с 1906 года, началась история Гран-при, которая впоследствии превратилась в современную Формулу-1. В то время еще не существовало единого правил, и экипаж состоял только из пилота и механика. Они были ответственны за обслуживание и ремонт автомобиля своими силами. Первая гонка Гран-при прошла во Франции, на трассе рядом с городом Ле-Ман. Это событие заложило основы для развития соревнований, из которых позже выросли знаменитые «24 часа Ле-Мана» — самая престижная гонка на выносливость в мире, проходящая на кольце Сартэ.

0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Автомобильные гонки в Европе и Америке имеют различные подходы. В Америке они делают ставку на удобство для зрителей, проводя гонки на замкнутых овалах, где все происходит перед их глазами, включая длинные 500-мильные гонки. В Европе популярны линейные гонки и автопробеги между городами, похожие на ралли. Но Первая мировая война повлияла на карты, переориентировав автопром на нужды армий и приостановив гоночную жизнь в Европе. В это время американская автоспортивная инженерия продолжала развиваться, и когда гоночная жизнь в Европе возобновилась, американские автомобили оказались сильнее и быстрее. В 1921 году американец Джимми Мерфи без особых проблем победил на Гран-при в Ле-Мане, управляя роскошным автомобилем Duesenberg Model A, который был мощнее и легче своих соперников. Двигатель был спортивно настроен и имел 8 цилиндров в ряд, с двумя клапанами на цилиндр и одним распредвалом. Такая конструкция и полноценная система смазки отличали автомобили Duesenberg Model A от других. Однако низкая степень сжатия и небольшая мощность свидетельствовали о том, что двигатели того времени были недостаточно мощными.

0 ОГЛАШЕНИЕ – ПРОДОЛЖЕНИЕ ВНИЗ
0 ОГЛАШЕНИЕ – ПРОДОЛЖЕНИЕ ВНИЗ

Пока жители США придерживались больших двигателей с огромной прочностью (а, следовательно, надежностью), в европейском автоспорте начиналась эра мощных двигателей с повышенной мощностью. Однако здесь важно отметить одну важную деталь. Правила гоночных серий становились все более четкими, и основным принципом стало равное соревнование: регламенты не позволяли одним участникам использовать техническое превосходство над другими. Поэтому большие двигатели, конечно, продолжали развиваться — просто в своих «специализациях». Можно вспомнить легендарные четырехцилиндровые Bentley 4½ (4,5 литра), которые впечатляли в Ле-Мане почти до конца 1920-х годов, и передавали эстафету победы в двигателях Bentley 6½ (несложно догадаться, что рабочий объем был больше) — сэр Бентли сторонник увеличения объема.

0 РЕКЛАМА — ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

А развитие правил Гран-при шло в другом направлении. В 1922 году они установили ограничение объема двигателя 2 литра при минимальном весе автомобиля в 650 кг. FIAT сразу же вывел на трассу автомобиль «805.405» с восьмицилиндровым двигателем, но объемом всего 2 литра. Чтобы увеличить мощность, они использовали механический нагнетатель. Аналогичным путем пошли Alfa Romeo с их 155 сильным двигателем в 2 литра и Bugatti.

0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Согласитесь, это кажется невероятным? Ведь Bugatti сейчас ассоциируется со многолитровыми и мощными двигателями. Однако, одна из самых исторически значимых гоночных моделей этой марки – Type 35 – оснащалась двигателями объемом всего от 1,5 до 2,3 л, и максимальная мощность составляла всего 138 л. с. Тем не менее, такие скромные показатели не помешали Type 35 одержать невероятные 1800 побед в различных гонках. Кстати, появление «полуторалитровых» Bugatti было вызвано не благополучными обстоятельствами: такое ограничение было установлено правилами Гран-при в 1927 году в связи с серьезным экономическим кризисом. Однако, это ограничение продолжалось недолго – до начала 1930-х. В 1932 году итальянское доминирование (на тот момент представленное Alfa Romeo) подошло к концу. Это был новый этап в истории.

Две марки, которые игнорировали рейхсмарки

Необходимо отметить, что сама возможность начать новую главу была в значительной степени связана с прогрессом в области создания автомобильных масел. Мы уже неоднократно указывали на то, что даже спортивные двигатели первой трети 20-го века еще нельзя было назвать высоконагруженными. В основном задачей стояло обеспечить замедление загрязнения поршней. Однако с увеличением форсирования, оборотов двигателя и развития нагнетателей, нагрузки возрастали. В 30-х годах появились первые моющие добавки к маслам, состав масел все больше направлялся на снижение трения, охлаждение поршней и предотвращение нагарообразования.

С начала 1930-х годов начался стремительный рост мощности двигателей автомобилей Grand Prix, а лидерами в этой гонке стали Auto Union (ныне известная как Audi) и знаменитые «серебряные стрелы» от Mercedes. С самого начала Auto Union предпочли V-образную компоновку (точнее — V16). Изначально рабочий объем составлял 4,5 л (с мощностью 295 л.с.), но к 1937 году он увеличился до 6 литров. При этом мощность выросла до 520 л.с. (крутящий момент достигал 853 Н∙м). У Mercedes была другая схема — рядные восьмицилиндровые двигатели с компрессором, они прошли путь от 3,36 литров до 5,66. Мощность удалось увеличить более чем вдвое — с 280 л.с. до 646! Кстати, Mercedes W125 с двигателем мощностью 646 л.с. в течение почти тридцати лет удерживал статус самого мощного гоночного автомобиля. И это мы еще не учитываем версию W125 Rekordwagen — она была уникальна. Для установления рекорда скорости на суше (432,7 км/ч), Rekordwagen был оснащен двигателем V12 объемом 5,576 литра и мощностью 736 л.с.

<РЕКЛАМА = Продолжение ниже>

В 1938 году, когда стало ясно, что у немецких инженеров, которые имели огромные бюджеты, нет конкурентов в этой области, появилось новое ограничение объема двигателя — 3 литра. Обе компании мгновенно отреагировали, представив двигатели с 12 цилиндрами. У Auto Union такой двигатель развивал 485 лошадиных сил, у Mercedes — 476.

<РЕКЛАМА = Продолжение ниже>
<РЕКЛАМА = Продолжение ниже>

Здесь был высочайший уровень нагрузок и совершенно новые требования к смазочным материалам. Однако не было необходимости в высоких оборотах. Даже Rekordwagen достигал полной мощности только при 5800 оборотах в минуту. Но потом случилась Вторая Мировая война.

Чемпионат, ставший вершиной технической мысли

Восстановление автоспортивной сферы после окончания Второй мировой войны началось довольно быстро. Уже в 1946 году были объявлены правила «Формулы-А», а с 1947 года они стали правилами «Формулы-1», которая была направлена в первую очередь на чемпионат мира (для местных серий были предусмотрены «молодые» формулы с менее сложными требованиями). Десятилетний политический запрет на участие немецких и итальянских команд в соревнованиях не касался. Более того, именно технические требования этих команд (мощности в полтора литра с помощью компрессора) стали основой для новой серии. Как компонент, направленный на уравнивание, были допущены двигатели объемом до 4,5 л без нагнетателя — такие двигатели были в наличии у французских команд в то время, когда они потеряли все шансы противостоять Auto Union и Mercedes. Такие правила продолжали действовать в течение первых пяти лет существования «Чемпионата мира среди пилотов» (официальное название «Чемпионат мира «Формулы-1» было утверждено гораздо позже), и в этой серии было зарегистрировано 11 брендов. Только один из них — британская ERA — использовал турбину вместо механического нагнетателя. При этом 4 производителя остались верны безнаддувному дизайну.

0 РЕКЛАМА – НИЖЕ БУДЕТ ПРОДОЛЖЕНИЕ

Введенный в 1954 году новый регламент был похож на издевательство над сторонниками компрессоров: предлагалось уменьшить объем таких двигателей до 750 кубиков! Неудивительно, что никто не воспользовался таким «щедрым» предложением и выбрал второй вариант — атмосферные 2,5-литровые двигатели. Правила «Формулы-1» оставались такими вплоть до 1961 года, когда снова начались ограничения: рабочий объем был снижен до полутора литров, запрещено было использовать компрессоры и наддувы. Новая эпоха, которая продлилась почти два десятилетия, сделала чемпионат мира более привлекательным, однако на самом начальном этапе она не вызвала особого энтузиазма. Только после того, как команды наладили связи с поставщиками, в 1966 году пришлось начинать все сначала. Теперь полуторалитровые двигатели снова можно было оснащать нагнетателями, а объем атмосферных двигателей увеличить до трех литров. Мощность сразу же достигла отметки в 400, а затем 500 лошадиных сил.

Кроме того, новый предписание содержал и довольно изобретательные дизайны — роторно-поршневые или даже газотурбинные. Однако, газотурбинный двигатель Lotus испытали только один раз — на автомобиле 56В, но этот эксперимент оказался неудачным. Но с 1977 года, по инициативе Renault, наступила настоящая эра турбонаддува. Он позволял увеличить мощность до 900 л.с., а в режиме квалификации (на короткое время) и до тысячи. К 1986 году, мощность в режиме квалификации возросла до 1300 л.с.! В 1987 году, в целях безопасности, решили ограничить давление наддува, но это не помешало гонке мощностей. И через несколько лет, эпохе турбо в «Формуле-1» был положен конец.

0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Начать нужно с того, что настали времена, когда обороты двигателей стали не просто высокими, а невероятно высокими. Если в конце 80-х и начале 90-х годов объем атмосферных двигателей был ограничен 3,5 литрами и достигал 13-14 тысяч оборотов для получения максимальной мощности, то в следующее десятилетие (при сокращении объема до 3 литров) обороты V10 двигателей выросли вдвое — в 2005 году двигатель Toyota работал на своей максимальной мощности 900 лошадиных сил при 19 000 оборотах в минуту! Представьте себе, какие нагрузки испытывали такие двигатели и какие требования они предъявляли к маслам. В последующие девять лет дважды было введено ограничение на максимальные обороты (сначала 19 000, затем 18 000). И в 2014 году турбины вернулись в «Формулу-1», правда, теперь на 1,6-литровых V6 двигателях с ограничением до 15 000 оборотов в минуту. Эти двигатели входили (и до сих пор входят) в состав гибридных силовых установок, которые сегодня также способны выдавать общую мощность около 1000 лошадиных сил.

Больше разнообразия, чем «Формула»

«Формула-1», безусловно, является вершиной современных гоночных двигателей, однако это не единственное направление их развития. Более того, в таких сложных условиях, которые характерны для классических ралли или ралли-рейдов, «формульным» (и любым другим «кольцевым» двигателям) близко не встретиться. Двигатели для ралли тоже прошли немало этапов развития. Это были и 500-600-сильные моторы невероятных авто «Группы B» в 1980-х годах, и турбомонстры «Группы А», и высокооборотистые (до 12 000-13 000 оборотов в минуту) атмосферные двухлитровые двигатели переднеприводных автомобилей конца 1990-х, а также постепенно эволюционирующие двигатели категории WRC (теперь Rally-1). Хотя эта эволюция может выглядеть не так зрелищно, она не менее интересна.

Современные моторы подготовленные к ралли (1,6 литра, наддув) имеют 350-380 лошадиных сил и максимальный крутящий момент около 500 Н∙м. Десять лет назад эти показатели были у двухлитровых двигателей, которые использовались в соответствии с требованиями WRC. Большие опасения были связаны с уменьшением объема двигателей для ралли, думали, что они потеряют в мощности, а соревнования станут менее зрелищными. К счастью, эти опасения не оправдались. Главная задача двигателей, используемых в ралли, заключается не в установлении абсолютных рекордов по мощности. Они всегда разрабатывались с учетом максимальной надежности и способности работать в любых условиях. В низменностях Иордании, на горных дорогах Мексики или Аргентины, среди заснеженных лесов Швеции, в суровых условиях пыльных дорог Сардинии или под дождем в Британии. Ралли — это вид автоспорта, который ближе всего к реальной эксплуатации автомобилей, поэтому этот вид соревнований зачастую более релевантен для оценки и проверки, например, моторного масла или других технических жидкостей.

Условия в ралли-рейдах становятся еще более экстремальными. Наиболее известным из таких соревнований является «Дакар» (изначально Париж — Дакар), но сам маршрут постоянно меняется, охватывая различные страны и континенты. Однако существует множество других соревнований: Кубок мира, Africa Eco Race, которая стремится стать конкурентом «Дакару», и популярный марафон «Шелковый путь», который проходит через территорию России. Стоит отметить, что российские автогонщики в большинстве своем достигают наибольших успехов в внедорожных гонках, как среди внедорожников и квадроциклов, так и среди тяжелых грузовиков. Команда «КАМАЗ-мастер» является самой известной в этой области. Однако в последние годы команда «МАЗ-СПОРТавто» из Беларуси значительно повысила свой уровень и уверенно ворвалась в элиту мировых ралли-рейдов.

Основные сложности соревнований ралли-рейдов — высокие температуры, пыль и огромные нагрузки. Двигателям гоночных и раллийных автомобилей не так сложно работать, как на бездорожье и в пустынях. Хотя скорости здесь не такие высокие, важно уметь справляться с тяжелыми условиями и иметь высокую тяговую силу. Кроме того, необходимо, чтобы двигатель развивал крутящий момент в широком диапазоне оборотов и мог переносить высокую нагрузку, чтобы избежать перегрева.

0 РЕКЛАМА — ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Испытано в условиях гонок

Трассы для спортсменов всегда остаются прекрасными местами для проверки лучших технических решений. Именно лучших! Ведь стоимость ошибки на гонках очень высока, и разработчики должны не только учитывать все особенности эксплуатации, но и проводить необходимые предварительные испытания. Удачным примером сотрудничества разработчиков и спортсменов может служить партнерство между брендом моторных масел G-Energy (который принадлежит компании «Газпромнефть-смазочные материалы») и командой «МАЗ-СПОРТавто», которое длится уже несколько лет. Перуанские пустыни, аргентинские горы, степи Казахстана и китайские пески — в течение многих лет автомобили из Минска сталкивались с самыми различными условиями. И специалисты G-Energy не только выбирают самые подходящие смазочные материалы для техники, но и регулярно сопровождают команду на соревнованиях. Ежедневный контроль и анализ состояния смазочных материалов, диагностика агрегатов по состоянию и параметрам смазочных материалов, исследования отработанных масел в мобильной лаборатории, сопровождающей гонку — все это помогает улучшать эксплуатационные свойства продукции G-Energy, которую можно приобрести в обычном магазине. Улучшение рецептов, поиск новых формул добавок. Более того, «МАЗ-СПОРТавто» использует масла G-Energy не только во всех основных узлах гоночных грузовиков, но и в автомобилях технического сопровождения. В них используются продукты обычной линейки бренда, а иногда также тестируются перспективные рецептуры. Отдельная линейка G-Energy Racing предлагается для спортсменов, выступающих на внедорожниках, — также с ними компания сотрудничает в испытаниях масел.