Схема мотора старого истребителя покоряет «Ф-1»: «Мерседес» нашел ее случайно и перенес в гонки с помощью отдела грузовиков
С нее начался лучший гоночный двигатель современности.
«Мерседес» практически приватизировал «Формулу-1» с 2014-го: с переходом на гибридные турбомоторы V6 личные титулы и Кубки конструкторов доставались исключительно немецкому производителю. Преимущество перед конкурентами оказалось катастрофически велико: не помогали даже экстренные правки регламента вроде расширения доступных составов шин (для повышения вариативности стратегий), перестройки машины с прицелом под максимальную прижимную силу (для снижения важности пиковой мощности), упрощения антикрыльев (ради предоставления шансов на обгоны), запрете особых сверхагрессивных «квалификационных режимов» и гидравлической подвески, меняющей просвет. Что бы ни придумывали «Ред Булл», «Феррари» или Международная автомобильная федерация – «Мерседес» все равно остается в топе.
Как же им удалось построить настолько шикарную силовую установку? Прежде всего, конечно, благодаря раннему старту: работа над цилиндрами для нового мотора началась еще в 2010-м (хоть тогда инженеры и ждали атмосферного V4). Остальные подключились в 2012-м после финализации регламента (летом 2011-го) – хоть ребята из Бриксуорта и промахнулись мимо точной конфигурации правил, но к тому моменту у них уже был одноцилиндровый прототип. Также к тому моменту уже существовал рекуператор кинетической энергии, заряжающий аккумуляторы от замедления колес на торможении – раньше он назывался KERS (теперь MGU-K). Оставалось только «раздуть» двигатель внутреннего сгорания до шести цилиндров, навертеть на него турбину и добавить MGU-H – рекуператор тепловой энергии, вырабатывавший электричество из выхлопных газов.
Оставалась только одна проблема – моторное подразделение «Мерседеса» никогда раньше не занималось разработкой турбированных силовых установок. Опыт и знания просто отсутствовали – опереться было не на что, и спецы из Бриксуорта обращались за советами везде, где только можно. В процессе инженеры и обнаружили интересную идею для турбины, выстроили вокруг нее мотор – и встряхнули «Формулу-1».
«Мне нравится одна история о «Мерседесе»: в 2012-м и 2013-м они исследовали регламент и прикидывали варианты облика мотора и турбины, – рассказал технический эксперт чемпионата Сэм Коллинс в одном из выпусков Teck Talk на F1TV. – И помните: до того момента инженеры отдела двигателей команды никогда не производили гоночных турбированных силовых установок. И они обратились за советом к подразделению грузовиков «Даймлера» – чтобы узнать, как же проектируются реально большие турбо.
И есть один слух, про который в «Мерседесе» то говорят как о чистой правде, то как об обычной байке. Инженеры отправились в университет Крэнфилда (единственный в Британии с собственным аэропортом и самолетами для аэрокосмической программы – прим.). Там есть старая взлетная полоса, а на ней – огромный-огромный мотор «Роллс-Ройс» Pegasus, его раньше использовали для боевых самолетов. И увидели на нем схему с разделением турбо и нагнетателя!
Дальше, когда в процессе исследования литературы по авиационным моторам за чаем, кто-то решил – «да это хорошая идея!» Потому они и называют теперь иногда эту деталь «Турбиной Пегаса».
Теперь схему с разделением турбины уже переняли в «Хонде», планируют скопировать в «Рено» и рассматривают в «Феррари». А отличия между нынешними моторами «Ф-1» вместе с преимуществом «Турбины Пегаса» разобрал Крэйг Скарборо.
«В современном моторе для «Ф-1» – достаточно ограничений: регламентом предписаны 1,6 литра, угол наклона цилиндров в 90 градусов, даже точки крепления к шасси – они одинаковы для всех производителей. Турбина обязана находится на центральной линии – много вещей, которые нельзя менять. Потому когда дело доходит до компоновки, все решают умные детали расположения гибридных элементов, программирование и так далее.
Я упрощенно нарисовал все моторы. Вот это – «Рено». Турбонагнетатель – позади (обведен красным кругом). MGU-H в середине (желтый круг), MGU-K – справа (бордовый круг).
Вполне стандартная конструкция, и единственная особенность – входной отсек (синий круг). Отсюда воздух забирается, следует в интеркулер для охлаждения, а потом смешивается с топливом и поступает в цилиндры.
А еще у «Рено» – один из самых низкооборотистых моторов (примерно на 100 об/мин меньше, чем у остальных), и мы до сих пор не знаем, почему.
Теперь к «Феррари» – у нее тоже турбина позади, но ее питают по-другому, потому у Скудерии иногда и возникают неполадки с мощностью. Итальянцы используют водяное охлаждение со сложной системой воздуховодов.
Взглянем на «Хонду»: базовая схема архитектуры практически такая же, но турбина смонтирована спереди мотора. Но ее все равно по-прежнему питают отработанные газы – и она соединена с MGU-H и выхлопной системой длинным валом, расположенным в середине V-развала.
Именно это и представил «Мерседес» в 2014-м – их главная моторная инновация в «Ф-1».
Главный плюс такой системы – упрощение вопросов компоновки. «Феррари», например, нужно «тащить» воздух через весь мотор к турбине, а затем обратно – в интеркулер, а это больше трубок. А здесь воздух через большие заборники по бокам машины сразу поступает в турбину, а потом вверх, в интеркулер. Получается более изящная и эффективная компоновка. Вот почему «Хонда» сразу на нее перескочила, и появились слухи о попытках остальных тоже перестроить моторы для 2022-го.
А вот и «Мерседес».
Их мотористы увеличили объем камеры для интеркулера – и потому теперь на корпусе появились «вздутия», как и у «Астон Мартин».
И теперь «Альпин» тоже следует пути разделения турбины – новую версию мотора для 2022-го спалили на видео первого визита Фернандо Алонсо на базу в Вири.
«Да, мы изучаем этот вопрос», – подтвердил в интервью главный моторист «Рено» Реми Таффен.
Причем изначально грандиозное обновление мотора планировали на 2021-й, но пандемия все поломала – в итоге «Альпин» радикально пересмотрела планы и сократила затраты на нынешний сезон (поначалу даже пользовалась прошлогодними шасси).
«Феррари» же при разработке нового «супер-быстрого» мотора сконцентрировалась прежде всего на компактности, апгрейде камеры сгорания и очень короткой фазой зажигания – но также Скудерия рассматривает и разделение турбины. Но пока полной определенности насчет трансфера технологии нет: итальянское подразделение Motorsport уверяет, будто все решено и копирование схемы «Мерседеса» уже в процессе, а The Race (запущен бывшей редакцией Autosport) инсайдит об отказе от новации. Возможно, итальянцы просто не хотят выдавать истинных планов – хотя общий поток слухов из паддока уже подтверждает: технология немецкой команды превращается в стандарт.
Но на пути «Мерседеса» к подготовке финальной гоночной версии мотора встретились и трудности – видимо, как раз от нехватки опыта. К примеру, о легендарном качестве не было и речи – судя по рассказу бывшего главного моториста немецкой команды Энди Коуэлла, в Бриксоурте перед дебютом турбодвигателя готовились к полному провалу.
«Был момент, когда мы думали: «О, боже!». Серьезный момент – и сейчас я еще выражаюсь культурно – перед Гран-при Великобритании в 2013-м. Мы использовали систему проверок для контроля качества. И каждый раз проверка проваливалась.
У нас перед глазами стояли восемь болидов в Мельбурне, ожидающие силовые установки, и мы пытались понять, сколько моторов нужно взять с собой, чтобы не опозориться. А потом осознали, что производство необходимо начать уже через два месяца. Проверка качества была мучительной – мы просто думали: «Дерьмо собачье». Словно оказались в лодке без весла. Мотор держался в тестовой ячейке лишь час – а потом его приходилось полностью перестраивать!
Это высасывало все соки из нашего инженерного штаба. Все пытались разобраться, но никто не хотел использовать эту версию в гонках и в производстве: мы просили собрать не 10, а 20 экземпляров, потому что первые моторы взорвались. На первом гоночном двигателе вылетела передача и разлетелась на множество частей после 50 километров, вынеся весь привод.
Двигатель внутреннего сгорания был большой неизвестной, передача умирала слишком рано, MGU-K ломался, MGU-H ломался, с турбонаддувом и контрольной электроникой возникали проблемы, ERS модифицировали… Фактически каждая система не была протестирована в желаемой степени.
Перед Мельбурном мы думали: не можем за ночь совершить волшебство – придется просто ставить следующий мотор. Дойдем ли мы до позорной точки, когда нам нечего будет ставить, потому что все взорвалось?»
Но, как выяснилось, дела у соперников обстояли еще хуже – немецкий мотор хотя бы оказался мощным: сходу выиграл у конкурентов от 30 до 50 л.с. Более того, его обогнала лишь «Феррари» в 2018-м и 2019-м – и то исключительно из-за решений с сомнительной легальностью (после ФИА закрыла лазейку и обрекла итальянцев на очищение серединой пелотона в 2020-м). По правилам же «Мерседес» догнали только теперь – мотор «Хонды» с начала 2021-го по замерам GPS выдает примерно такую же пиковую мощность (небольшие различия проявляются от трека к треку в зависимости от износа используемых деталей и агрессивности настроек). И как раз японская компания первой адаптировала новацию немцев – вряд ли потому их прогресс можно считать простым совпадением.
Но «Мерседес» воцарился в «Ф-1» не только благодаря одной лишь «Турбине Пегаса» – по признанию главного конструктора команды Джона Оуэна, моторное подразделение просто лучше всех отстроило процессы тестов, разработок и экспериментов с деталями.
«По сути, у нас было три двигателя, – вспомнил Оуэн, – Первый, думаю, весил 250 килограммов и был практически неубиваемым. С его помощью предполагалось следить за развитием по мощности.
Потом мы сделали второй – очень хрупкий, который потребовался для изучения надежности – на нем почти не велись исследования по повышению мощности. Третий мотор был чем-то средним – для гонок.
Снимаю шляпу перед Бриксоуртом за очень умную стратегию. Просто отличный подход. Мы слышали, другие команды пытались одновременно заниматься и мощностью, и надежностью, а в итоге потеряли много времени из-за поломок и невозможности развить мотор. Очень хорошая идея – вот почему мы оказались хороши».
Фото: formula1.com/en; globallookpress.com/Hoch Zwei/ZUMAPRESS.com, Wang Lili/Xinhua, HOCH ZWEI via www.imago-images.d/www.imago-images.de; REUTERS/Mike Blake
