Эволюция двигателей в Формуле 1⁠⁠

В начале существования Формулы 1 одновременно использовались двигатели с компрессорами (до 1,5л) и атмосферные двигатели (до 4,5л). Топливо бадяжили на основе спиртов типа метанола. Конструкторов было мало, зато было много мажориков, которые просто покупали довоенные гоночные машины и выступали на них.

Alfa Romeo 158, чемпионская машина первого сезона Формулы 1 1950 года, была разработана между 1937 и 1938 годами. 8-цилиндровая рядная восьмёрка (огрызок V16) с компрессором Roots. В 1950 году нашли мощность аж в 350 лошадей при том, что до войны начинали со 195 л. с.

Половина пелотона ездила на болидах Talbot Lago T26C и их варинатах. Это были относительно свежие машины конца сороковых с 4,5-литровыми атмосферными рядными восьмёрками

Многие упарывались и заявлялись на гонки с драндулетами от English Racing Automobiles середины 30-х годов. Их проблема была в том, что эти машины имели худшее отношение мощности к весу. Конкретные цифры не помню, но при том, что двигатели были далеко не самыми мощными, у них ещё и вес шасси переваливал глубоко за тонну. Остальные из тонны, наоборот, стремились выйти. В первые лет пять на стартовой решётке можно было увидеть весь алфавит их моделей, от А до G с разными двигателями.

ERA R4D. Скорее всего, полторалитровый L6 с компрессором Zoller.

Квинтессенцией турбовых полторашек стал дебютный двигатель команды British Racing Motorsport. BRM P15, полторалитровый V16 c уменьшенным компрессором циклонального типа, позаимствованным у авиационных двигателей Rolls Royce Merlin. 600, сука, лошадей! 12000, сука, оборотов! В конце 40-х годов! В общем, всё по заветам Энцо Феррари. Сам Хуан-Мануэль Фанхио, когда подрабатывал у них тест-пилотом, срался с этого космолёта. Отпускал педаль газа на прямых, ибо после 8000 оборотов начинала чувствоваться прибавка, которую давал компрессор - болид начинал резко ускоряться. На прямых развивал 300+ км/ч, громкость звука переваливала за 190 децибел, за что современным владельцам этих машин прилетал штраф от организаторов исторических гонок, ибо в наши дни орги решили проявить заботу об ушах зрителей. Жаль, что эта хтонь разваливалась на ходу и всего пару раз доехала до финиша. Бритты реально могли бы всех порвать, имея преимущество в мощности почти в два раза.

В 1952 году в истории Формулы 1 впервые случился пиздец, который называется команда-самовоз. Фуры построили быстрые и надёжные болиды, и, выставляя их на старт в количестве 4 штук, тупо забирали большую часть очков (а очки тогда раздавали за первые 6 мест). Вдобавок у Феррари закупали машины некоторые частные коллективы, которые тоже мешались под ногами остальных, болтаясь между 1 и 6 местами. Нужно было что-то менять, и ФИА-шникам пришла в голову гениальная идея - рубануть двигатели с компрессорами по самые яйца. C 1954 года для двигателей с компрессором максимальный объём теперь составлял 750 кубиков, для атмосферников - 2500. И всё ещё не было ограничений по весу. Естественно, все перешли на атмосферники, потому что даже укурыши из BRM не смогли бы надуть 750 кубов до такой степени, чтобы снять с них больше мощности, чем с 2-2,5 литров, не порвав блок двигателя.

И тут на сцену выходит Мерседес-Бенц... Опракинутый L8, 2,5 литров, c десмодромными клапанами, мощностью в 265 л. с., вдохновлённый авиационными двигателями Даймлер-Бенца, плюс адаптивный подход к аэродинамике (закрытый кузов для скоростных автодромов) сделал их чемпионами.

К несчастью, на 24 часах Ле-Мана 1955 года болид Мерседеса поучаствовал в самой смертоносной аварии в истории автоспорта. Погибли 83 зрителя, ещё 180 посекло осколками. В знак скорби концерн полностью свернул свою гоночную программу и пропал с горизонтов на десятилетия.

В 1958 году запретили топливо на спиртах. Теперь основой должен был быть бензин. В остальном правила без значительных изменений продержались до 1960 года.

Cooper Climax T51, 1959 год. На таком болиде завоевал первый титул Джек Брэбэм. Двигатели ставились самые разные - Климакс, Феррари, Мазерати, Кастелотти, Богуард... Объём 2,5 или 1,5 литра. Конкретно на этом стоит двухлитровый Coventry-Climax FPF мощностью 255 лошадей.

Следующее большое изменение в двигателях произошло в 1961 году. И опять Формула 1 даунгрейднула в Формулу 2. Теперь все двигатели должны были быть атмосферными и иметь объём 1,3 либо 1,5 литра. Обязали использовать для запуска электростартер. Топливо может подаваться только бензонасосом. Наконец-то ограничили вес - 450 кг. Помимо всего прочего, в этой редакции регламента впервые уделяется приличное внимание безопасности. Стандартизованные ремни безопасности, противопожарная защита топливных баков, филлеров и сапунов, обязательное наличие у гонщиков шлема и комбинезона, централизованные проверки соблюдения этих моментов от ФИА (раньше осмотр проводили организаторы).

Ferrari 156 - болид, принёсший чемпионство Филу Хиллу в 1961 году. В ролике машина с номером 8 имеет 1,5-литровый V6 c развалом поршней 65 градусов, 180 л. с. На машине с номером 2 стоит вариант этого двигателя с развалом 120 градусов - так конструкторы фур искали свободное место, чтобы увеличить карбюратор к 1962 году.

В 1966 году Формула 1 частично вернулась к истокам. Снова разрешили двигатели с компрессорами объёмом 1500 кубов, атмосферным подняли объём до 3000 кубов. Минимальный вес болида - 500 кг. Обязательными стали электронные выключатели двигателя, задняя передача, маслоуловитель, дуга безопасности, поднимающаяся над головой гонщика по крайней мере на 5 см, двухкомпонентная система пожаротушения двигателя и монокока. Все аэродинамические системы должны быть неподвижными и закреплёнными на подрессоренной части болида, а то кто-то уже додумался до воздушных тормозов. Ввели ограничения на максимальную высоту и ширину кузова, ибо в 1968 году народ дорвался до аэродинамики и нарожал кучу опасных антикрыльев буквально из говна и палок.

Продолжаются работы над ремнями безопасности, огнеупорной одеждой, системами пожаротушения и небьющимися визорами. Соломенные тюки было запрещено использовать в качестве барьеров безопасности в связи со смертельной аварией Лоренцо Бандини в Монако в 1967 году.

В 1966 году чувачки из BRM ещё раз посягнули на звание самых упоротых мотористов в истории Формулы 1. Делали V12, но почему-то на выходе получили Н16. Двигатель получился слабым (довели до 440 л. с.), но тяжёлым. Удивительно, что BRM и их клиенты из Lotus умудрялись иногда выдавать хорошие результаты на нём. Яркий пример того, когда хорошее шасси компенсирует хреновый двигатель.

Lotus 49B 1968 года из коллекции Эдриана Ньюи. Машина, на которой Грэм Хилл одержал свою последнюю победу в Формуле 1. Легендарный мотор Ford Cosworth DFV, трёхлитровый атмосферный V8, который продержался аж до 1985 года. В 60-е его мощность была около 410 л. с.

Далее перепрыгнем через кучу изменений в регламенте, не касающихся моторов...

Как нетрудно догадаться, до 1985 года никто не трогал правила, касающиеся двигателей. Однако у DFV появился серьёзный конкурент - адепты полторашек догадались заменить компрессор на турбонаддув, и вскоре рядный четырёхцилиндровый блок BMW М12/13 стал таким же именем нарицательным, как DFV - атмосферные двигатели стали неконкурентоспособными и вымерли. В последний раз атмосферник вышел на старт в Детройте в 1983 году.

Benetton B186 от 1986 года до сих пор является мощнейшим болидом в истории Формулы 1. Раздули BMW-шную полторашку до 1450 л. с. при массе болида 458 кг.

В 1982 году в Формуле 1 запретили роторные, дизельные, газотурбинные и орбитальные моторы. В 1984 году запретили дозаправки и ограничили объём топливных баков - 220 литров. Таким образом стали бороться с разбушевавшимися мотористами, которые вдвое увеличили мощность своих турбомоторов всего за пару лет, из-за чего болиды Формулы 1 опять превратились в гробы на колёсах. При этом в 1986 году закрепили в правилах, что остаются только полторалитровые турбомоторы (атмосферники запрещены). В 1987 году ещё сильнее урезали количество топлива - 195 литров, ограничили давление наддува 4 барами и обратно разрешили атмосферники объёмом до 3,5 литров без ограничений по топливу. Анонсировали, что с 1989 года турбо попадут под банхаммер. Для того, чтобы заманить больше команд на атмосферные двигатели, ввели два новых кубка, в которых могли соревноваться только атмосферники: Jim Clark Cup (для гонщиков) и Colin Chapman Trophy (для конструкторов). В 1988 году ещё сильнее закрутили гайки, ограничив давление наддува 2,5 барами и сократив объём топлива для турбомоторов до 150 литров.

Первым атмосферным двигателем, вернувшимся в Формулу 1, стал Ford Cosworth DFZ. Из названия понятно, что это потомок того самого DFV. Он был дешёвым и в совокупности с угнетением турбомоторов давал маленьким командам возможность удержаться на плаву. В 1987 году его начали использовать пять команд из 16, в 1988 - уже 9 из 18, и ещё три команды стали клиентами Judd - тоже 3,5-литровые V8.

Larrousse Lola LC88 1988 года с мотором DFZ.

В 1989 году, как и обещали, запретили турбомоторы. Оставили только атмосферные V8 и V12 объёмом 3,5 литра.

Так, стоп, а откуда у Рено тогда взялись V10 моторы?

Williams FW14, 1990.

В 1994 году впервые с 1983 года вернули дозаправки. Декомпрессировали airbox (хой знает, что это такое), чтобы замедлить рост мощности двигателей. А ещё позапрещали хренову тучу электронных вспомогательных систем, которые особо не касались двигателя, но знатно унизили конструкторов, которые несколько лет их доводили до ума. Плюс имеем два фатальных и как минимум три околофатальных инцидента на фоне того, что поведение машин при растущей мощности двигателей сделалось более нервным без электроники. И таким нервным оно оставалось на протяжение всех 90-х, пока не разрешили вернуть хотя бы трэкшн и не придумали более эффективную аэродинамику, но это уже другая история.

Sauber C13 - первая команда Формулы 1 с двигателями Мерседес с 1955 года. Mercedes-Benz 2175B, 720 л. с.

В 1995 году продолжили борьбу с избыточной мощностью - сократили объём двигателей до 3 литров. Заставили использовать топливо, по составу схожее с "гражданским" бензином - запретили бадяжить его со всякими толуолами.

Forti Corse FG03 1996 года. Двигатель Ford ECA Zetec-R 3.0 V8, 750 л. с. Forti была последней "гаражной" командой в истории Формулы 1. Порог вхождения стал слишком высоким как в плане финансов так и в плане наукоёмкости - без наличия команды инженеров было невозможно построить машину, которая смогла бы пройти хотя бы преквалификацию. Хотя, как раз в 1996 году появилось современное правило 107%, так что преквалификаций, новерное, уже не было.

В 2000-м году в правилах закрепили, что двигатели будут только V10 объёмом не более 3000 кубов. Посредь сезона запретили охлаждать топливо.

В 2001 году запретили использовать сплавы бериллия из-за их токсичности.

В 2003 году запретили двустороннюю телеметрию (так понимаю, сократили возможности управлять режимами ЭБУ двигателя из боксов).

С 2004 года двигатели должны были выдерживать весь гоночный уик-энд, иначе штраф 10 позиций.

Ferrari F2005. Двигатель Ferrari Tipo 055, развал поршней 90 градусов. Мощность до 940 л. с. на 19000 об./мин. Имела самый высокооборотистый и в то же время надёжный двигатель. По слухам, на тестах на надёжность он спокойно переносил длинные серии на 22+ тысячах оборотов в минуту.

В 2006 году все команды, кроме Toro Rosso, смогли перейти на новые 2,4-литровые V8.

В 2007 году введён лимит 19000 оборотов в минуту.

В 2008 году в очередной раз забанили трэкшн-контроль и заставили команды использовать стандартизированные ЭБУ.

В 2009 году увеличили требования к сроку службы двигателей (как квалификационных, так и гоночных) - 8 штук на сезон (17 гонок). Лимит оборотов опустили до 18000. Узаконили использование системы рекуперации кинетической энергии (KERS), которая давала прибавку в 80 л. с. на 6,6 секунд на каждом круге.

Brown GP BGP01. Двигатель Mercedes-Benz FO108W. Мощность 750 л. с. + KERS

В 2010 году запретили дозаправки снова. Количество этапов выросло до 19, но лимит в 8 двигателей на сезон решили оставить. Команды договорились не использовать в этом сезоне KERS, потому что бедные коллективы ещё не успели их приобрести/разработать. KERS вернулась в 2011 году.

В 2012 году запретили "экзотические" карты крутящего момента двигателя.

В 2014 году происходит последняя революция, касающаяся двигателей. Гибридные турбированные V6 объёмом 1600 кубов. KERS переименовали в ERS-K (позже MGU-K) и прикрутили её к коробке передач. Наравне с ней появился ещё один мотор-генератор - ERS-H (MGU-H), который с помощью лопаток в выхлопной системе отбирал мощность от выхлопных газов, а также был соединён с турбиной и сглаживал турбоямы, раскручивая её в нужный момент. Время их использования может достигать 33 секунд, суммарная мощность - 160 л. с.

Тесты в Хересе. Мощность двигателей не разглашалась, но, возможно, у некоторых она была более 600 л. с. + 160 л. с. от системы рекуперации энергии. Во всяком случае, неисполнительный директор Mercedes AMG Petronas F1 Team Ники Лауда называл цифру в 598 л. с., а их двигатель был мощнейшим в пелотоне.

2015 - борьба за надёжность продолжается, количество разрешённых двигателей сократили до 4 на сезон (при этом количество гонок выросло до 21).

2016 - откат до 5 двигателей на сезон из расчета на то же количество гонок.

2017 - опять ограничили 4 двигателями на сезон, но уже без привязки к количеству гонок. Теперь производители силовых установок обязаны снабжать команды, которые не могут сами родить двигатель.

2018 - три двигателя на сезон.

2020 - в виду внезапного кризиса число ERS-K (теперь уже MGU-K) увеличили до четырёх на сезон, оставив остальные компоненты силовой установки по 3.

2021 - должны были дебютировать новые машины, но командам не хватало времени и денег, поэтому договорились отъездить один год на прошлогодних болидах с небольшими изменениями в аэродинамике. Рэд Булл уговорил всех на заморозку разработки двигателей до 2026 года, потому что Хонда, как обычно, без всяких предпосылок потеряла интерес к Формуле 1. Уже раз так в третий за её годы в автоспорте. Австрийцам стало жалко, что японцы в очередной раз решили выкинуть результаты своего титанического труда в унитаз, и они выкупили у них всё, что смогли. До 2026 года планируют развернуть полностью самостоятельную разработку и производство моторов, а пока сотрудники Хонды помогают им в освоении. В последний раз можно было построить новый двигатель в межсезонье 2021/2022, теперь работы над текущими силовыми установками полностью заморожены.

Начался курс на переход на биотопливо. C 2022 года теперь к обычному 110 бензину примешивают шо-то типа биобензина E10. С каждым годом доля биотоплива в бензине будет увеличиваться.

Aston Martin AMR22 2022 года, двигатель Mercedes-AMG F1 M13 E Performance. Мощность нынешних силовых установок перевалила за 1000 л. с. у всех мотористов. При этом требования к весу болидов выросли до 798 килограмм. На момент предсезонных тестов в эти требования никто не вписался, кроме Альфа-Ромео. Сейчас, видимо, ездят, как есть.