Советские «формулы» от студентов МАДИ.
Спорткары Московского автомеханического института: конструкция советских «формул».
В середине и конце 1970-х годов в Советском Союзе кольцевые гонки, особенно класса «формула», развивались активно. Таллинский опытный авторемонтный завод выпускал «Эстонии», часто служившие основой для эксклюзивных конструкций. Обычно главной целью становился спортивный результат, но были люди, интересы которых не ограничивались «голами, очками и секундами». В первую очередь речь идёт о сотрудниках Лаборатории спортивных автомобилей МАДИ. Возможно, именно поэтому талантливый гонщик Станислав Гесс де Кальве, возглавлявший работу Конструкторско-экспериментальной группы лаборатории, так и не стал чемпионом СССР – его больше интересовало само совершенствование конструкции гоночного автомобиля. И подобную позицию разделяли единомышленники Станислава. Игорь Ермилин, в 23 года, ещё не защитив диплома МАМИ, работавший главным конструктором экспериментальной группы ЛСА МАДИ, говорит: «Чисто спортивные результаты, такие как очки, набранные в чемпионате, меня не очень интересовали. Главным для меня было проведение больших объёмов исследовательских работ, сбор интересной статистики. В результате в стенах лаборатории рождались передовые решения, которые были на уровне разработок мирового автоспорта!»
Вместе с тем это не были отрывные от жизни конструкции – все работы проводились в рамках технических регламентов Федерации автомобильного спорта СССР.
Задняя подвеска МАДИ-0113: дисковые тормоза и цепи, передающие нагрузку на упругие элементы, хорошо видны, установленные непосредственно на КП. «Вытягиваясь, цепь сжимала резиновые шайбы, а из-за хорошего гистерезиса резины колебания подвески быстро гасились, – рассказывает Игорь Ермилин. – И это решение стало началом работы над более перспективной конструкцией – тросовой подвеской».
В 1976 году в Лаборатории спортивных автомобилей начались работы над гоночным автомобилем Формулы «Восток».
Модель МАДИ 0113 (01 – порядковый номер разработанных КЭГ автомобилей, 13 – объем двигателя 1,3 литра) была основана на «Эстонии-18», подвергнутой серьезной переработке. При проектировании рамы особое внимание уделяли жесткости и безопасности конструкции. Уже тогда конструкторы МАДИ обратили внимание на необходимость элементов дополнительной защиты головы гонщика. Дуга за головой пилота была усилена направленными вперед распорками, появилась высокая дуга перед рулем, а высоту труб в районе кокпита увеличили почти вдвое. Так появилась развитая боковая защита. Пространственная рама заканчивалась за задней дугой четырьмя конусами, на которых был закреплен подрамник с 1294-кубовым мотором ВАЗ-21011 мощностью 78 л.с. Вентилируемые диски задних тормозов, изготовленных из маховиков «Москвича-408», крепились на выходящих из блока КП приводах. (В мировом автоспорте подобная схема уже применялась, а на привычное место тормозные диски вернулись с началом работ по использованию в «Формуле-1» граунд-эффекта.)
Передняя подвеска была позаимствована у «Эстонии» (в более поздней версии автомобиля использовались элементы пневмоподвески мотоцикла CZ) и имела незначительные изменения в кинематике. (В 1977 году впереди появился съемный подрамник, что позволило экспериментировать с вариантами и передней подвески.) А вот конструкция задней подвески была решена весьма оригинально. Здесь роль упругих элементов выполняли четыре резиновые подушки от двигателя «Москвича», усилия на которые передавались с помощью цепей. Закрепленная на эксцентрике мотоциклетная звездочка позволяла изменять передаточное отношение и, соответственно, нагрузку на упругие элементы, обеспечивая прогрессивную или регрессивную характеристику подвески.
Эксплуатационные испытания выполнялись с разными планирующими формами: и без крыльев…
…так и с различными вариантами «оперения».
На этой версии установлен передний обтекатель Владислава Барковского.
Испытания были не только многочисленными, позволяя собрать большой объем статистических данных, но и проходили в очень жестких условиях. «В задней подвеске автомобиля мы использовали амортизаторы от ЗАЗ-968, которые были выкрашены в красный цвет. И все, кто был впечатлен тем, как едет этот автомобиль, понимающе качали головами: «Еще бы, ведь используют амортизаторы KONI…», – вспоминает Игорь Ермилин. – На самом деле с этими амортизаторами было много хлопот – они постоянно текли. И немудрено, подвеску автомобиля мы подвергали самым суровым испытаниям. Но гистерезис резиновых упругих элементов обеспечивал достаточное демпфирование. Представьте 3000 испытательных километров на таллинском аэродроме, вымощенном 4-метровыми плитами со стыками высотой до сантиметра. При скорости 180 км/ч это 12 стыков в секунду… Зубодробилка! А так как испытаний было много (проверялись разные варианты крыльев, настроек подвески, взаимодействие с шинами разных производителей и т.п.), то на соревнования мы выставляли весьма «усталый» автомобиль. Он мог привозить соперникам по 3–4 секунды с круга, но часто не выдерживал всей дистанции гонки».
Возражения не имели оснований: машины МАДИ производили впечатление. При исправности автомобиля Станислав Гесс де Кальве часто стартовал с передовой позиции и удерживал лидерство в гонке. В 1977 году в ЛСА МАДИ начали сотрудничество с Центральным конструкторско-технологическим бюро ДОСААФ, на базе которого – ленинградском объединении «Патриот» – предполагалось серийное производство автомобилей этой конструкции.
Была ли возможность прервать монополию эстонского ТОАРЗ и наладить выпуск «формул» МАДИ хотя бы небольшими сериями? Игорь Ермилин говорит: подобное развитие событий не рассматривалось. Машины планировалось делать только для сборной, а машина была в совершенно новом качестве, такого опыта в советском автоспорте еще не было. Ермилин рассказывает еще один рассказ о более поздней истории, но подтверждающий «штучность» разработок ЛСА МАДИ.
Приехали с новой версией машины на гонку в Киев, и в тренировках выяснилось, что автомобиль перестал держать дорогу. Причем никакие настройки подвески не помогали. В Таллин, на аэродроме эффект проявлялся еще острее. Что только ни делали – эффект нулевой. Слили жидкость из самодельных газонаполненных амортизаторов. Машина просто ожила. Вернулись в ЛСА, взяли стандартные амортизаторы Bilstein. Засел за теорию, рассчитал характеристики, спроектировал стенд для гоночных амортизаторов, на котором потом Влад Доронин настраивал амортизаторы для многих гонщиков.
МАДИ 0113 отлично работала с очень «мягкой» подвеской. В МАДИ 0213 были заложены такие же базовые характеристики подвески с большим диапазоном регулировок. Но на скорости более 120 км/ч автомобиль ведет себя как карт. Делаем подвеску мягче, никакого эффекта. Стало ясно, что без измерительных комплексов ответа на вопрос не получим. «Достали» 12-канальные самописцы с истребителя и после измерений поняли, что на машину, которая без гонщика весила 370 кг, действовала прижимающая сила в 350 кг! Естественно, подвеска «продавливалась» и просто не работала. И подобные исследования были для нас в этой истории самым интересным. Мы настолько были увлечены инженерией, что она уводила нас далеко в сторону от самой идеи массового производства.
Модернизация машины «Формула «Восток» » от МАДИ не прекращалась, и к каждой гонке автомобиль снабжался новыми деталями и улучшениями, в том числе и значительными.
Модель МАДИ-0213 1978 года выпуска отличается центральным крылом больших размеров, состоящим из двух частей, расположенным в районе центра тяжести автомобиля. Передний спойлер и задняя часть кузова имеют обтекатели колес. Боковые элементы машины и нижняя часть переднего спойлера оснащены шторками – в ЛСА МАДИ начали изучение «бокс-эффекта». Изменилась форма воздухозаборников.
Чтобы увеличить прочность трубки, к стальной раме добавили алюминиевые панели.
В этой версии наиболее важным стало применение тросовой подвески на передних и задних колесах. На фотографии видно, что все упругие элементы передней подвески скрыты под обтекателем. Сила передается на упругие элементы с помощью тросов, перекинутых через ролики с эксцентриками. Изменение длины плеча тросов при движении автомобиля обеспечивает оптимальную жесткость подвески в каждый момент времени. Кроме того, как передние, так и задние пружины-амортизаторы имели возможность регулировки, причем достаточно существенную. В конструкции использовались не только передний и задний стабилизаторы поперечной устойчивости, но и продольный. «Уже тогда мы интуитивно понимали, что для достижения аэродинамической стабильности автомобиля нужно обеспечить стабильное положение кузова,– поясняет Игорь Ермилин. – Исходя из этого, мы могли добиваться высокой аэродинамической эффективности наших машин».
В версии МАДИ 2013.01 продолжались работы с тросовой подвеской. Автомобиль оснащен более привычным аэродинамическим вооружением. Игорь Ермилин рассказывает об испытаниях тросовой подвески: «На булыжном участке «бельгийской мостовой» Дмитровского полигона гонщик Александр Потехин сначала проехал на автомобиле «Эстония-18М». После чего резюмировал: «На скорости 130 км/ч я не могу удержать руль в руках». Я на МАДИ 0213 при скорости 160–170 км/ч спокойно управлял пальцами на спицах руля». Вот так работала наша конструкция тросовой подвески.
Почему тросовая подвеска не получила широкого распространения, и автомобили с таким решением не развивались дальше? Ермилин отвечает: «Да, данная система предоставляла существенное преимущество, но в эксплуатации имела сложности. Трассы того времени были грязными. Песок, попадавший между алюминиевым роликом и тросом, быстро изнашивал последний».
Пилотам, пробовавшим этот автомобиль, включая известных гонщиков Томаса Напу, Элмо Сальма и Александра Медведченко, машина понравилась. Она нуждалась в доработке, над чем специалисты работали, проводя много исследований, – отмечает Игорь Ермилин.
В аэродинамической трубе провели множество испытаний.
Испльзование МАДИ 0313 состоялось впервые в конце 1979 года при сотрудничестве с ЦКТБ ДОСААФ. Возникновение эффекта от близости к земле.
Автомобиль с индексом МАДИ 0313.01 (1980 года) готовился для сборной СССР и отличался новыми аэродинамическими решениями. Впереди установлено крыло увеличенных размеров, в задней части автомобиля вместо крыла диффузор обеспечивал аэродинамическую эффективность.
МАДИ 0313.01 готовилась к соревнованиям, первым её испытал Александр Медведченко. Вместе с Томасом Напа на МАДИ 0213.01 он стартовал на этапе Кубка Дружбы в немецком Шляйце. Результаты не были успешными: переднее антикрыло у 0213 было повреждено до погрузки и недостаточно хорошо отремонтировано, а 0313 выехала практически со стапеля. Механикам сборной не удалось настроить новые машины для скоростной трассы в Шляйце. Машины требовали доводки, испытаний и настроек, поэтому проект был заморожен в ЦКТБ ДОСААФ. К тому времени многое изменилось, включая систему финансирования как ЦКТБ, так и сборной СССР. Появились также достаточно конкурентоспособные автомобили «Эстония-21». Для инженеров по-прежнему самым интересным оставались исследования, но уже не связанные с производством, сборной или бизнесом.
