Началото на турбоерата във Формула 1 и чудовищата на Porsche
В основата на внедряването на турбокомпресорите в „кралицата на моторните спортове” обаче не са баварските инженери, а техните колеги от Renault. Всичко започва през 1977 година, когато френската компания поддържа усилена и широкоспектърна програма в областта на моторните спортове, включваща ралита, 24-те часа на Льо Ман, Формула 2 и Формула 1. Натрупаният опит е голям и очевидно довежда до качествена промяна в мисленето на двигателистите, които в даден момент решават да приложат нещо коренно ново и различно в опитите си за повишаване на мощността на моторите за Формула 1.
Вече споменахме, че към края на седемдесетте години турбокомпресорите вече се използват в болидите на американския еквивалент на Формула 1 USAC (по късно CART), но тъй като двигателите отвъд океана са доста различни (горивото е високооктанов метанол, а работният обем от 2,65 литра надхвърля значително ограничението от 1,5 литра за двигатели с принудително пълнене във Формула 1), никой не приема сериозно идеята за възприемане на турбокомпресора като метод за повишаване на мощността и във Формула 1. Или почти никой - честта да се сблъска с подобно предизвикателство са пада именно на Renault. Конструираният от французите 1,5-литров мотор е шестцилиндров и е базиран на първоначално използваната в спортния двуместен Alpine A440 двулитрова версия. Първият болид с този двигател автоматично се превръща и в първия турбоавтомобил във Формула 1 - Renault RS01 дебютира на пистата Силвърстоун с Жан-Пиер Жабуи на волана. Още в първоначалната си версия двигателят разполага с мощност от 500 к. с. при 11 000 об/мин – постижение, което тогавашните атмосферни мотори са достигали след години еволюция.
Известно е, че за да повишат своята мощност, атмосферните мотори трябва да доставят в горивните камери не само необходимото количество гориво (в това отношение проблеми няма), но и нужния за неговото изгаряне свеж кислород – колкото повече гориво, толкова повече кислород. И толкова повече обороти, тъй като засмукването на свежия въздух се осъществява единствено под въздействие на атмосферното налягане. Философията на турбоавтомобилите е коренно различна и съвсем естествено преобръща с главата надолу целия технологичен и проектантски цикъл в двигателостроенето. Турбомашините не се нуждаят от екстремни обороти или работен обем, но налягането в цилиндрите им е значително по-високо от това при атмосферните машини. Вследствие на това нарастват изискванията към коляново-мотовилковия механизъм, лагерите, мазането и преди всичко към вида на горивото.
На този фон може би е излишно да споменаваме, че в началото нещата с надежността на френския състезателен двигател далеч не вървят гладко. Не вървят гладко и по отношение на хармонията в разгръщането на мощността - болидът на Renault се оказва изключително бърз на правите участъци, но в завоите натоварването и оборотите на двигателя падат, а с тях и създаденото от компресора налягане. Това на свой ред води до загуба на мощност („турбодупка”) и забавяне на излизане от завоя, след което пък следва експлозивен прилив на мощ, създаващ на пилота неимоверни трудности в удържането на болида на пистата...
Цяла година е необходима на френските конструктори, за да отстранят най-нетърпимите от детските болести на двигателя и да позволят на Жабуи да завърши цяло състезание без нещо в мотора да се повреди. „Първата лястовичка” има сериозни проблеми с издръжливостта на компресора Garett, с буталата и буталните пръстени и все още не може да се опълчи срещу именитата конкуренция в „летящия цирк”. През 1977 и 1978 година 80% от автомобилите във Формула 1 все още използват осемцилиндровите двигатели на Cosworth - изключение правят Ferrari и Brabham с дванайсетцилиндровите си боксери, както и Alfa Romeo и Ligier с техните V12. Хегемонията на атмосферния мотор продължава до 1 юли 1979 година, когато Жан Пиер Жабуи печели Голямата награда на Франция, постигайки първата горчиво изстрадана и безспорно заслужена победа – не само на марката Renault, но и на автомобил с турбокомпресорен мотор в историята на Формула 1. В крайна сметка упоритостта и убедеността в успеха на един гениалнен екип от инженери дава своите плодове и става причина за прелом в мисленето и на останалите участници в елитната серия - не след дълго Alfa Romeo и Ferrari също започват да работят върху собствени турбопроекти.
Разбира се, в Renault не спират нито за миг да усъвършенстват своята разработка и скоро стигат до извода, че е по-добре да преразгледат кардинално своята концепция. Резултатът от това решение е подмяната на големия американски компресор Garett с два по-малки германски ККК, с което „турбодупката” се намалява значително, потенциалът за увеличение на мощността се запазва, а автомобилът става чувствително по-лесен за управление. Тук не става дума само за инертността на агрегатите, но и на взаимното влияние на вълните (с отварянето на клапана се създава вълна от високо налягане, следвана от такава с по-ниско) от различните цилиндри – една доста неизследвана дотогава материя. Renault вече разполагат с най-мощния двигател във Формула 1, която на свой ред започва да мутира от джентълменски спорт в невероятно скъп и комерсиален бизнес, в голяма игра с големи залози, в която скоро се включват и двигателистите на BMW и Porsche.
На ход е Porsche
Всъщност последните стартират интегрирането на турбокомпресори в бензинови двигатели едновременно с BMW - през същата 1973 година, в която на изложението IAA във Франкфурт е представен първият и очевидно многообещаващ турбодвигател, разработен от инженерите в Цуфенхаузен. Прототипът на 911 Turbo се задвижва от шестцилиндров боксерен двигател с работен обем 2,7 литра и има максимална мощност от 240 к. с. Тук може би трябва да споменем, че правото на първенство сред европейските производители на турбокомпресори принадлежи на германската фирма „Kuehne, Kop & Kausch” произвеждаща индустриални турбини и станало популярна повече със споменатото съкращение „ККК”. През 90-те години подразделението за турбокомпресори KKK става част от гиганта BorgWarner. На въпросното изложение тя демонстрира и собствена разработка на оборудван с турбокомпресор двигател от Opel Manta. Найстройките на тази машина са дело на нашия добър познайник Михаел Мей, който успява да „изстиска” от 1,9-литровия бензинов двигател мощност от 140 к.с. при 5750 об/мин.
Но да се върнем на Porsche. За повечето хора връзката между турбокомпресорите и германската марка се концентрира в легендарните вече турбомодели на Porsche 911, които продължават да жънат успехи и до днес, но хронологията на този тип разработки в Цуфенхаузен и Вайсах започва няколко години по-рано.
В началото на седемдесетте години марката започва първите експерименти с турбокомпресори в рамките на процеса на усъвършенстване на пистовия болид Porsche 917. Първоначално огромният дванайсетцилиндров състезателен боксер с въздушно охлаждане е оборудван с два също огромни турбокомпресора, а инженерите са буквално шокирани от бомбастичните данни, които отчитат на динамометричния стенд. И в този случай обаче се оказва, че колосалната пикова мощност не е достатъчно условие за направата на успешен състезателен мотор – много по-важно е съчетаването на необходимите за това високи обороти с плавна характеристика на кривата на разгръщане на мощността, което се оказва една доста трудна за реализация задача. Конструкторите прекарват много безсънни нощи в изпитания на работата на двигателя с и без турбокомперсори, борейки се с ефекта на „забиването” – при ниски обороти турбокомпресорите просто блокират и преустановяват пълненето. В крайната сметка този проблем е разрешен наред със смекчаването на ефекта на „турбодупката”, елиминирането на свърхналягането в колекторните тръби и на вторичните вълнови ефекти, предизвикани от сгъстения флуид.
В началото на състезателния сезон на 1972 година, мощността на 917 достига 900 к. с. (с възможност за кратковременен пик от 1000 к. с.), а с увеличаването на работния обем до 5,4 литра през 1973 година е постигнато едновременно подобряване на кривата на въртящия момент при ниски обороти и покачване на максималната мощност до 1100 к. с. Всичко това си има своята цена, разбира се - вариантът 917/30 е с 400-литров резервоар, а менидъжърът на проекта Хелмут Флегл нарича автомобила „бензиностанцията”... Десет години по-късно шампионатът във Формула 1 е спечелен от McLaren с двигател на Porsche, а фирмата създава изпреварилият с десетилетия своето време 959, чиито двигател разполага с първата в света серийна каскадна система от турбокомпресори.
След множество експерименти Ferrari също представят болид с принудително пълнене във Формула 1. Първоначално италианската разработка ползва вълнови компресор Brown Boveri, работещ по системата Comprex, която впоследствие е заменена с класически турбокомпресор и малко след това е пренесена и в серийното осемцилиндрово Ferrari GTO, създадено на базата на 308.
(следва)