Сегодня в автомобилях наиболее популярны поршневые двигатели внутреннего сгорания - бензиновые и дизельные. Но их позиции еще в 60–70-х атаковали газотурбинные моторы – в автоспорте, а именно в гонках Ф-1, «Индикаре» и «24 часах Ле Мана»...
Сегодня в автомобилях наиболее популярны поршневые двигатели внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные. Но их позиции еще в 60–70-х атаковали газотурбинные моторы – в автоспорте, а именно в гонках Ф-1, «Индикаре» и «24 часах Ле Мана»…
| | Сегодня в автомобилях наиболее популярны поршневые двигатели внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные. Но их позиции еще в 60–70-х атаковали газотурбинные моторы – в автоспорте, а именно в гонках Ф-1, «Индикаре» и «24 часах Ле Мана»… |
Профессиональный гонщик, герой романа Ремарка «Жизнь взаймы», так объяснял секрет успеха: «В Гран-при выигрывает тот, кто лучше переключает передачи». Действительно, разгоны и торможения, преодоление подъемов и прохождение поворотов требуют от автомобиля с ДВС частого перехода с одной передачи на другую. А все потому, что у таких моторов не очень благоприятные моментные характеристики – значения крутящего момента и мощности растут с увеличением количества оборотов, причем последняя характеристика резко падает с уменьшением числа оборотов коленвала. Вот и приходится водителям «приспосабливать» ДВС к переменчивым условиям движения с помощью коробки передач. Вы наверняка замечали, что трамваи или троллейбусы на старте со светофора или на подъеме оказываются неожиданно резвыми – это объясняется тем, что при падении количества оборотов у электродвигателя его мощность уменьшается незначительно, а крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, наоборот, растет. Так вот, по форме моментных характеристик газовая турбина и электромотор – практически близнецы.
Чтобы понять принцип работы газовой турбины, вспомните главного врага Дон Кихота: ветер, попадая на особым образом изогнутые лопасти ветряной мельницы, раскручивает ее ротор. В нашем случае ветер заменили разогнанные до 700–1000 км/ч потоки раскаленных газов, а ротор – силовая турбина, через редуктор передающая ньютонометры на выходной вал, которому все равно, что раскручивать – пропеллер или колеса.
Откуда поступает столь высокоскоростная струя газа? Из привычной нам камеры сгорания, куда топливо загоняется форсункой, а воздух – турбокомпрессором, расположенным на пути потока отработавших газов. Помимо коробки передач, не нужно такому мотору и сцепление – турбина не глохнет при перегрузках. Да и масла она берет совсем немного, ведь трущихся деталей – минимум.
Главные преимущества газовой турбины над поршневыми моторами – относительно малая масса при значительной мощности и надежность. Так, 500-сильный 120-килограммовый двигатель формульного Lotus 56B имел ресурс в 1200 часов, а лучший из поршневых Cosworth DFV – 430 л. с., 162 кг и только 10 часов. Недостаток же у турбины фактически один – инерционность: оптимальная частота вращения ротора – 40000– 60000 об/мин, и для раскрутки до этих оборотов при разгоне ему требуется намного больше времени, чем ДВС. Поэтому пилоты вынуждены были открывать дроссель даже во время торможения перед поворотом, чтобы иметь на выходе приемлемую динамику. Представляете, какая нагрузка ложилась на тормоза и каков был аппетит у такой прорвы?!
И все же главным препятствием на пути турбины стали ее низкий КПД и… сами автопроизводители, увидевшие в таких силовых агрегатах угрозу своему бизнесу. Наверняка конструкторы со временем справились бы с инерционностью турбины при помощи современных типов трансмиссий: от управляемых компьютерами до клиноременных вариаторов и электротрансмиссий. Та же электроника помогла бы поддерживать работу турбины практически на постоянной частоте вращения. Но, увы, история не приемлет сослагательного наклонения…
| Rover-BRM, 1963-1965 гг. |
В конце 50-х с газовыми турбинами экспериментировали Citroёn, Chrysler, Grёgoire, Fiat, Ford, Pontiac, Rover, даже московские НИИ. Уже в 1963-м организаторы 24 heures du Mans учредили приз в размере 25000 франков для газотурбинных спорткаров. Откликнулся только Rover, построив совместно с конюшней BRM 150-сильный среднемоторный спортпрототип с простейшей 1-скоростной трансмиссией – при 24000 об/мин этого было более чем достаточно. Заводские пилоты BRM Грэм Хилл (на то время действующий чемпион Ф-1) и Ричи Гинтер прошли всю дистанцию со средней скоростью 173,3 км/ч, что соответствовало седьмому месту (экипаж выступал вне зачета). Год спустя дело не дошло даже до старта – при транспортировке болида автовоз завалился набок… В 1965-м британцы вернулись в Ле Ман во всеоружии – с продутым в аэродинамической трубе купе, увеличенными топливными баками и усовершенствованной системой охлаждения. Но и на этот раз Rover-BRM показал результат ниже своего потенциала: компрессор турбины засосал какую-то деталь, и Джеки Стюарт вынужден был за 4 часа до финиша «сброситься», вследствие чего занял только 10-е место. |
|
|
| Howmet TX, 1967 г. |
Почин Rover поддержал сталелитейный Howmet, в сферу интересов которого входило вертолетостроение. В 1967-м американцы создали пару обтекаемых купе с 325-сильными турбинами Continental TS325-1 и год спустя, после побед в «домашних» гонках, высадились в Ле Мане. Howmet проходили круг со средней скоростью 192 км/ч, но конструктор болидов Рэй Хэппенсталл попал в аварию, а второй TX сошел из-за лопнувшего подшипника колеса. Увы, это была лебединая песня газотурбинных болидов в гонках спортпрототипов. |
|
|
| STP Paxton Special, 1967 г. |
Тем временем в США на старт «Инди-500» вышел газотурбинный STP Paxton, оснащенный 550-сильной вертолетной турбиной Pratt&Whitney ST6B-62 и полноприводной трансмиссией Fergusson. В квалификации Парнелли Джонс был 6-м, а в гонке лидировал в 171 из 200 кругов с 50-секундным отрывом, но упустил победу за 10 миль до финиша из-за заклинившего подшипника. Организатор чемпионата, сначала долго не допускавший болид на старт, после гонки пошел на многочисленные изменения регламента, нивелировав преимущества турбины перед обычными V8. Шеф конюшни Энди Гранателли подал в суд – ведь о столь значительных изменениях должны предупреждать за два года до вступления их в силу. Но адвокатская контора будущего президента США Ричарда Никсона дело проиграла. |
|
|
| STP Oil Treatment Special, 1968 г. |
Пути создателей STP Paxton Special Кена Уоллиса и Энди Гранателли разошлись. Первого переманил знаменитый автор «кобры» Керолл Шелби, для команды которого тот спроектировал болид с газотурбинным мотором General Electric. Гранателли же договорился с Колином Чэпменом, построившим для него клинообразный среднемоторный Lotus 56 (у Paxton газотурбинный двигатель располагался слева от кокпита) с трансмиссией 4х4 и 500-сильной турбиной Pratt&Whitney STN76. Увы, главный доводчик проекта Джим Кларк погиб во время второстепенного этапа Ф-2, тут же сломал палец Джеки Стюарт, а месяц спустя во время тестов 56-го в «Инди» разбился заменивший Кларка Майкл Спенс. Авария, произошедшая на скорости 200 км/ч, настолько потрясла Парнелли Джонса, что тот отказался стартовать, а Шелби вообще снял свою команду. Гранателли нанял Джо Леонарда, Грэма Хилла и Арта Полларда, которые квалифицировались 1-м, 2-м и 11-м, но в гонке Хилл из-за сломавшегося рычага подвески врезался в стену, а оба американца сошли с дистанции из-за поломки топливных насосов. Парадоксально, но виновен в этом был титульный спонсор команды, нефтяной концерн Amoco, настоявший, чтобы болиды работали не на керосине, а на бензине, имеющем худшие смазывающие свойства. В других гонках 56-й также был среди быстрейших, но проблемы с надежностью сводили на нет все усилия. А после того как USAC еще сильнее закрутил гайки газотурбинным моторам и запретил c 1 января 1970 года полный привод как слишком дорогой, Гранателли сдался. |
|
|
| Lotus 56В F1, 1971 г. |
А вот Чэпмен, которого вдохновил рекорд круга, установленный Хиллом в канадском «Моспорте», не опустил руки: оказалось, что 56-й быстрее формульных болидов не только на овалах! Lotus продолжил отшлифовывать свою самую необычную конструкцию в незачетных гонках Ф-1, выпустив ее на трассы Гран-при только в 1971-м. Но газотурбинный Lotus лишь однажды показал пристойный результат, когда дебютант Дейв Уокер в 1971-м на залитом дождем «Зандвоорте» стал обходить одного соперника за другим. Но уже на 5-м круге австралиец не удержал автомобиль и вылетел с трассы. Впрочем, его прорыв с 22-й до 10-й позиции объяснялся скорее преимуществом полного привода: «по-сухому» призовые пилоты Lotus 56 Эмерсон Фиттипальди и Рейне Визелль никогда не поднимались до зачетной шестерки. К чести Чэпмена, он еще долго экспериментировал с 56-м, модифицируя подвеску и обвес, но больше на этапах Ф-1 автомобиль так и не появился… |
|
|
| Некоторые характеристики газотурбинных и карбюраторных болидов |
| | STPPaxton, 1967 г. | STPLotus, 1968 г. | Lotus 56В, 1971 г. | Lola, 1966 г. | Ferrari 312, 1971 г. | | Тип двигателя | Газотурбинный Pratt&Whitney | Поршневой Cosworth DFV | Поршневой Ferrari V12 | | Вес без топлива, кг | 613 | 606 | 600 | 636 | 615 | | Мощность, л. с. | 540 | 420 | 500 | 400 | 430 | | Макс. скорость, км/ч | 322** | 317** | 260* | 319** | 277* | | Средн. скорость, км/ч | 248,33** | 255** | 142,4* | 249,04** | 151,380* | | * Для трассы «Зандвоорт»; ** для трассы «Индианаполис» |
|
Сергей Суховский
Фото из архива автора