Brabham BT46: История «Вентиляторной» Машины Формулы-1

Введение

Формульный автомобиль Brabham BT46 – гоночный автомобиль «Формулы-1», разработанный Гордоном Мюрреем для команды Brabham, принадлежащей Берни Экклстоуну, для сезона «Формулы-1» 1978 года. Автомобиль отличался несколькими радикальными конструкторскими решениями, одним из которых было использование плоских теплообменников на кузове вместо традиционных водяных и масляных радиаторов. Он был снят с гонки перед дебютом и больше не использовался. Автомобили, оснащенные 12-цилиндровым двигателем Alfa Romeo, большую часть года успешно участвовали в гонках с модифицированными радиаторами, установленными в передней части, под управлением Ники Лауды и Джона Уотсона, выиграв одну гонку и набрав достаточно очков для того, чтобы команда заняла третье место в чемпионате конструкторов. Вариант «B» автомобиля, также известный как «вентиляторный автомобиль», был представлен на Гран-при Швеции 1978 года в качестве ответа на доминирующий эффект земли Lotus 79. BT46B создавал огромное прижимное усилие за счет вентилятора, который, как утверждалось, предназначался для улучшения охлаждения, но также вытягивал воздух из-под днища автомобиля. Автомобиль участвовал в чемпионате мира «Формулы-1» лишь однажды в этой конфигурации – когда Ники Лауда выиграл Гран-при Швеции 1978 года в Андерсторпе. Концепция «вентиляторного автомобиля» была отозвана Brabham после одной гонки, хотя FIA разрешила его использование до конца сезона. Главный конструктор Brabham, Мюррей, позже заявил, что автомобиль был отозван из-за опасений Берни Экклстоуна, владельца команды. В том же году Экклстоун стал исполнительным директором Ассоциации конструкторов «Формулы-1» (FOCA), и его беспокоило, что недовольство других команд «вентиляторным автомобилем» может привести к распаду FOCA. В 2008 году Мюррей сказал, что Экклстоун «работал над укреплением своих позиций в Ассоциации конструкторов «Формулы-1» и продвижением к тому, чем он занимается сейчас», при этом фраза «тем, чем он занимается сейчас» относилась к должности исполнительного директора группы «Формулы-1», которую он занимал с 1987 по 2017 год.

Formula One racing car

The Brabham BT46 is a Formula One racing car designed by Gordon Murray for the Brabham team, owned by Bernie Ecclestone, for the 1978 Formula One season. The car featured several radical design elements, one of which was the use of flat panel heat exchangers on the bodywork of the car to replace conventional water and oil radiators. It was removed before the car's race debut, never to be seen again. The cars, powered by a flat 12 Alfa Romeo engine, raced competitively with modified nose mounted radiators for most of the year, driven by Niki Lauda and John Watson, winning one race in this form and scoring sufficient points for the team to finish third in the constructors' championship. The "B" variant of the car, also known as the "fan car", was introduced at the 1978 Swedish Grand Prix as a counter to the dominant ground effect Lotus 79. The BT46B generated an immense amount of downforce utilizing a fan, claimed to be for increased cooling, but which also extracted air from beneath the car. The car only raced once in this configuration in the Formula One World Championship—when Niki Lauda won the 1978 Swedish Grand Prix at Anderstorp. The "fan car" concept was withdrawn by Brabham after one race even though the FIA had ruled it could be used for the remainder of that season. Murray, Brabham's chief designer, later said that the car was withdrawn by Brabham due to concerns from Bernie Ecclestone, the team owner. Ecclestone became chief executive of the Formula One Constructors' Association (FOCA) in the same year that the Brabham BT46 appeared, and he was concerned that the upset from other teams over the fan car could collapse FOCA. Murray said in 2008 that Ecclestone "was working on getting his foothold in the Formula One Constructors’ Association and launching himself towards what he's doing now", with the words "what he's doing now" referring to Ecclestone's position as chief executive of the Formula One Group, which he held from 1987 until 2017.

Концепция

Первый Brabham с двигателем Alfa Romeo, Brabham BT45, был тяжелым и громоздким автомобилем, изначально весившим 625 кг и имевшим максимальную ширину, допустимую регламентом Формулы-1. Это было обусловлено сложностями с размещением большого и мощного 12-цилиндрового оппозитного двигателя Alfa Romeo и необходимого для прохождения гоночной дистанции топлива. После продолжительной разработки автомобиль стал конкурентоспособным, но так и не выиграл ни одной гонки. В середине 1977 года конструктор Brabham Гордон Мюррей приступил к работе над амбициозным проектом BT46. Он был задуман как способ компенсировать вес двигателя и топлива, позволить команде Brabham совершить значительный технический прорыв и повысить безопасность.

Двигатель и трансмиссия

Двигатель Alfa Romeo с плоским 12-цилиндровым блоком, разработанный на базе спортивных автомобилей, имел рабочий объем 2995 куб. см и оснащался системой впрыска топлива и электронной системой зажигания. Конструкция двигателя включала блок цилиндров из литого магниевого сплава, картер из алюминиевого сплава и головки цилиндров из магния или алюминия. В каждом цилиндре было по четыре приводимых шестернями клапана. В версии для Формулы-1 к 1978 году двигатель развивал около 520 л.с. при 12 000 об/мин, что примерно на 50 л.с. превышало мощность двигателей Cosworth DFV, используемых большинством команд, а также максимальный крутящий момент в 324 фунт-фута (439 Н·м). Однако эта мощность достигалась за счет увеличенных габаритов, повышенного расхода топлива и масла, а также дополнительного веса около 40 кг. В автомобиле применялась модернизированная и облегченная версия 6-ступенчатой коробки передач, разработанной для BT45B. Корпус коробки передач был спроектирован Brabham, отливался Alfa Romeo и использовал шестерни Hewland.

Шасси и подвеска

BT46 представлял собой монокок из алюминиевого сплава с трапециевидным поперечным сечением, характерным для многих разработок Гордона Мюррея 1970-х годов. Он был оснащен встроенными пневматическими домкратами, питаемыми от внешнего источника сжатого воздуха, для подъема машины с земли при замене шин во время практики. В нем использовалась очень ранняя версия углеродных тормозов, которые получили широкое распространение к середине 1980-х годов – концепция, заимствованная из авиационной промышленности. Система, разработка которой велась Brabham с 1976 года, сочетала в себе тормозные колодки из углекомпозита со стальным диском, поверхность которого была покрыта углекомпозитными накладками.

История гонок

BT46 дебютировал на третьей гонке сезона 1978 года, 4 марта 1978 года, с переработанными радиаторами, установленными на носу. Автомобили сразу же показали конкурентоспособность, хотя их надежность вызывала сомнения. После победного дебюта и последующего снятия с дистанции "автомобиля с вентилятором" BT46B на Гран-при Швеции, команда Brabham завершила сезон со стандартными BT46. Ники Лауда выиграл гонку на стандартном автомобиле, хотя Марио Андретти и Жиль Вильнёв были оштрафованы на минуту за преждевременный старт после трагической аварии Ронни Петерсона на первом старте. BT46 в последний раз появился в чемпионате мира Формулы-1 в первом этапе сезона 1979 года в руках Нельсона Пике. Ники Лауда также использовал этот автомобиль для квалификации к гонке, так как новый BT48 оказался проблемным, хотя в самой гонке он участвовал на новой машине. Пике сошел с дистанции на первом круге после массового столкновения, в результате которого BT46 был уничтожен.

Концепция

Lotus представил концепцию наземного эффекта в чемпионате мира Формулы-1 в сезоне 1977 года с их быстрым, но не всегда надежным Type 78. Питер Райт и Колин Чепмен обнаружили, что, тщательно формируя нижнюю часть автомобиля, можно ускорить прохождение воздуха под ним, тем самым снижая давление воздуха под автомобилем относительно давления над ним и сильнее прижимая шины к трассе. Увеличенная прижимная сила обеспечивала лучшее сцепление и, следовательно, более высокую скорость в поворотах. Наземный эффект имел значительное преимущество, заключавшееся в низкой аэродинамической сопротивляемости, в отличие от обычных крыльев, что означало, что повышенная поворачиваемость не сказывалась на скорости на прямых. В сезоне 1978 года Lotus устранил проблемы с надежностью и развил концепцию от относительно простых боковых понтонов с профилем крыла до полноценных вентиляционных туннелей под автомобилем. Как только они появились в Золдере, черно-золотые Type 79 Марио Андретти и Ронни Петерсона с комфортным отрывом опередили соперников. Другим конструкторам не было ясно, что именно Райт и Чепмен сделали с Type 78, но к началу 1978 года Гордон Мюррей понял, как конструкция Lotus достигает своих выдающихся уровней сцепления. Он также понял, что двигатель Alfa Romeo flat-12, используемый Brabham в том сезоне, был слишком широк для размещения вентиляционных туннелей, необходимых для значительного эффекта прижимной силы. По инициативе Мюррея Alfa приступила к производству двигателя V12 для сезона 1979 года. Тем временем идея Мюррея заключалась в использовании другого способа снижения давления под автомобилем. В 1970 году Chaparral 2J, так называемый "всасывающий автомобиль", оказался значительно быстрее своих соперников в североамериканской серии спортивных автомобилей Can-Am. 2J имел два вентилятора в задней части автомобиля, приводимые в действие специальным двухтактным двигателем, чтобы откачивать большое количество воздуха из-под шасси, снижая давление и создавая прижимную силу. Он страдал от проблем с надежностью второго двигателя, прежде чем был запрещен спортивными властями. Тем не менее, Кокс, присутствовавший на тестах и видевший потенциал в идее при правильной разработке, сообщил Мюррею о попытках Tyrrell. Кокс разработал общую компоновку автомобиля, используя охлаждающие свойства вентилятора, чтобы аргументировать, что это его основное назначение, тем самым удовлетворяя требованиям регламента. Гордон Мюррей разработал версию, приводимую в действие сложной серией сцеплений, соединяющих двигатель с большим одиночным вентилятором в задней части автомобиля, предвидя проблемы, вызванные инерцией вентилятора при переключении передач, хотя на практике они не возникли. Таким образом, чем быстрее работал двигатель, тем сильнее был эффект всасывания. Как и в Lotus, он имел скользящие "юбки", которые герметизировали зазор между боками автомобиля и землей. Они предотвращали попадание избыточного воздуха в область низкого давления под автомобилем и рассеивание эффекта прижимной силы. Существовало правило, запрещающее "подвижные аэродинамические устройства", но вентилятор также прогонял воздух через горизонтально установленный радиатор над двигателем. Использование вентилятора для помощи в охлаждении было законным – Brabham использовал небольшой электрический вентилятор для этой цели на BT45C на гонках в Южной Америке в начале года, и Brabham утверждал, что это был основной эффект нового устройства. Эти утверждения получили некоторое подтверждение проблемами с системой охлаждения, которые затронули первоначальную конструкцию в начале года. Автомобили были модифицированными BT46 с номерами шасси BT46/4 и BT46/6. Модификации для реализации концепции вентилятора были довольно масштабными – включали герметизацию моторного отсека, а также добавление системы сцепления и вентилятора. Они были разработаны и протестированы в строгой секретности. Ведущий пилот Brabham, Ники Лауда, понял, что ему нужно изменить свой стиль вождения, особенно в поворотах. Он обнаружил, что если он ускоряется в поворотах, автомобиль "прилипает" к дороге, как будто едет по рельсам. Это имело побочный эффект, подвергая пилота очень высоким боковым перегрузкам, что стало серьезной проблемой в эпоху наземного эффекта. В своей автобиографии Лауда описал автомобиль как неприятный в управлении из-за боковых нагрузок и зависимости от аэродинамики, а не от мастерства водителя. Он быстро понял, что темпы развития наземного эффекта означают, что в будущем каждый пилот будет подвергаться таким перегрузкам за рулем такого автомобиля, и физические усилия, необходимые для управления автомобилем, будут изматывать пилотов к концу гонок. Мюррей утверждает, что это неправда, заявляя: "Вентилятор не мог выталкивать что-либо назад, потому что скорость выхода воздуха из вентилятора составляла всего 180 км/ч. Кроме того, радиальный вентилятор разбрасывал бы камни в стороны". Вскоре после этого законность автомобилей была оспорена, но им было разрешено участвовать в гонке. Они квалифицировались вторыми и третьими позади лидера чемпионата Андретти. В гонке Уотсон сошел на 19-м круге. После того, как более медленный Дидье Пирони вылил масло на трассу, и оба основных претендента выбыли из гонки, оставшийся Brabham был в своем классе, казалось, не затронутый скользкой поверхностью. Лауда обогнал Андретти снаружи одного из поворотов, который вскоре после этого сошел из-за сломанного клапана, и выиграл с отрывом более чем в полминуты от Риккардо Патрезе из Arrows. BT46 участвовал в спецификации 'B' еще раз в 1979 году в гонке Gunnar Nilsson Trophy на трассе Донингтон-Парк. Это было мероприятие, организованное для сбора средств для Фонда борьбы с раком Gunnar Nilsson. Первоначально задуманная как гонка Формулы-1 вне чемпионата, без санкции FIA, она вместо этого проводилась в формате тайм-атак, победителем становился пилот, показавший лучшее время круга. Поскольку это не было мероприятием FIA, незаконность автомобиля не имела значения. Нельсон Пике занял четвертое место из пяти участвовавших автомобилей.

Lotus had introduced the concept of ground effect to the Formula One world championship in F1 season of 1977 with their fast, but not always reliable, Type 78. Peter Wright and Colin Chapman had discovered that by carefully shaping the underside of the car, they could accelerate the air passing under the car, thereby reducing the air pressure under the car relative to that over it and pushing the tyres down harder onto the track. The increased downforce gave more grip and thus higher cornering speeds. Ground effect had the great advantage of being a low drag solution, unlike conventional wings, meaning that the increased cornering ability was not compromised by a decrease in straight line speed. In F1 season of 1978 Lotus ironed out the reliability problems and further developed the concept from relatively simple sidepods with a wing profile into full venturi tunnels under the car. As soon as they appeared at Zolder, the black and gold Type 79s of Mario Andretti and Ronnie Peterson outpaced the opposition by a comfortable margin. It had not been clear to other designers just what Wright and Chapman had done with the Type 78, but by early 1978, Gordon Murray had grasped how the Lotus design was achieving its remarkable levels of grip. He also realised that the Alfa Romeo flat 12 engine used by Brabham that season was too wide to permit the Venturi tunnels needed for really significant ground effect. At Murray's instigation, Alfa went on to produce a V12 engine for the 1979 season. In the meantime, Murray's idea was to use another way of reducing the pressure underneath the car. In 1970 the Chaparral 2J "sucker car" had proved significantly faster than its opposition in the North American Can Am sportscar series. The 2J had two fans at the rear of the car driven by a dedicated two stroke engine to draw large amounts of air from under the chassis, reducing pressure and creating downforce. It had suffered from reliability problems with the second engine before being banned by the sporting authorities. Nevertheless, Cox, who was present at the tests and saw potential in the idea if properly developed, informed Murray of what Tyrrell had attempted. Cox produced the overall layout for the car, utilising the cooling properties of the fan to be able to argue that this was its primary purpose, thus satisfying the regulations. Gordon Murray designed a version driven by a complex series of clutches running from the engine to a large single fan at the back of the car, anticipating problems caused by the momentum of the fan during gear changes, although in practice these were not required. Therefore, the faster the engine ran, the stronger the suction effect. Like the Lotus, it had sliding "skirts" that sealed the gap between the sides of the cars and the ground. These prevented excessive air from being sucked into the low pressure area under the car and dissipating the ground effect. There was a rule banning "moveable aerodynamic devices", but the fan also drew air through a horizontally mounted radiator over the engine. Using a fan to assist cooling was legal—Brabham had used a small electric fan to this effect on the BT45Cs at the South American races at the start of the year—and Brabham claimed that this was the primary effect of the new device. These claims were lent some legitimacy by the cooling system issues that had affected the original design at the start of the year. The cars were modified BT46s—chassis numbers BT46/4 and BT46/6. Modifications to implement the fan concept were quite extensive—involving sealing the engine bay as well as adding the clutch system and the fan. They were designed and tested in some secrecy. Brabham's lead driver, Niki Lauda, realised he had to adjust his driving style, mostly for cornering. He found that if he accelerated around corners, the car would "stick" to the road as if it were on rails. This had the side effect of exposing the driver to very high lateral acceleration, which would become a major problem in the ground effect era. In his autobiography, Lauda described the car as being unpleasant to drive due to the lateral loads and reliance on aerodynamics over driver skill. He realised early on that the rate of ground effect development meant that in the future, every driver would be exposed to such g loading while behind the wheel of such a car, and the physical effort needed to drive the cars would leave the drivers exhausted by the end of the races. Murray says that this was untrue, arguing: "The fan couldn't spit anything out the back because the fan efflux [exit speed] was only 55 mph. Besides the radial fan would have sent any stones flying sideways." The legality of the cars was soon protested, but they were allowed to race. They qualified second and third behind championship leader Andretti. In the race, Watson spun off on the 19th lap. Once the slower Didier Pironi dropped oil onto the track and with both major front runners out of the race, the remaining Brabham was in a class of its own, seemingly unaffected by the slippery surface. Lauda passed Andretti around the outside of one of the corners, who dropped out shortly afterwards due to a broken valve, and went on to win by over half a minute from Riccardo Patrese in an Arrows. A BT46 competed in 'B' specification once again in 1979 in the Gunnar Nilsson Trophy race at Donington Park. This was an event held to raise funds for the Gunnar Nilsson Cancer Fund. Originally intended as a non championship Formula One race, without FIA sanction it was instead run in a time trial format, with victory going to the fastest single lap recorded. As it was not an FIA event, the car's illegality was not a factor. Nelson Piquet drove, coming fourth of the five cars competing.

Концепция

Еще одна вариация на эту тему появилась позже в сезоне. Подобно BT46B, в BT46C радиаторы были убраны с переднего крыла, что позволило сохранить чистую аэродинамическую форму и еще больше сместить центр тяжести назад. Штатные радиаторы были заменены на агрегаты от Volkswagen Golf, установленные за передними колесами вне зоны прямого воздушного потока, в область повышенного давления.