Самолеты (и птицы) решают эту потерю за счет большого размаха крыла. Примером могут послужить планеры, у которых очень длинные и тонкие крылья. Однако в 1968 году, после ряда аварий в Формуле-1, произошедших по причине длинных антикрыльев, появились новые правила, которые ограничивали их размер. Команды ответили установкой торцевых пластин на концы урезанных крыльев. Это позволило добиться более эффективного отвода утекающего воздуха, однако общая эффективность все равно стала ниже. И с 1968 по 1977 год это была самая современная технология в Формуле-1.
Но природа, как это часто бывает, уже придумала решение проблемы. Если вы обращали внимание – даже довольно тяжелые птицы вроде лебедей способны парить прямо над водой, едва касаясь ее кончиками крыльев. Для этого они пользуются двумя мощными эффектами:
1. Когда крыло касается поверхности воды, пространство для утечки воздуха оказывается перекрыто, область низкого давления над крылом не разрушается, за счет чего крыло становится намного более эффективным.
2. Загрязнение воздуха за крылом (циркуляция) противодействует поверхности воды, создавая под рабочей плоскостью еще большее давление – феномен, известный как «граунд-эффект».
Представьте это вверх ногами и получите генерирующее прижимную силу антикрыло, нижняя кромка которого замыкается в землю, – и вы получите превосходное решение. Именно так поступили в Lotus в 1977 году. Большую часть днища своей машины они превратили в огромное крыло, замыкающееся с асфальтом кончиками «скользящей юбки».
Это была инновация, которую сегодня мы назвали бы «революционной технологией», она изменила правила игры и подтолкнула аэродинамику на передовую дизайна гоночных машин.
Когда все это происходило – в конце 1970-х, – я изучал аэродинамику в университете и надеялся однажды построить карьеру в Формуле-1 – спорте, который так внезапно раскрыл значение аэродинамики.
Стоит помнить, что в то время гоночные команды были очень маленькими – штат составлял 30 человек против восьми сотен, работающих сегодня в Red Bull. Конструкторы были в основном из числа инженеров-механиков, мало кто из них изучал аэронавтику. Но они решили сами разобраться, и аэродинамика развивалась случайным образом.
Это не критика. Отнюдь. Если бы я мог выбирать, в какой эпохе я хочу быть инженером, то выбрал бы эту. Потому что если вы взглянете на стартовую решетку начала 70-х, вы увидите, что все машины совершенно разные. Технический регламент тогда был маленьким, и у команд была огромная свобода, но относительно мало понимания того, как работает машина. И в первую очередь это связано с тем, что у них не было технологий, доступных нам сегодня. Они могли лишь мечтать о возможностях аэродинамических труб или современных симуляторов. А для нас это уже рутина.
Они были первопроходцами. Они пробовали новую геометрию подвески, которая бы не позволяла машине клевать носом на торможениях или задирать его на разгонах. Эта адаптируемая подвеска получилась мягкой и гибкой как шоколад. Кто-то придумывал великие идеи в душе, кто-то подолгу стоял перед чертежной доской, вглядываясь в космос. И все они получили всеобщее признание. Хотя большая часть этих идей почти сразу исчезала. Необычные были времена.
Из всех первопроходцев выделялся Колин Чепмен, основатель и босс Lotus. Он ближе всех к образу моего конструктора-героя.
Чепмен был одним из немногих, кто прежде изучал авиацию, и это ему очень помогло. Но у него была склонность начинать все заново, а не развивать имеющиеся успехи. Так, выиграв чемпионат с мотором Cosworth DFV в 1968-м – это был первый случай, когда машина с этим двигателем выигрывала титул, на следующий год Колин решил вложиться в идею полного привода. Дурацкая идея – автомобили оказались слишком тяжелыми, чтобы ехать быстро.
Рис. 4. Монокок со всеми его компонентами
В результате другой тупиковой ветви развития – проекта машины с газотурбинным двигателем – в 1970 году Lotus выступал в Формуле-1 на той же модели, которая гонялась еще в 1968-м. В середине 1970 года появился Lotus 72 – это была настоящая жемчужина, благодаря ей команда держалась на высоте вплоть до 1972-го. А затем наступила еще новая серия провалов. Только с Lotus 78, автомобилем с граунд-эффектом, они снова стали конкурентоспособными. И хотя эта машина так и не выиграла чемпионат, в следующем, 1978 году Lotus 79 равных не было.
Однако потом Lotus снова пошел не тем путем. Гордон Марри из Brabham придумал заменить рычажную подвеску тянущей, а Джон Барнард в McLaren ответил толкающей подвеской. Обе системы помогали автомобилям перерабатывать огромные нагрузки, создаваемые прижимной силой. Ответ Lotus представлял собой шасси с отдельной аэродинамической оболочкой, которая была соединена непосредственно с колесами и, минуя подвеску, передавала нагрузку прямо на колеса. Это так и не сработало и вскоре было запрещено.
Лично я с удовольствием познакомился бы с Чепменом. Он был удивительным человеком, настоящим новатором. Именно он поддерживал идею о том, что высокая мощность не так важна, как хорошая управляемость. У него был талант применять в Формуле-1 решения из других областей. Так, например, он известен тем, что первым сконструировал монокок. Теперь, вместо постройки шасси из стальных труб, вы могли сделать его из листов алюминия. Для Формулы-1 это была революция, но впервые эта идея была представлена в гонках на Jaguar D-Type в 1954 году. То же самое произошло и с идеей крепить двигатель прямо к шасси.
К сожалению, машина с граунд-эффектом оказалась последним успехом Чепмена. Вскоре после ее создания он связался с Джономом ДеЛореаном, проектировал его DeLorean, машину из фильма «Назад в будущее», а за этим последовали обвинения в сомнительных сделках, судебные разбирательства и смерть от сердечного приступа в 1982-м. Чепмену было всего 54 года.
Марио Андретти, пилот, выступавший на том самом Lotus с граунд-эффектом в год чемпионства, всегда утверждал, что Чепмен инсценировал свою смерть и сбежал от властей в Бразилию. Такое предположение было бы абсурдным, но не в случае с Чепменом.
Рис. 5. Технический чертеж из моего университетского проекта, иллюстрирующий 2D-разделы нижней формы крыла (venturi)
Тем временем в Саутгемптоне я заметил, что, хотя все команды Формулы-1 внедрили граунд-эффект (завершив эпоху сумасшедших идей и начало периода, в который дизайн болидов сойдется в одну общую форму), спорткары от них отставали.
Поэтому для своего дипломного проекта я выбрал исследование «Аэродинамика граунд-эффекта применительно к спортивному автомобилю».
