Полный привод и ремни безопасности: 15 изобретений, пришедших в нашу жизнь из автогонок

Автомобиль Харроуна Marmon Wasp за счет компоновки был легче и значительно маневреннее конкурентов. Прочие пилоты стали жаловаться на то, что без механика-штурмана Харроун будет «слеп» и опасен для обгоняющих его машин.

Пилот-конструктор не растерялся и укрепил на капоте прямоугольное зеркало на стальных опорах — и его допустили к старту. Харроун, пусть и не без труда, выиграл ту самую, первую гонку 30 мая 1911 года. Зеркало ему совершенно не помогло, так как страшно тряслось во время заезда — но «тренд» был подхвачен, и уже к 1915 году «зеркалоскоп», как назвали изобретение Харроуна, стал популярным автомобильным аксессуаром. Кстати, с точки зрения аэродинамики Marmon Wasp стал одной из первых попыток снизить лобовое сопротивление.

На первых порах автомобили ездили на резиново-тканевых шинах. В качестве ткани чаще всего использовалось толстое хлопковое полотно. Это было не слишком удачным решением, поскольку ткань не обеспечивала должной прочности боковин покрышки, а из-за внутреннего трения в шине выделялось слишком много тепла. За пару кругов давление в шине могло подскочить в два раза, а лишний круг мог привести к взрыву покрышки.

К 1920-м годам ситуация поменялась: появились шины, армированные не подложкой с тканевым переплетением, а кордом из отдельных скрученных волокон. Пряди пересекались между собой без соприкосновения: между ними прокладывался еще один слой резины. В результате шина получалась прочнее, эластичнее и, соответственно, нагревалась значительно меньше.

В 1925 году компания Firestone продемонстрировала на Indy 500 шину низкого давления. Она обеспечивала большее пятно контакта с дорогой, а значит, и лучшее сцепление. Давление в шине вместо обычных по тем временам 3,5 атм было снижено до двух. В результате автомобили стало меньше трясти на неровностях дороги, они стали более устойчивыми и управляемыми. Скорости резко возросли, так что новые «мягкие» шины быстро завоевали потребительский авторынок.

Широкие низкопрофильные шины, которые сегодня ставят на многие спорткары, тоже родились на гонках (как в Европе, так и в США) в 1960-х годах. Компании Goodyear и Firestone размещали свои мобильные лаборатории непосредственно рядом с гоночной трассой; средние скорости на трассе выросли за несколько лет на 30 км/ч, так что шинникам пришлось делать более узкие и прочные боковины при более широкой беговой дорожке. Вскоре такие пропорции прижились и на серийных машинах.

Во время Второй мировой войны гонщик и инженер Тед Хэлибрэнд работал в компании Douglas Aircraft. Впоследствии он применил свой опыт в сфере автогонок, разработав первые образцы того, что позже станет его брендом: колесные диски из алюминиево-магниевого сплава. Джордж Робсон, победитель Indy500 1946 года, стал «живой рекламой» разработки Хэлибрэнда, и вплоть до 1963 года «магниевые колеса» доминировали практически во всех автомобильных гонках Америки. Магний в сплаве с алюминием и цинком позволил делать прочные и легкие диски, которые на жаргоне автомобилистов получили прозвище mags (от «магний»). Современные диски для низкопрофильной резины по своим формам восходят к оригинальным «Халибрандам». Стоит отметить, что появление «мэгов» в первую очередь было обусловлено очень низким качеством покрытия американских автодромов. В Европе, где уже давно использовались высококачественные бетон и асфальт, прекрасно работали и спицованные колеса.

Покинув фирму, носящую его имя, Луи Шевроле основал новую компанию Frontenac Motor Co. Она специализировалась исключительно на гоночных автомобилях; инженеры Frontenac разработали целое семейство успешных машин, впервые применив в их конструкции алюминиевые блоки цилиндров и другие оригинальные технические решения. Правда, единственной победой Frontenac в Indy 500 стала гонка 1921 года, выигранная Томми Милтоном. Но зато в 1923 году пилотесса Лора Корум пришла пятой на «Форде Т»! Да-да, на той самой «Жестянке Лиззи», но только с облегченной головкой блока цилиндров от Frontenac (справедливости ради заметим, что годом позже Лора совместно с Джо Бойером все-таки выиграла Indy 500). Впоследствии Луи Шевроле и его компаньон Корнелиус Ван Ранст изготовляли изобиловавшие алюминиевыми деталями двигатели Frontenac для весьма серьезных клиентов, например для Stutz.

После победы в Indy 500 в 1922 году гонщик Джимми Мерфи заказал себе машину с передним приводом, предположив, что можно выиграть немало времени, проходя повороты с тянущими, а не толкающими колесами. Легендарный конструктор Гарри Миллер выполнил заказ, причем разработанная им схема многие годы пользовалась успехом на многих американских гонках. Поперечно расположенная трансмиссия позволила обойтись без карданного вала и тяжелого заднего дифференциала — в результате машина «полегчала» на 65 кг. Кроме того, водитель теперь мог сидеть практически на днище, что заметно снижало центр масс. Правда, Мерфи погиб в 1924 году, посмертно завоевав титул чемпиона гоночной серии ААА, но так и не дожив до обещанной машины. Уже на Indy 500 1925 года Дэйв Льюис пришел на переднеприводной машине вторым, а в следующем, 1926 году Фрэнк Локхарт знаменитую гонку выиграл. Другие команды и автопроизводители стали копировать эту конфигурацию. В 1929 году на рынке появились две серийные пассажирские машины с передним приводом — Ruxton компании New Era Motors и Cord L-29. С 1980-х годов такая компоновка господствует на рынке легковых автомобилей.

Принцип воздушного нагнетателя старше автомобиля по крайней мере на пару веков (вспомним хотя бы подачу воздуха в доменной печи), однако в 1923 году команда Mercedes лишь привезла на Indy 500 машины с подобным устройством. Немецкие гонщики не имели успеха (что во многом было вызвано непривычной для европейцев овальной конфигурацией трассы), однако идея о повышении мощности путем принудительной подачи воздуха в цилиндры вдохновила Фредерика Дюзенберга на разработку роторного нагнетателя. Уже в следующем году Лора Корум и Джо Бойер выиграли гонку на Duesenberg с турбонаддувом, что тут же задало «тренд». Спустя тринадцать лет, в 1937 году, наддув появился и на серийном автомобиле Cord 812.

Тем временем схожая система (турбонаддув, в котором нагнетатель, подающий сжатый воздух в камеру сгорания, приводился в движение не от коленвала, а от турбины, вращаемой отработавшими газами) появилась на кораблях, самолетах и локомотивах. На Indy 500 турбонаддув впервые был использован в 1952 году на машине Cummins Diesel Special. Фред Агабашьян завоевал на ней поул, правда, в гонке турбонаддув стал основной причиной фиаско. Слишком низко расположенный воздухозаборник подхватывал с дороги оставшуюся от шин резиновую пыль, в ходе гонки она забила воздушные каналы, и двигатель перегрелся. В дальнейшем инженеры заметно доработали эту конструкцию. Первые серийные двигатели с турбонаддувом появились уже в 1962 году на Oldsmobile Cutlass Jetfire и на Chevrolet Corvair Monza Spyder.

Еще в середине 1920-х автоконструкторы осознали, что у двигателей с нагнетателями наблюдается неприятный побочный эффект: при сжатии перед подачей в цилиндры воздух существенно нагревается, его плотность заметно падает, что снижает положительный эффект от всей этой затеи. Решением оказался теплообменник (интеркулер), установленный между компрессором и двигателем. Первая такая конструкция, появившаяся то ли в 1926, то ли в 1927 году, была, по слухам, придумана Фрэнком Локхартом, инженером и гонщиком из мастерских Гарри Миллера. Впрочем, идея не получила широкого распространения вплоть до 1970-х, когда интеркулерами оснастили первые модели Porsche Turbo Carrera. Сейчас это устройство серийно ставится на пассажирские машины с компрессором или турбонаддувом.

О замене бензину гонщики задумывались задолго до энергетического кризиса. На Indy 500 1927 года пилот Леон Дюрэй (к слову, дважды обладатель поула на «Старой кирпичнице») экспериментировал с метанолом. Годом позже его заправленный метанолом Miller позволил Дюрею поставить рекорд скорости на круге — 199,59 км/ч, павший лишь девять лет спустя. Лишь в 1965 году, через год после страшной аварии, унесшей жизни Эдди Сачса и Дэйва Макдональда, в Indy 500 перешли (правда, лишь временно) на менее летучие спиртовые смеси.

Когда в 1931 году Клесси Лайл Камминс убедил организаторов Indy 500 выпустить на трассу его экспериментальный болид, о дизелях знали только то, что они тяговиты, долговечны и изрыгают черный дым. О скорости применительно к ним никто и не думал. Четырехцилиндровый Cummins, установленный на серийное шасси Duesenberg, не претендовал ни на какие рекорды, однако гонщик Дэйв Эванс умудрился проехать на этой машине всю гонку без единого пит-стопа на одной заправке и занял итоговое 13-е место. Камминс упорно совершенствовал свои дизели и в 1952 году совершил серьезный прорыв. Собственно, это был уже упоминавшийся Cummins Diesel Special c положенным на бок 6,6-литровым турбодизелем от грузовика, на котором Фред Агабашьян взял поул-позицию. А в широкую продажу турбодизели Mercedes и Peugeot поступили только в 1978 году.

В 1911 году большая часть дорог предназначалась для гужевого транспорта и, соответственно, малых скоростей. Именно в Индианаполисе впервые применили наклон полотна на виражах — в среднем он составлял 9°12. Это было заметное подспорье для гонщиков, а заодно и пример для подражания. Например, когда в начале 1920-х группа инженеров проектировала «идеальный участок» Линкольнского шоссе, было решено, что на виражах наклон полотна должен быть примерно таким же, а радиус скругления — не менее 300 м (считалось, что это будет вполне безопасно при езде на скорости около 60 км/ч). В 1930-е годы скорости на трассах заметно выросли, и череда страшных катастроф заставила устроителей расширить повороты «Старой кирпичницы» и перестроить ограждения таким образом, чтобы вылетевшие с трассы машины не могли улететь в толпу. На базе именно тех ограждений разработаны современные нормативные «джерсийские» ограждения, используемые на дорогах общего пользования в США.

В первые годы Indy 500 многие пилоты гибли, потому что их попросту выбрасывало из машины. В 1922 году Барни Олдфилд заказал на парашютной фабрике специальные пристежки, став первым гонщиком, который обзавелся ремнями безопасности. Скорость Олдфилд любил: известен случай, когда он разогнался до 60 миль в час на шоссе общего пользования, и тут же остановивший его полицейский возмущенно закричал: «Вы кем себя возомнили, Барни Олдфилдом?» Впрочем, Европа к тому времени знала, что такое ремень безопасности: первые патенты на его применение для автомобилей появились в начале 1900-х годов. Серийно ремни начали ставиться в 1949 году на автомобили Nash, а к 1960-м годам ремень стал обязательным аксессуаром.

Еще одним нововведением инженера Гарри Миллера стало применение дисковых тормозов, причем сразу на всех четырех колесах гоночного автомобиля. Впервые эта система появилась в конце 1930-х на его полноприводном Miller Special, а к концу 1940-х дисковые тормоза ставили и на автомобили других производителей. В 1949 году они появились и в серийном производстве — на миниатюрных пассажирских машинках компании Crosley.

Дороги, построенные для гужевого транспорта, не очень-то подходили для гоночных скоростей. Первоначально покрытие трассы в Индианаполисе было битумно-щебеночным: поверх скального основания был положен слой серого гравия, затем толстая прослойка смолы, затем 5 см более мелкого гравия, потом снова битум и, наконец, мостовая из белого камня. Разработчики обещали, что после укатки паровым катком эта конструкция будет более прочной и безопасной, чем любая другая американская дорога. Однако первые же заезды показали, что летящие из-под колес впередиидущего автомобиля осколки мостовой могут исполосовать кожу и лицо, а пыль ослепляет, не позволяя видеть вставшие из-за поломки или аварии машины. Сразу же появилась глубокая колея, также ведущая к авариям. На этом этапе существования трассы погибло пять человек — один гонщик, два механика и два зрителя.

Осенью 1909 года владелец автодрома Карл Фишер и его партнеры перестроили трассу, вымостив ее 3,2 млн кирпичей. Это стало первым примером дорожного покрытия на автодроме. Стоит отметить, что Европа уже в ближайшее десятилетие оставила Америку далеко позади: высококачественного бетона и асфальта, широко использовавшегося на европейских трассах уже в 1930-е годы, в США не видели вплоть до конца 1950-х.

Сегодня полный привод используется повсеместно, но впервые он появился именно на автогонках, хотя его главное назначение — преодоление бездорожья — выяснилось опытным путем значительно позже. В 1934 году Фрэнк Бриско на полноприводном Miller лидировал в 69 кругах из 200, а в конце 1930-х — начале 1940-х Миллер сконструировал еще одну серию полноприводных машин — Gulf Special. Они привлекли живое внимание прессы, но дорогу держали ничуть не лучше, чем их собратья с приводом на два колеса, никаких преимуществ в скорости не отмечалось. Это не остановило конструкторов-экспериментаторов: в 1946 году двухдвигательный Fageol Пола Руссо продемонстрировал высокую скорость, однако в гонке попал в аварию на 16-м круге. В 1963 году Бобби Анзер вышел на старт на полноприводном Kurtis команды Энди Гранателли — и вылетел с трассы уже на втором круге гонки.

Гоночные автомобили всегда рассматривались как экспериментальные установки для решения вопросов аэродинамики. В начале 1970-х конструкторы автомобилей для чемпионата USAC, в зачет которого входила Indy500, действовали с оглядкой на авиацию, применяя антикрылья и «притертую» к дороге аэродинамическую юбку. Разнообразные «китовые хвосты», спойлеры и прочие навороты современного тюнинга — это отголоски гоночных ухищрений (как американских, так и европейских), имеющих целью повысить прижимную силу. Например, в 1971 году пилот, конструктор и владелец команды Дэн Герни добавил простейшую скобку из листового металла к заднему антикрылу и был поражен тем, как радикально она повысила сцепление с дорогой и скорость на поворотах. Сегодня разные вариации на тему «закрылков Герни» можно увидеть на множестве разных пассажирских машин от BMW до Toyota — это едва заметная выштамповка на задней кромке крышки багажника.