Вертолет наоборот: Пылесос на трассе

События Формулы конца 1970-х окончательно дали понять, что мощный двигатель — не гарантия победы в чемпионате мира. Бал правил тот, кто в совершенстве владел аэродинамикой и заставил работать на себя магический «граунд-эффект».

Смысл «граунд-эффекта» заключается в создании под днищем машины области низкого давления, чтобы атмосферное давление прижимало автомобиль к дороге и делало его более устойчивым в поворотах. «Граунд-эффект» несколько отличается от действия привычных антикрыльев, которые существенно увеличивают аэродинамическое сопротивление машины и отрицательно влияют на динамические показатели. Он основан на принципе Бернулли, согласно которому при ускорении движения газа давление его падает. Так, за счет разной площади поверхностей верхней и нижней части крыла самолета создается подъемная сила. Если крыло перевернуть, сила станет прижимной.

Подобные мысли посетили в далеком 1961 году легендарного конструктора Джима Холла, который в тот момент работал над переднемоторным гоночным Chaparral-Chevrolet V8. В надежде использовать «граунд-эффект», Холл построил автомобиль, кузов которого целиком представлял собой перевернутое крыло. Из-за того, что нижняя поверхность «крыла» имела подъем не только сзади, но и спереди, при разгоне машина пыталась взлететь. От кувырка назад ее удерживал только вес двигателя, расположенного впереди. После установки специального воздушного заслона проблема была решена, но прижимная сила оказалась настолько сильной, что подвеска не выдерживала и колеса врезались в кузов. «Граунд-эффект» был достигнут, но обуздать его тогда не удалось, и идея надолго отправилась в стол.

Легенда гласит, что в межсезонье 1969 года неизвестный поклонник прислал Холлу набросок автомобиля с вентилятором в задней части, который создавал вакуум под днищем, усиливая «граунд-эффект». Болид, построенный Холлом в сотрудничестве с General Motors, напоминал судно на воздушной подушке: у него были и огромные вентиляторы, и защитные юбки, препятствующие прониканию воздуха под днище извне. «Гоночный пылесос» под названием Chaparral 2J провел несколько успешных гонок в серии Can-Am 1970. Преимущество машины было столь значительным, что вскоре она была запрещена.

В 1977 году конструктор команды Lotus Питер Райт отправился в лондонский Империал-Колледж, чтобы исследовать в аэродинамической трубе свое новое изобретение — радиаторы охлаждения двигателя, расположенные в боковых диффузорах. Райт заметил, что при приближении диффузоров к полу на них начинает действовать прижимная сила. Это открытие определило облик автомобилей Формулы-1 вплоть до наших дней.

На новом Lotus 78 диффузоры, расположенные по бокам от узкого монокока, имели внутреннюю поверхность в виде перевернутого крыла. Воздушный тоннель был сначала узким, а потом расширялся, создавая разрежение воздуха. Давление внутри диффузора было меньше атмосферного, благодаря чему машина просто «липла» к трассе. Lotus 78 очень неплохо выступал в сезоне 1977 года. Хозяин команды Колин Чепмэн кормил журналистов сказками о революционном дифференциале и новейшей топливной системе, делая всё, чтобы скрыть от конкурентов применение «граунд-эффекта».

Тотальному доминированию Lotus 78 мешала одна проблема: большая часть прижимной силы приходилась на переднюю часть машины, отчего болид страдал избыточной поворачиваемостью. Сбалансировать силы конструкторам удалось в следующей модели. Кроме того, на Lotus 79 задняя подвеска была размещена максимально компактно, чтобы не препятствовать прохождению воздуха через диффузор. В результате прижимная сила увеличилась еще на 25%. «Граунд-эффект» позволил Lotus, прозванному «машиной-крылом», пробиться в безоговорочные лидеры «Больших гонок». Но скрывать секрет успеха становилось все сложнее. Увидев в боксах Lotus 79, счастливчиков раскусил конструктор команды Brabham Гордон Мюррей.

Командой Brabham в те годы занимались поистине легендарные люди. Владельцем конюшни был миллионер Берни Экклстоун, в наши дни именуемый «хозяином Большого цирка». Пост главного конструктора занимал гениальный южноафриканец Гордон Мюррей, один из самых смелых и, пожалуй, авантюрных конструкторов в истории автомобилестроения.

В 1976 году Brabham подписала контракт на поставку моторов с Alfa Romeo, обернувшийся для конюшни большой головной болью. В отличие от старого Cosworth V8 сверхмощный 12-цилиндровый оппозит Альфа был чудовищно ненадежен, к тому же имел массу проблем с охлаждением. Чтобы полностью реализовать мощность итальянского мотора, необходимо было строить новый болид. Так появился Brabham BT46. Машина, поражающая воображение обилием технических новинок, напоминала скорее космический корабль. На ней впервые появилась двусторонняя телеметрия — непрерывный обмен данными между болидом и боксами. Вместо привычных приборов перед пилотом красовался дисплей с информацией о состоянии машины. К сожалению, BT46 оказался слишком дорогим, чтобы на нем еще и гоняться. В бой отправилась упрощенная модификация BT46C.

Хотя Мюррей разобрался, как работал «граунд-эффект» на Lotus, ему не удавалось реализовать тот же принцип на BT46. Широкий оппозит не позволял оснастить машину диффузорами, перекрывая путь воздушным потокам. Кроме того, любые аэродинамические изыски отбирали воздух у двигателя, и горячий 12-цилиндровый мотор перегревался. И тут Мюррея осенило: правилами уже были запрещены вентиляторы для создания «граунд-эффекта», но никто не запрещал вентиляторы для охлаждения двигателя! А «граунд-эффект» вполне можно было считать побочным продуктом.

К работе даже был привлечен эксперт по термодинамике Дэвид Кокс, который рассчитал оптимальный размер вентилятора, угол наклона и скорость вращения лопастей. Воздушное пространство под днищем было тщательно изолировано гибкими юбками. Расположенный в задней части машины пропеллер приводился от коробки передач системой валов с дополнительным сцеплением.

Когда в боксах появился болид c пропеллером в хвосте, конкуренты сразу почуяли неладное и завалили Экклстоуна протестами. Но с юридической точки зрения все было чисто: вентилятор охлаждал мотор. «Гоночный пылесос» Brabham BT46B вышел на старт и одержал уверенную победу.

Вопреки распространенному мнению, Brabham BT46B не был запрещен FIA после первой триумфальной гонки. Просто в тот момент Берни Экклстоун уже всерьез интересовался большой политикой и безупречная репутация была для него важнее мимолетного успеха команды. Почуяв скандал, он снял машину с соревнований.

Мюррею спустя несколько сезонов удалось перехитрить FIA и заработать чемпионский титул. Его творение с индексом BT49C было оснащено хитроумной подвеской, уменьшающей дорожный просвет машины под действием набегающего воздушного потока. Автомобиль, показывающий на официальных замерах минимально разрешенные 60 мм, во время гонки опускался гораздо ниже, получая неоспоримое преимущество. Сконструировав еще немало остроумных и эффективных гоночных автомобилей, гениальный хитрец покинул Формулу-1 со словами: «Автогонки стали слишком скучными. Ограничения правил задушили фантазию конструкторов».

«Гоночный пылесос» запомнится любителям гонок как один из самых ярких технических курьезов. А «машина-крыло» — как первая ласточка большого будущего. Все современные болиды Формулы-1, немыслимые без «граунд-эффекта», внешне напоминают Lotus 78.