Чтобы обычный одноцилиндровый четырехтактный двигатель завершил термодинамический цикл, коленвал должен провернуться на 720°, или на два полных оборота. С РПД все немного иначе. Для совершения полного четырехтактного термодинамического цикла на одной грани ротора, односекционному РПД нужно не 720°, а 1080° – три оборота эксцентрикового вала. Недостаток? Отнюдь нет. Ведь за это время отработают (совершат полный термодинамический цикл) все три камеры (грани ротора) одной секции, а не один поршень!
В двухсекционном варианте, из-за смещения шеек эксцентрикового вала, за означенный период отработают уже 6 граней! Но поскольку РПД сравнивают с агрегатом отрабатывающим цикл на цилиндр за два оборота (720°), то принято считать только четыре камеры – «как бы цилиндры».
А это означает, что (эквивалентный) рабочий объем (на примере Mazda 13B) составит: 654 см3 (объем одной камеры) х4 (отработавшие камеры) = 2,6 литра! Путем таких несложных манипуляций, wankelmotor предстает в ином свете: двигатель соответствующий по мощности обычным поршневым собратьям аналогичного размера, но в маленьком «тельце».
Узнай правду, Люк…
Однако был еще один подход, которого, к слову, изначально придерживались даже создатели «ванкельмотора» из NSU. С их точки зрения моторы с камерами по 125 см3, классифицировались как 375 кубовые. Соответственно проектируемые моторы с камерами в 500 см3 в NSU считались 1,5-литровыми в односекционном, и трехлитровыми в двухсекционном вариантах.
В данном случае создатели РПД использовали для подсчета так называемый термодинамический объем (позже описанный в SAE J1220). Который, на примере уже знакомого нам двухсекционного РПД Mazda 13B, будет составлять: 6 камер, умноженные на объем каждой из них (654 см³) = аж 3,9 литра! Это число отражает полный воздухообмен двигателя за время завершения цикла всеми его камерами за 1080°.
Джордж Фредерик Лейдорф мл., инженер American Motors: рабочий объем РПД больше, чем принято думать. При расчетах необходимо учитывать все его камеры на протяжении их полных рабочих циклов. В двигателе Ванкеля для этого требуется три оборота выходного вала, а не два, как у четырехтактного поршневого агрегата. За это время все три камеры каждого ротора завершают четырехтактный цикл. Это значит, что все они должны учитываться при подсчете рабочего объема!
Разумеется, подобные расчеты никогда официально не признавались производителями РПД, в те годы предпочитающими считать геометрический объем лишь по одной камере каждой секции. Так что неудивительно, что столь радикальная разница методик вызывала оживленнейшую дискуссию в моторном мире! Особенно актуальную для таможенников и налоговых органов, а также в автоспорте.
Поэтому еще в 1964 году Международная спортивная комиссия приняла решение рассчитывать рабочий объем (разница максимального и минимального объема рабочих камер) по специальной формуле: Vh = 2Vk * i. Где Vh – рабочий объем, Vk – объем камеры сгорания, i – количество секций. Такое решение призвано было удовлетворить «и ваших и наших». С тех пор объем РПД принято считать по двум камерам каждой секции. Это так называемый «приведенный рабочий объем».
Однако в обычной эксплуатации не имеет значения каким способом подсчитана кубатура двигателя. Владельцу, скорее, важны мощность, ресурс и экономичность. Как раз с последними двумя характеристиками, по общепринятому мнению, у РПД были большие проблемы! Но после того, как японцам удалось победить в самом престижном автоспортивном марафоне – 24-часах Ле-Мана, фанаты получили неоспоримые доказательства того, что и с этими параметрами у «ротора» полный порядок.
Счет, как говорится, на табло: 23 июня 1991 года, Mazda 787B, оснащенная 2.6-литровым четырехсекционным «ротором», одолела пятилитровые наддувные Mercedes-Benz C11, и Jaguar XJR-12, с атмосферным мотором V12 на 7 литров! После победы машину доставили в Йокогаму, где, при большом стечении прессы, разобрали. К немалому изумлению собравшихся выяснилось, что ресурса R26B хватило бы еще на один марафон.
Узнать подробнее о пути Mazda к победе в Ле-Мане вы можете уже сейчас. Статья доступна на сайте Autoracingworld по этой ссылке.
Примерно в это же время, то есть в конце шестидесятых, инженеры предприняли попытку подружить РПД с дизтопливом. Ведь общеизвестно, что по сравнению с моторами на тяжелом топливе, бензиновые обладают пониженным КПД. Однако даже в середине XX века все преимущества «дизеля» съедали его недостатки: высокая собственная масса, шумность работы и повышенные вибрации. То есть, моменты принципиально важные с точки зрения покупателей легковых автомобилей. Возможным выходом из положения представлялась попытка «подружить» дизельное топливо с новейшими РПД, лишенных многих принципиальных недостатков классического поршневого мотора. Подобные эксперименты проводил сам Феликс Ванкель, а также такие авторитетные фирмы как: Daimler-Benz, Klöckner-Humboldt-Deutz, Yanmar Diesel, MAN и даже Rolls-Royce.
Однако вскоре выяснилось что форма камеры сгорания (да к тому же еще и двигающаяся) и недостаточная степень сжатия значительно затрудняют воспламенение, де-факто делая его невозможным. В конечном итоге инженеры пришли к использованию концепции предварительного зажигания смеси дизтоплива и воздуха.
Пожалуй, наиболее радикально к попытке «поженить» ванкеля с дизелем подошли британцы, в начале 70-х построившие свой очередной прототип – Rolls-Royce 2–6R, походивший (в разрезе) на цифру 8.
В этом агрегате, основной ротор располагался сверху, именно там происходил впрыск топлива и начинался процесс сгорания. Нижняя часть представляла собой компрессор, также выполнявший функции впуска (и предварительного сжатия) воздуха и выпуска отработавших газов для «головы неваляшки». Оба ротора вращались в одну сторону, а их камеры соединялись между собой специальными каналами. Отбор мощности осуществлялся с нижней (компрессорной) части агрегата.
Предполагалось, что 6.5 литровый двигатель весом 421 кг, должен развивать 350 л.с, при 4500 об/мин. – отличные характеристики для начала 70-х! Однако на практике едва выдавал половину от расчетных показателей, да и весил на сотню килограмм больше. Более того, специалистам Rolls-Royce так и не удалось заставить чудо-агрегат работать без подачи извне предварительно сжатого и нагретого воздуха. И в любом случае для осуществления работы 2–6R требовалось больше мощности, чем мог произвести сам двигатель. Вскоре все работы в данном направлении были остановлены.
В некоторых компаниях, в том числе в Mazda, пытались использовать в качестве топлива водород. Ведь из-за того, что впуск происходит в «холодной» части двигателя, удавалось избежать преждевременного воспламенения. Серийного воплощения подобные силовые установки не получили, однако работы в данном направлении все еще продолжаются. В случае, если подобные двигатели все же пробьются на конвейер, удастся решить фундаментальную проблему РПД – плохую экологичность. После чего мощные маленькие «роторы» имеют все шансы затмить традиционный поршневой ДВС.
Кстати, а как получается что РПД, по литровой мощности, настолько превосходит традиционные моторы? Разумеется, «ротор» мощнее из-за меньшего количества деталей, и отсутствия необходимости трансформировать возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленвала. Также добавляет «очков» отсутствие газораспределительного механизма, и здесь дело уже не только в снижении потерь на его привод. Просто из-за больших впускных и выпускных окон у РПД возникают более благоприятные условия процесса наполнения рабочей смесью: коэффициент достигает 0.98–1.1, против 0.75–0.8 у обычного двигателя. Но есть еще одна штука, за счет которой «ротор» получает преимущество.
В массовой культуре РПД часто называют ванкелем, по аналогии с дизелем. Особенно распространено такое наименование в Германии, где подобные силовые установки называют wankelmotor. Но тот РПД что получил мировую известность, появился на свет благодаря другим людям: Вальтеру Фройде и Гансу Дитеру Пашке, работавшими в фирме NSU. Именно им принадлежала идея кинематической схемы с ротором-эксцентриком, вращающегося внутри цилиндра по эпитрохоиде и ее практическая реализация. Сам Ванкель придерживался другой концепции.
Drehkolbenmotor (DKM-54) «двигатель с вращающимся поршнем»
Оригинальная конструкция Феликса Ванкеля представляла собой бироторно-поршневой двигатель, в котором движущиеся части вращались вокруг неподвижных точек. То есть, вращался не только внутренний, но и второй, так называемый внешний ротор. При этом оба они вращались в одном направлении вокруг своих собственных осей, расположенных эксцентрично друг другу. Благодаря тому, что грани внутреннего ротора, двигаясь по трохоиде, постоянно находились в соприкосновении с внутренней стенкой наружного ротора, образовывались камеры, по своему значению соответствующие камере сгорания обычного четырехтактного двигателя. При этом внешний поршень-ротор также брал на себя функции газораспределительного механизма золотникового типа. Дополняли картину технического гения, граничащего с безумием, свеча зажигания распложенная непосредственно во внутреннем роторе.
Такая конструкция обеспечивала высокие КПД и мощность, отличную уравновешенность и позволяла достигать высочайших оборотов. На испытаниях прототип DKM-54 сразу показал 15 л.с. при 9000 об/мин. В ходе доводочных работ, отдачу довели до 21 л.с. Вскоре на ресурсных испытаниях агрегат Ванкеля выдержал 100-часовой «забег», а мощность и обороты удалось практически удвоить: 29 «лошадей» при 17 000 об/мин! Было построено четыре прототипа, но для NSU DKM-54 так остался единственным когда-либо построенным агрегатом такого типа.
Инженерам и руководству немецкой фирмы было очевидно, что двигатель построенный из множества деталей, требующих филигранного уплотнения, окажется слишком сложным и дорогим в производстве, да к тому же не слишком надежным. А обслуживание подобного агрегата и вовсе должно было стать ночным кошмаром как для счастливого владельца, так и для механика. Разумеется, что в подобном виде РПД никогда бы не стал серийным.
KKM 57 – Kreiskolbenmotor, «двигатель с поворачивающимся поршнем»
В 1957 году Ганс Дитер Пашке реализовал концепцию с неподвижным картером. То есть РПД в том виде, в каком его знает весь мир (патент CH376713A). Для обеспечения формирования камер сгорания, Пашке установил ротор на эксцентриковый вал, напоминающий коленчатый в привычном нам двигателе, но с меньшим плечом. Ось ротора обкатывалась вокруг оси вращения самого вала так, что три его грани движутся по эпитрохоиде, которую образовывали внутренние стенки корпуса.
В 1958 году были построены и успешно испытаны два прототипа, подтвердивших работоспособность подобной схемы, после чего KKM-250 установили под капот NSU Prinz. Мощность двигателя составляла примерно 30 л.с. при скромных 5000 об/мин.
Многие производители проявили интерес к новым двигателям, из-за гораздо меньшего количества необходимых для производства деталей, а также их плавной работы и высокой (для своего объема, но об этом ниже) мощности. Но поскольку конструкция РПД была запатентована, компании, желающие производить подобные агрегаты должны были отчислять лицензионные сборы в пользу NSU Motorenwerke AG и Wankel GmbH. Первым производителем, купившим лицензию на РПД в октябре 1958 года, стал американский производитель авиационных моторов Curtiss-Wright.
Curtiss-Wright
Американцы заплатили 2.1 миллиона долларов буквально спасшие немецкого производителя от разорения. Ведь NSU в то время испытывала большие трудности на рынке. Нужно отметить, что это была довольно любопытная сделка. Во-первых, из-за того, что Curtiss-Wright обрела эксклюзивные права на wankelmotor для Северной Америки, за исключением 5% роялти, которые немцам удалось выторговать. Во-вторых, из-за человеческого фактора.
Феликсу Ванкелю, частенько везло на нужных людей, так случилось и на этот раз. После войны, многие немецкие инженеры перебрались в США. В том числе Макс Бентеле, работавший в годы Войны (в том числе) над проектом реактивного Junkers Jumo 004B. Феликс Ванкель и Макс Бентеле знали друг о друге, и именно Бентеле удалось убедить руководство Curtiss-Wright, откровенно прозевавшей начало эры реактивной авиации, в блестящих перспективах РПД. По крайней мере, когда речь шла о диапазонах от 500 до 2000 лошадиных сил. Покупка лицензии на «ротор» такой авторитетной компанией вызвала всплеск интереса к двигателю Ванкеля во всем мире. Впоследствии Curtiss-Wright создали множество вариантов РПД, в конфигурации от 1 до 4 секций. Они даже построили экспериментальный «роторный» Ford Mustang, но серийного воплощения проект так и не получил.
Из-за чего конструкторы ДВС постоянно ищут альтернативу классическому поршневому двигателю? Чем он их не устраивает? Неужели с главным двигателем человечества XX и начала XXI века что-то не так?
В относительно короткой истории автомобилизации человечества, существовало немало индивидуальных средств передвижения с необычными силовыми установками. Паромобили, газотурбинные турбокары и даже атом-мобили – на их фоне машины оснащенные классическими поршневыми ДВС действительно выглядят бледновато. Судите сами: в них не происходят ядерные реакции деления урана, не вырабатывается и не конденсируется перегретый пар высокого давления, да и оборотов, сравнимых с ГТД, поршневые моторы не достигают.
Все это так, однако, поршневому четырехтактному двигателю внутреннего сгорания тоже есть чем похвастаться. Он достаточно мощный, экономичный, компактный и выносливый. В общем – отличный выбор, причем как для газонокосилок, так и для моторов гигантских танкеров. Но даже на солнце бывают пятна, что уж говорить об агрегате, обладающим серьезными концептуальными недостатками. И речь, в первую очередь, о необходимости трансформации возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала, осуществляемое с помощью кривошипно-шатунного механизма.
Кстати, ГРМ также не добавляет эффективности данному типу ДВС. Ведь все эти механизмы, так или иначе, снижают КПД, а это – святой грааль для инженеров. Вот если бы удалось избавиться от лишних деталей, тогда получилось бы всю энергию, полученную от сгорания топлива, тратить только на вращение выходного вала, а значит получился бы идеальный двигатель! Собственно, к этому и стремятся изобретатели альтернативных моторов.
Роторно поршневые двигатели
Одним из таких новаторов стал Феликс Ванкель, еще в межвоенный период размышлявший над тем, как заставить поршень вращать выходной вал способом аналогичным паровой (или газовой) турбине. Вообще-то, подобные роторно-поршневые насосы и компрессоры (например, коловратная машина) были известны еще с 16 века. Но Ванкель был первым, кто успешно применил этот принцип к двигателю внутреннего сгорания.
Краткая биография Феликса Ванкеля. Будущий инженер-самоучка родился 13 августа 1902 года, в городе Лар. В 1922 вступил в НСДАП, а спустя пару лет в голове гениального «нематематика» (арифметика ставит меня в тупик!) родилась идея роторно-поршневого двигателя. В 1933 году Ванкель получает патент на DKM-32. Правда практически реализовать проект удалось лишь после Второй Мировой – в 1957 году.
Странно, но в русскоязычной Википедии нет упоминаний, например, о звании герра Ванкеля и его должности. Или, что в том же 24-м Ванкель возглавил боевую группу «Великий немецкий югендвер».
Так вот, в разные годы Феликс занимал пост окружного лидера НСДАП в Мангейме, был оберштурмбанфюрером СС, и являлся гауляйтером гитлерюгенда в Бадене. Причем взгляды Ванкеля на воспитание молодежи оказались столь радикальными, что из НСДАП его выгнали. А вскоре (после голословных обвинений в коррупции Роберта Вагнера – регионального лидера нацистов) и вовсе заключили в тюрьму. Лишь благодаря вмешательству Вильгельма Кеплера, экономического советника фюрера, в сентябре 1933 года Ванкеля освободили.
Разумеется, что отныне о политической карьере не могло идти и речи, но Гитлер, после личной встречи в Мюнхене, считал Феликса Ванкеля никак не меньше чем «гениальным механиком планеты»: der fanatische Tüftler. Поэтому нет ничего удивительного в том, что вскоре Ванкель получил контракты сперва с BMW, а потом и с министерством авиации Рейха. Ванкелю даже предоставили целый институт в Линдау (Wankel-Versuchs-Werkstätten), расположенном на богемском озере! Там Феликс работал над усовершенствованием авиамоторов люфтваффе, а также разработал механизм дисковых клапанов для двигателя торпеды Junkers Jumo KM-8.
В 1943 году Ванкель представил «Zischboot» – небольшой глиссирующий торпедный катер на подводных крыльях. «Вундерваффе» вызвал повышенный интерес рейхсфюрера СС Генриха Гиммлера, но до конца войны проект завершить не успели. Лишь в семидесятых Ванкель сумел снять сливки с былого сотрудничества с нацистами, представив «Zisch 2».
В конце весны 1945 года Феликса Ванкеля арестовали французы, лабораторию демонтировали, всю документацию изъяли. В конце 1951 года Ванкеля берет на работу фирма NSU. Вскоре мотоцикл Delphin III установит новый рекорд наземной скорости. Вильгельму Герцу удалось разогнать обтекаемую двухколесную капсулу до 339.635 км/ч. Эта наземная торпеда оснащалась роторным нагнетателем wankel.
Электромобиль в России эффективнее автомобиля с ДВС? Для значительной части автолюбителей ответ – нет! Они убеждены: традиционные моторы лучше приспособлены к выживанию в наших условиях, а основное преимущество электрокаров – их энергоэффективность – и вовсе миф. Ведь ток в розетке имеет свою цену генерации, что, по их мнению, ставит под сомнение итоговый КПД всей цепочки. Но в этом убеждении часто упускается из виду ключевая характеристика отечественной энергетики…
Эффективность электромобилей под вопросом?
На первый взгляд, цифры действительно могут вызвать сомнения. Хотя сам электродвигатель невероятно эффективен – до 90% энергии из батареи превращает в движение, – электричество в розетке действительно зачастую вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС). Даже лучшие современные газовые установки теряют около 40-50% энергии топлива, выдавая лишь 50-60% в виде электричества. Плюс потери энергии на пути от электростанции до розетки электромобиля, достигающие 5-10%. Итог: КПД для электромобиля «заправленного» от газовой ТЭС составляет около 35-42%. И это хваленая высокая эффективность?
Неудивительно, что у обывателей возникает резонный вопрос: если генерация электричества сама по себе «расточительна», действительно ли электромобили эффективнее в глобальном масштабе?
В отличие от ДВС, чьи фундаментальные потери неустранимы, электромобиль демонстрирует иной подход. Его «сердце» – электромотор и силовая электроника – преобразует 85-90% энергии батареи в движение. Городской цикл раскрывает еще одно преимущество: рекуперативное торможение возвращает 15-25% энергии при замедлении, существенно повышая реальный КПД в условиях пробок. Однако ключевое отличие – и главное преимущество ЭМ, особенно в России – кроется не в абсолютных цифрах, а в природе этих потерь и возможностях их полезного использования на уровне всей энергосистемы!
Российское преимущество: ТЭЦ и когенерация
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), составляющие значительную часть российской генерации, спроектированы для когенерации – одновременной выработки электричества и полезного тепла (пара или горячей воды) для отопления городов и промышленности. На современной ТЭЦ полезно используется до 80-90% энергии топлива!
С учетом когенерации на ТЭЦ (особенно зимой) преимущество системы ТЭЦ + ЭМ становится подавляющим! Общий коэффициент полезного использования топлива достигает 90%. И хотя КПД транспортной части сам по себе не меняется, электромобили интегрируется в гораздо более эффективный энергетический комплекс, где «отходы» одного процесса (генерация электричества) становятся ценным ресурсом (тепло) для другого.
Формуле-1 всегда была драйвером инженерных инноваций, и трансмиссии — один из ключевых элементов этой гонки за превосходство. За последние четыре десятилетия коробки передач эволюционировали от классических механических решений до высокотехнологичных систем, сокращающих время переключения до тысячных долей секунды. Каждый шаг в этой эволюции не только менял подход к управлению болидом, но и переопределял баланс сил в чемпионате.
Началом революции стал 1989 год, когда Ferrari представила полуавтоматическую КПП с электрогидравлическим приводом. Этот прорыв, однако, сопровождался техническими сбоями, которые не раз лишали пилотов Скудерии побед. Эксперименты 90-х, такие, как запрещенный вариатор Williams, показали, что Технический регламент может ограничивать даже перспективные идеи. А внедрение бесшовных КПП в 2000-х годах окончательно стерло грань между переключениями, сделав их почти незаметными.
Сегодня мы проследим за ключевыми этапами развития трансмиссий в Формуле-1, начиная от самых первых полуавтоматов. Вы узнаете, как инженерные решения влияли на исход чемпионатов, почему некоторые технологии оказались «тупиковыми», и как ограничения регламента формируют современную картину мира.
1989: Внедрение полуавтоматической КПП Ferrari
В 1989 году команда Ferrari представила полуавтоматическую коробку передач на модели 640. Система, разработанная Джоном Барнардом, использовала электрогидравлический привод для переключения передач через подрулевые лепестки. Однако это не была первая попытка: еще в 1979 году Мауро Форгьери тестировал аналогичную концепцию на Ferrari 312T4. Прототип оказался на 12 кг тяжелее механической КПП, а пилот Жиль Вильнев раскритиковал систему из-за сложности управления и обилия проводов вокруг руля. В результате проект заморозили на десятилетие.
✅Скорость переключения: Снизилась с 500 мс (ручная КПП) до 150 мс.
✅Эргономика: Пилоты могли держать обе руки на руле, что улучшало контроль над машиной.
✅Гибкость: Передачи переключались даже в поворотах без потери тяги.
Проблемы надежности: В дебютном сезоне 1989 года коробка Ferrari вышла из строя 23 раза за 16 этапов. Позже аналогичные трудности возникли у Williams (1991) и McLaren — сбои гидравлики и датчиков нарушали работу трансмиссии.
1991: Переломный сезон для новых технологий
Сезон 1991 года стал последним, когда чемпионский титул и Кубок Конструкторов были завоеваны на болиде с ручной КПП. Айртон Сенна на McLaren MP4/6 смог опередить Найджела Мэнселла из Williams, чей FW14 страдал от частых отказов полуавтоматической трансмиссии. Инженеры Williams позже признали, что ненадежность коробки передач в первых гонках сезона лишила команду шансов на титул. Однако с 1992 года все чемпионские титулы завоеваны исключительно с использованием полуавтоматических трансмиссий.
1993: Эксперименты Williams с CVT и Quickshift
В 1993 году Williams испытала клиноременный вариатор (CVT) на FW15C. Теоретически система позволяла удерживать двигатель Renault RS5 V10 на оптимальных 13800 об/мин, но на практике монотонный звук (без изменения оборотов при разгоне) вызвал дискомфорт у пилотов и зрителей. В ответ FIA внесла в регламент пункт о запрете бесступенчатых трансмиссий, обязав команды использовать 4–7 фиксированных передач.
Но любопытно другое! В том же году, помимо CVT, команда Williams тестировала коробку Weismann Quickshift. Эта технология стала предшественником современных бесшовных КПП, но ее судьба также оказалась тесно связана с регламентными ограничениями.
Технические особенности Weismann Quickshift
Система Quickshift отличалась от классических полуавтоматических коробок передач, которые использовались в Формуле-1 с конца 1980-х. Ее ключевые особенности:
✅Принцип работы: В основе лежал механизм предварительного включения следующей передачи через гидравлические каналы внутри полого вала. Это позволяло сократить время переключения до 10–15 мс, что было революцией даже по меркам середины 1990-х.
✅Храповой механизм: Как и в более поздней SSG от Honda, Quickshift использовала кулачки-«коромысла», которые фиксировали шестерни по принципу трещотки, исключая разрыв мощности.
Как уже говорилось выше, испытания Weismann Quickshift проводились на шасси FW15C, которое также использовалось для тестов CVT. Однако в отличие от вариатора, Quickshift не нарушал акустические нормы — проблема заключалась в другом:
Регламентные ограничения: В 1993 году FIA ввела правило, обязывающее команды использовать 4–7 фиксированных передач. Это напрямую запрещало бесступенчатые трансмиссии (CVT), но также создало неоднозначность для Quickshift. Эксперты FIA сочли, что новинка «несоответствует традиционному пониманию коробки передач». В итоге команда Williams не сумела адаптировать Quickshift под новую интерпретацию регламента. Например, требовалось изменить конструкцию для работы с фиксированным числом передач, что увеличивало массу и сложность.
Надежность: На тестах система демонстрировала высокую скорость переключений, но инженеры Williams столкнулись с трудностями синхронизации гидравлики и датчиков. Это приводило к сбоям, особенно при резких изменениях нагрузки.
Позже BAR-Honda использовала эти патенты для своей SSG.
2005: Прорыв BAR-Honda — бесшовная КПП
В 2005 году инженеры BAR-Honda разработали SSG (Seamless Shift Gearbox) — коробку передач без разрыва мощности. Конструкция основывалась на одновременной активации двух передач через гидравлические каналы внутри полого вала.
Принцип работы SSG:
✅Предварительное подключение: Кулачки следующей передачи фиксировались по принципу храповика, передавая момент только в одном направлении.
✅Мгновенное переключение: При совпадении скоростей вращения муфты и шестерни происходила полная активация новой передачи.
Результат: Время переключения сократилось до 10–15 мс, а выигрыш на круге достиг 0.4 сек.
Интересно, что технология опиралась на патент 1993 года (Weismann Quickshift), который, как упоминалось выше, Williams не смогла использовать из-за тогдашней интерпретации регламента.
В начале сезона 2005 года система SSG страдала от сбоев гидравлики и синхронизации датчиков. Например, на Гран-при Австралии Дженсон Баттон сошел с дистанции из-за отказа революционной КПП. Но несмотря на сложности, SSG позволила Дженсону дважды подняться на подиум (3-е место во Франции и Италии) и завоевать 38 очков в чемпионате. На Гран-при Канады Баттон завоевал поул-позицию, но сход из-за проблем с двигателем не позволил его реализовать.
КПП BAR-Honda SSG 2005 года стала важным шагом в эволюции трансмиссий Формулы-1. Система доказала, что бесшовное переключение — это не только скорость, но и новый уровень контроля над мощностью.
Влияние за пределами Формулы-1:
MotoGP: В 2009 году Honda внедрила SSG на RC212V, сократив время переключения до 8 мс. В настоящее время SSG — стандарт в мире MotoGP.
В 2025 году компания Ducati анонсировала внедрение бесшовной КПП в дорожную версию мотоцикла Panigale V4. (Ducati Quick Shift). Honda и Yamaha также тестируют аналогичные решения для серийных моделей.
Заключение
Эволюция коробок передач в Формуле-1 — это история не только технологических прорывов, но и компромиссов, продиктованных регламентом, надежностью и человеческим фактором. От первых полуавтоматических КПП Ferrari до бесшовных систем Honda каждый этап менял подход к управлению болидом, сокращая временные потери и перекладывая акцент с физических навыков пилота на инженерное совершенство.
Сегодня развитие трансмиссий в Формуле-1 замедлилось из-за жёстких регламентных рамок. Однако даже в этих условиях команды ищут способы оптимизировать существующие системы. Например, в 2022 году Red Bull внедрила модификации в гидравлику переключения, сократив задержки до 2–3 мс.
Принципы, отработанные в Формуле-1, уже перекочевали в другие дисциплины. Бесшовные КПП стали стандартом в MotoGP, а системы управления с подрулевыми лепестками — в дорожных гиперкарах. Это подтверждает, что инженерные решения, рожденные в гонках, остаются актуальными и в серийных технологиях.
Эволюция трансмиссий в Формуле-1 напоминает нам, что инженеры пойдут на все, дабы обеспечить своим творениям хотя бы миллисекундный выигрыш над соперниками. И эта гонка за совершенством будет длиться бесконечно. По крайней мере до тех пор, пока регламент это позволяет.
Когда слышишь “мотоцикл 70-х”, сразу представляешь себе что-то классическое, со спицованными колесами, барабанными тормозами, круглой фарой и хромированными деталями, верно? Забудьте об этом! Сегодня мы поговорим об ELF-X — настоящем пришельце из будущего, экспериментальном гоночном прототипе разработанном Андрэ де Кортанзе, ломавшем все стереотипы.
Имя Андре де Кортанзе неразрывно связано с историей Alpine и Renault: под его руководством гоночное подразделение создавало шедевры. Например, Renault Alpine A442 — спортпрототип, одержавший триумфальную победу в 24-часовой изнурительной гонке в Ле-Мане 1978 года. Позже его расчеты легли в основу первого турбированного болида для Формулы-1, навсегда изменившего облик королевских гонок.
Однако мотоциклы привлекали внимание де Кортанзе не меньше, чем гоночные автомобили. Для них Андрэ переосмысливал аэродинамические решения и экзотические материалы, применяемые в Формуле-1. В общем, стремился перенести технологии, рожденные в лабораториях Renault, в мир двухколесных демонов. Но эти идеи долгое время оставались абстракцией, рискуя остаться нереализованными… Помогла случайность. Во время испытаний болида Формулы-1, де Кортанзе обсудил свои наработки с Франсуа Гитером, возглавлявшим маркетинговый отдел компании Elf. Предложенные концепции заинтересовали Гитера, и он утвердил бюджет на разработку прототипа.
Основной целью проекта стало повышение технических характеристик мотоцикла для многочасовых гонок. В числе приоритетных задач значилось снижение центра тяжести, модернизация подвески для минимизации кренов при торможении и ускорении, а также уменьшение общей массы за счет использования двигателя в качестве элемента несущей конструкции — метода, распространенного в Формуле-1. Дополнительно де Кортанзе сосредоточился на достижении равномерного распределения веса (50/50), оптимизации аэродинамических свойств и внедрении системы быстрой замены колес во время пит-стопов. Каждый из этих элементов был направлен на повышение надежности и эффективности мотоцикла в условиях экстремальных нагрузок.
Конструктивные особенности ELF-X
Андре де Кортанзе заменил традиционную переднюю вилку на подвеску с двумя параллельными рычагами. Задняя часть была оснащена односторонним маятником, который фиксировал колесо консольным методом. Наиболее значимым изменением стало отсутствие стандартной рамы: основную несущую функцию взял на себя двигатель. Компоновка претерпела не менее революционные изменения: топливный бак переместили из классической зоны перед сиденьем гонщика под мотор. Это решение позволило снизить общую массу конструкции и опустить центр тяжести. Из-за отсутствия свободного пространства выхлопные трубы расположили в верхней части, где обычно размещается бензобак.
Испытания ELF-X оснащенного двухтактным мотором Yamaha провели в 1978 году на трассе Ногаро. Пилотом выступил французский гонщик Мишель Ружери, вице-чемпион мира в категории 250 см³. Тесты выявили любопытные особенности управления: мотоцикл демонстрировал сложности при входе в повороты, но сохранял стабильность траектории, в том числе во время торможения. Благодаря уникальной конструкции гонщики могли замедляться даже на крутых виражах! Кроме того, ELF-X предоставлял расширенные возможности настройки подвески. Помимо стандартной регулировки жесткости, инженеры могли оперативно изменять угол наклона рулевой колонки, положение опорных элементов, высоту дорожного просвета спереди и сзади, а также корректировать баланс массы.
Препятствия и сотрудничество с Honda
Двухтактный двигатель Yamaha оказался непригодным для использования в качестве несущего элемента шасси. Кроме того, Андре де Кортанзе не имел возможности полностью посвящать время проекту из-за других обязательств. Перспективы разработки оставались неясными. Ну тут неожиданно интерес к инновационному проекту проявила компания Honda. На Парижском автосалоне 1978 года, концепт ELF-X привлек внимание 78-летнего Соичиро Хонды, основателя компании, который высоко оценил его конструкцию.
В 1979 году Honda организовала серию испытательных заездов с участием собственного тест пилота. Результаты подтвердили высокий потенциал творения Андре де Кортанзе! Революционная конструкция вызвала интерес не только у руководства, но и у инженеров компании. Это стало основанием для начала совместной работы.
В рамках сотрудничества Honda предоставила де Кортанзе 1000-кубовый двигатель RSC, разработанный для гонок на выносливость и соответствующий требованиям сезона 1980 года. На основе полученного опыта Андре приступил к созданию новой концепции, интегрируя решения, опробованные в проекте Elf-X.
Эволюция проекта и переход в категорию Гран-при
Результатом разработок стал мотоцикл ELF-E (Endurance), представленный в 1981 году на гонке Bol d’Or и участвовавший во всех этапах чемпионата мира по гонкам на выносливость. Несмотря на занятие поул-позиций и лидерство на стартовых кругах, выступления осложнялись техническими неполадками, приводящими к сходам. После доработок мотоцикл занял третье место в финальной гонке категории 1000cc TTL–Endurance в Муджелло (1983), а в 1986 году, оснащенный специальным обтекателем, установил шесть мировых рекордов скорости на испытательном треке Нардо в Италии.
В 1983 году, после завершения эры 1000-кубовых мотоциклов в гонках на выносливость, компания ELF переключилась на создание прототипов для Гран-при. Honda поддержала инициативу, предоставив трехцилиндровые двигатели RS500. Уже в июне 1984 года начались испытания прототипа ELF-2. Пилотом стал Кристиан Лелиард, заменивший погибшего Мишеля Ружери. Конструкция ELF-2 включала инновационную систему рулевого управления с двумя независимыми рулями, расположенными вдоль центральной оси мотоцикла. Подвеска также отличалась нетипичным решением: в ней использовались амортизаторы Marzocchi, адаптированные для работы по принципу Pull-Rod.
Однако мотоцикл, получивший в прессе название Black Bird, так и не вышел на старт гонок. Гонщики столкнулись с трудностями адаптации к нестандартному рулевому управлению. Дополнительные проблемы создавали стартовые процедуры Гран-при того времени, требующие ручного запуска двигателей, что повышало риски на стартовой решётке. Короткие рычаги подвески и недостаточное демпфирование амортизаторов Marzocchi негативно влияли на управляемость, а устранение этих недостатков заняло год. К Гран-при Франции в Ле-Мане мотоцикл был модернизирован до версии ELF-2a с традиционным рулевым механизмом и переработанной подвеской.
Проект завершился, когда Андре де Кортанзе, под давлением нового работодателя — компании Peugeot, — переключился на разработку раллийных автомобилей, что положило конец экспериментам в рамках ELF.
ELF-3, ELF-4 и наследие проекта
После ухода Андре де Кортанзе следующим этапом разработки стал прототип ELF-3. Франсуа Гитер, коммерческий директор компании Elf, поручил инженерам Сержу Россе и Дэну Трема создать менее экстремальную версию мотоцикла.
В качестве пилота был выбран британец Рон Хазлам, занявший пятое место в чемпионате мира 1985 года. Мотоцикл оснащался двигателем Honda NS500 GP. Результаты появились быстро: на первом этапе сезона 1986 года на трассе Харама в Испании Хазлам набрал очки, что стало значительным достижением для команды. Интенсивные предсезонные испытания и навыки гонщика позволили французской команде закрепить успех.
По итогам сезона англо-французская команда заняла девятое место в общем зачете, опередив заводскую команду Suzuki. Это подтвердило реализуемость проекта, и привело к заключению конфиденциального соглашения между Elf и Honda о передаче патентов для серийных моделей. Уже в 1987 году дебютировала Honda VFR 750 с консольным маятником, официально названным «Pro-Arm» — прямым наследием технологий ELF.
После обнадеживающих результатов 1986 года началась разработка ELF-4. Honda впервые разрешила доступ в свою штаб-квартиру HRC стороннему специалисту — инженеру Elf Дэну Трема, который участвовал в доработке двигателя NSR 500C V4. Однако из-за технических сложностей ELF-4 вышел на трассу только в конце сезона 1987 года. Хазлам большую часть гонок выступал на стандартном Honda NSR в цветах Elf, заняв четвертое место в личном зачете. Тесты ELF-4 выявили недостатки шасси: карбоновая конструкция не выдерживала нагрузок, что потребовало модернизации к сезону 1988 года. Обновленная модель получила название ELF-5.
В ELF-5 углеродное волокно в подвеске заменили магниевым сплавом, а тормозная система Nissin устранила проблемы с замедлением. Несмотря на это, команда заняла лишь 11-е место в чемпионате 1988 года, что принесло разочарования. Однако Хазлам принес Elf-Honda победу на Гран-при Макао 1986 года, подтвердив потенциал концепции ELF в уличных гонках. Однако 17 сентября 1988 года завершилась эпоха экспериментов: после финиша последней гонки сезона команда свернула разработки. Десятилетие инноваций французских инженеров осталось в истории как этап смелых технических решений.
