Карбоновый двигатель
Впервые углеродное волокно использовалось в автоспорте для усиления кузова Ford GT40 в Ле-Мане. Редкие нити были нанесены на стекловолокно – стоимость материала тогда превышала $1000 за килограмм. С учетом инфляции сегодня это было бы около $9000.
В те времена это был экзотический материал, и из-за дороговизны его редко использовали. Сегодня самый часто используемый вариант T800 стоит меньше $30 за килограмм, дешевые варианты стоят вполовину меньше, а самые лучшие, как T1100, стоят около $100 за килограмм. За время развития свойства углеродного волокна улучшились кратно: лучшие образцы могут выдерживать давление в 2,5 ГПа, а будущий T1200 сможет выдерживать 8 ГПа.
В 1981 году чемпионский двигатель Lola для Toleman в Формуле-2 нужно было улучшить так, чтобы его можно было продавать клиентам. Это включало в себя поддержку заводской команды с Стефаном Йоханссоном и Кевином Ачесоном, которые должны были использовать двигатель Hart 420R но в начале года мы встретились с неким Матти Хольцбергом, который утверждал, что может создать двигатель сделанный в основном из углеродного волокна.
Идея была привлекательной, а позже она стала казаться еще и реальной, когда Хольцберг смог провести демонстрацию, что показало, что такой двигатель можно встроить в машину Формулы-2. На тот момент был готов четырехцилиндровый вариант, который имел неплохие показатели. Для доведения его до ума нужно было сделать четыре клапана на цилиндр, систему смазки с сухим картером и прочие доработки, необходимые для гоночного мотора. Матти занялся этим, а инженеры, готовившие машину под алюминиевый двигатель Hart, проектировали систему охлаждения, что было шагом в неизвестность, так как не была до конца понятна разница между тепловыми параметрами алюминия и углеродных композитов.
Из-за неуверенности в свойствах композитов при воздействии температуры были опасения относительно нагрузок на двигатель. Неудачная попытка сделать карбоновыми задние понтоны двигателя лишь увеличили тревогу относительно углеродного волокна и отсутствия достаточных знаний о его поведении. Машина Формулы-2 была отличным полигоном для испытаний, проб и ошибок, так что работа продолжалась.
Предполагаемый вес двигателя равнялся 82 кг, что было на 24 кг легче, чем двигатель Hart. Европейская Формула-2 – чемпионат с очень плотным соперничеством, и возможность сделать машину сильно легче и понизить ее центр тяжести казалась очень привлекательной.
Так почему же машина Toleman Ф2 так и не была оснащена двигателем из карбона? Ответ прост – деньги. Даже поддержка Marlboro и RMC не стала достаточным фактором. Разработка полноценной версии двигателя не могла быть дешевой. Существовал интерес со стороны Ford, они хотели использовать такой двигатель в серии IMSA, но ничего не вышло. Матти договорился с компанией Amoco Chemicals и у них даже получилось создать рабочий двигатель. Жаль, что он так и не добрался до Формулы-2. Но приятно осознавать, что тот двигатель для машин IMSA базировался на разработках для Ф2. В 1990-х этот двигатель снова появился на трассах в Великобритании, но ненадолго.
Спустя 40 лет мы все еще так и не увидели двигатель из углеродного волокна, несмотря на стремительное развитие как этого материала, так и других, например, смол и резины. Все дело в регламенте. Было бы несложно создать многие части двигателя из карбона, даже если для некоторых других пришлось бы использовать материалы с лучшими температурными физическими свойствами, но правила очень детализированы в этой области.
Проект Polimotor все еще жив, как и идея создать двигатель из карбона, но сейчас вместо создания композитов используется отливка. Большинство компонентов двигателя Polimotor делаются из полимера полиамид-имида с добавлением графита и титана для усиления. Все это уменьшает вес и помогает снизить инерцию частей внутри двигателя, что позволяет еще снизить вес частей из стали. Температура, время и другие переменные отличаются у разных частей двигателя, но компонент сначала отливается под давлением и ему дают остыть до температуры пластической деформации. Затем он пошагово при разной температуре подвергается затвердеванию путем твердотельной полимеризации. Это делается при помощи инертной атмосферы, что позволяет отделить побочные продукты реакции, пока полимер не станет химически стабильным.
Вряд ли мы в ближайшем будущем увидим такой двигатель в Формуле-1, развитие «пластикового» двигателя продолжается и наверняка мы слышим о нем не в последний раз.
Это перевод статьи Пэта Симондса из журнала GP Racing UK за февраль 2024.
Фото: MotorSportImages.com
Этот блог в соцсетях:
