Спорткары из МАДИ: как строились советские «формулы»

Во времена СССР Московский автодорожный институт создал целый ряд уникальных «формульных» болидов. Расскажем, как отечественным конструкторам удавалось буквально «на коленке» строить гоночные машины, не уступавшие лучшим зарубежным аналогам

В середине и конце 1970-х в Советском Союзе развитие кольцевых автомобильных гонок, особенно в классе «формул», шло достаточно активно. Таллинский опытный авторемонтный завод серийно выпускал «Эстонии», которые нередко служили базой для эксклюзивных конструкций. Как правило, во главу угла ставился спортивный результат, но были люди, интересы которых не ограничивались «голами, очками и секундами». И в первую очередь мы имеем в виду сотрудников Лаборатории спортивных автомобилей МАДИ. Возможно, именно по этой причине талантливый гонщик Станислав Гесс де Кальве, возглавлявший работу Конструкторско-экспериментальной группы лаборатории, так и не стал чемпионом СССР – его в большей степени интересовал сам процесс оптимизации конструкции гоночного автомобиля. Впрочем, эту позицию полностью разделяли и единомышленники Станислава. Вот что говорит Игорь Ермилин, который в 23 года, еще не защитив диплома МАМИ, уже работал главным конструктором экспериментальной группы ЛСА МАДИ: «Чисто спортивные результаты, такие, как очки, набранные в чемпионате, меня не очень интересовали. Главным для меня было то, что мы проводили большие объемы исследовательских работ, собирали очень интересную статистику. И в результате в стенах лаборатории рождались передовые решения, которые были на уровне разработок мирового автоспорта!» В то же время это не были оторванные от жизни конструкции – все работы велись в рамках технических регламентов Федерации автомобильного спорта СССР. 

Задняя подвеска МАДИ-0113. Хорошо видны установленные непосредственно на КП дисковые тормоза и цепи, передававшие нагрузку на упругие элементы. «Вытягиваясь, цепь сжимала резиновые шайбы, а так как у резины очень хороший гистерезис, то колебания подвески быстро гасились, – рассказывает Игорь Ермилин. – И это решение стало началом работы над более перспективной конструкцией – тросовой подвеской».

Так, в 1976 году в Лаборатории спортивных автомобилей начались работы над гоночным автомобилем Формулы «Восток». За основу модели МАДИ 0113 (01 – порядковый номер разработанных КЭГ автомобилей, 13 – объем двигателя 1,3 литра) была взята «Эстония-18», которая подверглась серьезной переработке. Что касается рамы, то ключевым вопросом стала жесткость и безопасность конструкции. Уже тогда конструкторы МАДИ обратили внимание на необходимость элементов, обеспечивающих дополнительную защиту 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.

Испытания проводились в различных аэродинамических конфигурациях: как без крыльев…

…так и с различными вариантами «оперения».

На данной версии установлен передний обтекатель Владислава Барковского.

Что касается самих испытаний, то они были не только многочисленными и позволяли собрать и обработать большой объем статистических материалов, но и проходили в весьма жестких условиях. «В задней подвеске автомобиля мы использовали амортизаторы от ЗАЗ-968, которые были выкрашены в красный цвет. И все те, кто был впечатлен тем, как едет этот автомобиль, понимающе качали головами: «Еще бы, ведь они 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».

И действительно, возможности машин МАДИ впечатляли. Если в автомобиле ничего не ломалось, Станислав Гесс де Кальве зачастую и с «поула» стартовал, и в гонке лидировал. В 1977 году в ЛСА МАДИ начали работу с Центральным конструкторско-технологическим бюро ДОСААФ, на производственной базе которого – ленинградском объединении «Патриот» предполагался серийный выпуск автомобилей этой конструкции.

А была ли реальная возможность прервать монополию эстонского ТОАРЗ, выпускавшего «Эстонии», и наладить выпуск «формул» МАДИ хотя бы небольшими сериями? «Всерьез подобное развитие событий не рассматривалось, – говорит Игорь Ермилин. – Во-первых, машины планировалось делать только для сборной. А во-вторых, мы слишком широко шагнули – это была машина в совершенно новом качестве, и подобного опыта в советском автоспорте просто еще не было… Есть скрипки, сделанные серийно, а есть скрипки работы Страдивари…». Был и еще один рассказ Ермилина, связанный с более поздней историей, но подтверждающий «штучность» разработок ЛСА МАДИ: «Приехали с нашей новой версией машины на гонку в Киев, и в тренировках выяснилось, что автомобиль перестал держать дорогу. Причем не помогают никакие настройки подвески. Мчимся в Таллин, но там, на аэродроме, этот эффект проявляется еще острее. Что только ни делали – эффект нулевой. Шаг отчаяния – сливаем жидкость из полностью (!) самодельных газонаполненных амортизаторов. Машина просто ожила. Вернулись в ЛСА, взяли стандартные амортизаторы Bilstein. Я засел за теорию, рассчитал характеристики, спроектировал, и в лаборатории изготовили стенд для гоночных амортизаторов, на котором потом Влад Доронин настраивал амортизаторы для многих гонщиков. Еще пример. 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 мы 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».

А модернизация Формулы «Восток» «от МАДИ» продолжалась, и почти на каждую гонку автомобиль привозили с новыми элементами и доработками. В том числе и глобальными.

Это версия МАДИ-0213 образца 1978 года. Центральное крыло большого размера, состоящее из двух частей, установлено в районе центра тяжести автомобиля. На переднем спойлере и в задней части кузова – обтекатели колес. На боковых элементах автомобиля и в нижней части переднего спойлера появились шторки – в ЛСА МАДИ начали работу над «бокс-эффектом». Изменилась и форма воздухозаборников.

Для повышения жесткости на кручение трубчатая рама была дополнена алюминиевыми сэндвич-панелями.

Но самым важным в этой версии стало использование тросовой подвески как на передних, так и на задних колесах. На снимке видно, что все упругие элементы передней подвески спрятаны под обтекателем. Усилие на упругие элементы передается с помощью тросов, перекинутых через ролики, снабженные эксцентриками. При движении автомобиля длина плеча тросов меняется, обеспечивая тем самым оптимальную жесткость подвески в конкретный момент. Кроме того, и передняя, и задняя пружины-амортизаторы имели возможность изначальной, причем достаточно существенной, регулировки. В конструкции использовались не только передний и задний стабилизаторы поперечной устойчивости, но и продольный стабилизатор. «Уже тогда мы интуитивно понимали, что для достижения аэродинамической стабильности автомобиля нужно обеспечить стабильное положение самого кузова, – поясняет Игорь Ермилин. – Исходя из этого, мы и могли добиваться высокой аэродинамической эффективности наших машин.

В версии МАДИ 2013.01 продолжались работы с тросовой подвеской. При этом автомобиль снабжен более привычным «аэродинамическим вооружением». Вот что рассказывает об испытаниях тросовой подвески Игорь Ермилин: «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».

Но тогда возникает естественный вопрос: почему тросовая подвеска не получила массового применения, и автомобили с подобным решением не получили дальнейшего развития? «Действительно, тросовая подвеска давала большое преимущество, но с точки зрения эксплуатации была проблематична, – объясняет Ермилин. – Дело в том, что трассы того времени были достаточно грязными, и песок, попадавший между алюминиевым роликом и тросом, быстро изнашивал последний».

«Пилотам, которые попробовали этот автомобиль, а среди них были и ведущие гонщики, такие как Томас Напа, Элмо Сальм, Александр Медведченко, машина понравилась. Да, она требовала совершенствования, и мы в этом направлении работали, проводили много исследований», – говорит Игорь Ермилин.

Большой объем испытаний проводился и в аэродинамической трубе.

Первое исполнение МАДИ 0313 – совместно с ЦКТБ ДОСААФ в конце 1979 г. Граунд-эффект.

А вот этот автомобиль с индексом МАДИ 0313.01 (1980 г.) готовился для сборной СССР и отличался совершенно новыми аэродинамическими решениями. Впереди установлено крыло увеличенных размеров, аэродинамическую эффективность в задней части автомобиля вместо крыла обеспечивал диффузор.

МАДИ 0313.01 готовилась для сборной, и первым ее опробовал Александр Медведченко. Он и Томас Напа на МАДИ 0213.01 стартовали на этапе Кубка Дружбы в немецком Шляйце. Опыт был не очень удачным. У 0213 перед погрузкой было повреждено переднее антикрыло, которое не очень хорошо восстановили, а 0313 выехала практически со стапеля. Настроить новые машины на скоростную трассу в Шляйце механики сборной не смогли. Машины требовали доводочных работ, испытаний, настроек, и в ЦКТБ ДОСААФ этот проект заморозили. Кроме того, к тому времени многое поменялось, в том числе и в системе финансирования как ЦКТБ, так и сборной СССР. Да и появились и достаточно конкурентоспособные автомобили «Эстония-21». А для инженеров по-прежнему самым интересным оставались исследования. Но это уже не было связано ни с производством, ни со сборной, ни с каким-либо бизнесом.