В то время как наддувные двигатели постепенно становятся основным направлением в автомобилестроении, производители мотоциклов проявляют к ним осторожность.
Можно выделить лишь два периода, когда «надутые» моторы пользовались популярностью. Первый из них пришелся на начало 80-х годов XX века, когда турбонаддув стал актуален. Второй – на конец 30-х, когда в моду вошли компрессоры.
Если обратиться к состоянию мотоспорта в 30-е годы прошлого века, то можно с удивлением заметить, насколько он отличается от современного. Спортивные мотоциклы того времени были совершенно иными, и это можно понять. Однако и сам формат мотогонок кардинально отличался от привычного нам! Вряд ли мы смогли бы узнать в тех соревнованиях то, что сейчас называется мотокроссом, эндуро или триалом. Разве что шоссейно-кольцевые гонки не претерпели значительных изменений. Но о современном «интернациональном котле» и речи не шло. То, что тогда считалось «международным уровнем», касалось лишь Европы, за пределами которой мотоспорт практически отсутствовал. Исключение составляли США, но в 30-е годы они оказались в полной изоляции, и даже технические регламенты были составлены так, чтобы не допускать на свои трассы европейскую технику.
Также стоит отметить уровень политизации спорта в то время. 30-е годы – это время расцвета тоталитарных режимов, и даже в демократических странах многие были очарованы идеалами как коммунизма, так и фашизма. В маленькой, но хитрой голове доктора Йозефа Геббельса возник план: привлечь больше сторонников по всему миру через спортивные достижения! Авто- и мотоспорт в этом плане играли важную роль. На разработку спортивной техники выделялись значительные средства. Большая часть этих средств поступила к концернам Daimler-Benz и Auto-Union, на которые были созданы знаменитые Silberpfeil, «серебряные стрелы». Но и мотоциклетные компании тоже получили свою долю.
Первым откликнулся на призыв партии концерн BMW. Его команда с начала своего существования активно участвовала в соревнованиях различного уровня. Наибольших успехов «баварские моторостроители» добились в рекордных заездах: в 1929 году они установили абсолютный мировой рекорд скорости – 216,75 км/ч. Этот рекорд был установлен на практически серийном 750-кубовом мотоцикле (с размерами 78х78), который был «разогнан» с помощью компрессора Zoller.
На выделенные средства баварцы в 1935 году создали совершенно новый 500-кубовый мотоцикл. Его двигатель, сохранив оппозитную компоновку, уже имел по два распредвала в каждой головке. За наддув отвечал тот же Zoller. Силовой агрегат был установлен в шасси нового поколения с трубчатой дуплексной рамой и передней телескопической вилкой (в 1937 году мотоцикл получил еще и свечную заднюю подвеску). В версии 1939 года этот мотоцикл развивал мощность 68 л.с., разгонялся до 225 км/ч и при этом весил всего 137 кг. Для «традиционной» пятисотки того времени – одноцилиндрового Norton – эти параметры составляли 50 л.с., 200 км/ч и 140 кг.
Другой немецкий концерн – DKW – также был готов выполнить партийное задание. Его специалисты начали работу над наддувными моторами еще в 20-х годах, но их двигатели имели совершенно иную конструкцию. Во-первых, они были двухтактными, во-вторых, с П-образными цилиндрами и двумя поршнями на цилиндр, в-третьих, с жидкостным охлаждением и, в-четвертых, с поршневыми компрессорами. Это особенно примечательно, так как разработкой этих уникальных моторов занимался Арнольд Цоллер – изобретатель одноименного компрессора. Поршневой компрессор был выбран, потому что он подает давление в нужный момент – на фазе впуска. Немецкие инженеры испытали множество вариантов: с компрессором в картере и в отдельном цилиндре, с непосредственным приводом от коленвала и через шестеренную передачу, с впуском топливной смеси в компрессор через лепестковые клапаны и через цилиндрический золотник… Но в конце 30-х они решили использовать проверенный Zoller и начали разработку новых компоновок: с Л-образными цилиндрами и противоположно движущимися поршнями с прямоточной продувкой.
Позже всех к выполнению партийного задания подключилась компания NSU. Ее специалисты разработали компрессорный гоночный мотоцикл в 1938 году. 350-кубовая машина имела двухцилиндровый рядный мотор с двумя верхними распредвалами, который выдавал 50 л.с. К сожалению, мотоцикл оказался тяжелым (155 кг) и ненадежным. А времени на его доработку уже не хватило…
Немецкое Wunderwaffe – «чудо-оружие»: BMW RS500 Type 255 образца 1939 года. Хотя эта машина и уступала лучшим одноцилиндровым «пятисоткам» в управляемости, она значительно превосходила их по мощности.
Двигатель BMW RS500. Верхние распредвалы приводились с помощью валов и конических шестерен. Компрессор Zoller – это оребренный цилиндр в передней части силового агрегата, от него идут длинные трубопроводы к задней части цилиндров.
Схема лопаточного компрессора Zoller. В цилиндрическом корпусе вращается несоосный барабан, в котором установлены лопатки, скользящие по поверхности неподвижного внутреннего цилиндра. Воздух, попадая в образованную лопатками и внутренней поверхностью корпуса полость, сжимается и выталкивается в нагнетательный трубопровод. Компрессоры такого типа обеспечивают постоянный поток горючей смеси, экономны при больших давлениях, но плохо переносят высокие обороты – из-за чего их привод часто снабжают понижающей передачей.
DKW ULD250 – самый успешный из гоночных двухтактных аппаратов компании; Эвальд Клюге выиграл на нем чемпионаты Европы 1938 и 1939 годов.
Схема двигателя DKW ULD250. Слева – поршневой компрессор с отдельным коленвалом, приводимым от основного через шестеренную передачу. Впуск в компрессор – через вращающийся цилиндрический золотник. Сам двигатель – с одним П-образным цилиндром и двумя поршнями – развивал мощность 30 л.с. и разгонял мотоцикл до 180 км/ч.
350-кубовый гоночный NSU, версия 1939 года – со свечной задней подвеской и 36-литровым бензобаком.
Двигатель NSU 350. Компрессор British Centric установлен за двигателем. Привод верхних распредвалов – отдельными валами и коническими шестернями.
Итальянский диктатор Бенито Муссолини не хотел отставать от своего «старшего брата» (которого в душе, конечно же, считал младшим – ведь фашизм возник именно на Апеннинах). Тем более что итальянцы имели чем ответить: в 1935 году компания Gilera приобрела многообещающий проект Rondine инженера Пьеро Таруффи. Это был первый гоночный мотоцикл, выполненный по схеме, ставшей стандартом не только для спортивной, но и для дорожной техники: с установленным поперечно рядным четырехцилиндровым двигателем. К этому добавлялся нагнетатель, жидкостное охлаждение, жесткая рама с широко расставленными трубами, маятниковая задняя подвеска с горизонтальными пружинами… Хотя машина и весила 175 кг, ее двигатель выдавал 75 л.с., разгоняя ее до 225 км/ч…
Moto Guzzi и Benelli поначалу устанавливали компрессоры на одноцилиндровые двигатели. Это создавало немалые трудности: компрессор подает давление постоянно, а одноцилиндровый двигатель забирает смесь только в момент открытия впускного клапана. Поэтому в промежутках давление во впускном тракте могло достигать опасных значений. В результате между компрессором и двигателем пришлось ввести ресивер. К сожалению, все эти сложности не оправдали себя.
Еще в 1931 году в Moto Guzzi разрабатывали четырехцилиндровую компрессорную «пятисотку», но сочли такой вариант слишком сложным и дорогим. Лишь в 1939 году конструкторы вернулись к теме наддува и разработали рядный трехцилиндровый 500-кубовый двигатель с двумя верхними распредвалами; его расчетная мощность составляла 80 л.с. К сожалению, война поставила на нем крест…
Опоздали и в Benelli. Их машина с 250-кубовым четырехцилиндровым двигателем и компрессором увидела свет в 1939 году. Двигатель выдавал 45 л.с. – в полтора раза больше, чем у DKW, – и обещал скорости «за 200».
А как обстояли дела у англичан? Неужели они безучастно наблюдали, как их прежнее превосходство ускользает? Нет, конечно! Хотя рассчитывать на помощь государства им не приходилось. Компания AJS построила свой супермотоцикл еще в 1936 году: 500-кубовый V4 с воздушным охлаждением. Компрессор Zoller позволил получить 51,5 л.с., но мотор постоянно страдал от перегрева. В 1939 году вышла новая модификация – с жидкостным охлаждением, форсированная до 55 л.с.
Британская компания Velocette готовила чрезвычайно многообещающий проект. Ее инженеры задумали использовать карданный привод, избавившись от нежелательных реакций, характерных для BMW. Для этого они создали силовую установку из двух отдельных одноцилиндровых агрегатов, соединенных шестернями и вращающихся в разные стороны. Распредвал – один для двух агрегатов – располагался вверху и приводился валом с коническими шестернями. Рев при работе мотора был настолько громким, что машина получила прозвище Roarer («ревун»). К августу 1939 года из 500-кубового мотора удалось выжать 54 л.с., мотоцикл разгонялся до 210 км/ч. Да, было бы интересно увидеть гонки 1940 года – когда британские компрессорные машины могли бы соперничать с немецкими и итальянскими, а также с NSU, Moto Guzzi и Benelli. К сожалению, история не знает сослагательного наклонения…
Два последних предвоенных чемпионата Европы — в 1938 и 1939 годах — наглядно продемонстрировали превосходство компрессорных моторов. В те времена ещё не существовало чемпионата мира по мотогонкам (он появился лишь в 1949 году), а европейский чемпионат начинал свою историю в 1924 году по достаточно необычным правилам: победитель превращался в «европейского чемпиона» после успеха в одном из местных Гран-при, проходивших по очереди. В таких условиях преимущество домашней трассы зачастую оказывалось решающим фактором. Так, например, в 1933 году титул чемпиона Европы и победа на Гран-при Швеции достались малоизвестному шведскому гонщику Гуннару Калену, выступавшему на мотоцикле Husqvarna, не отличавшемся особой международной известностью.
Однако к 1938 году европейские мотогонки уже окончательно созрели для внедрения комплексной системы многоэтапных соревнований. Восьмиэтапный чемпионат стартовал с знаменитого Tourist Trophy на острове Мэн. На домашней трассе англичане ещё смогли подтвердить своё превосходство в классах 500 и 350 куб. см, однако в категории 250 куб. см победу одержал немец Эвальд Клюге, выступавший на двухтактном компрессорном DKW. После победы в пяти этапах он стал чемпионов Европы за этот год, а его товарищи по команде заняли 2-е и 3-е места. В классе 500 куб. см первенство выиграл немец Георг «Шорш» Майер, выступавший на BMW — с минимальным отрывом всего в четыре очка от британца Гарольда Даниэля, выступавшего на Norton. Лишь в категории 350 куб. см победу удержал представитель «старой школы» — Тед Меллорз на Velocette, показав убедительное двукратное преимущество над вторым — Уайтом на Norton.
Сезон 1939 года вновь стартовал с победы на Tourist Trophy: на эту гонку немецкая команда BMW выставила Майера, а его товарищ по команде Джок Вест завоевал серебро. Практика использования компрессорных мотоциклов в этот период выглядела вполне успешно, несмотря на слабую игру британских инженеров: Майер занял 11-е место, а Вест — 13-е. В жизни Майера грозовые тучи надвигались, он получил серьёзную травму, упав во время Гран-при Швеции, что лишило его возможности защитить чемпионский титул. Это открыло дорогу для другого гонщика — итальянца Дарио Серафини на компрессорной Gilera, который уверенно закрепился за вершиной. Хотя в классах 250 и 350 куб. см на трассе Tourist Trophy удача отвернулась от DKW, в целом команда обеспечила себе европейские титулы: в категории «четвертинки» вновь победил Эвальд Клюге, а в классе 350 куб. см — Хайнер Флайшман.
С началом послевоенного периода гонщики вновь извлекли из своих скрытых запасов компрессорные и безнаддувные мотоциклы. Компания AJS даже приступила к созданию нового гоночного образца с горизонтальной рядной «наддутой» двойкой, которая, кстати, смогла одержать одну победу в 1946 году на гонках в Бельгии. Весной 1946 года Международная автомобильная федерация (ФИМ) приняла решение полностью запретить применение наддува в шоссейных кольцевых гонках. Основной аргумент состоял в том, что использование компрессоров слишком сильно раздвигает границы между серийными и гоночными мотоциклами, затрудняя их развитие и внедрение в массовое производство. Эта мера породила множество вопросов: каким бы мог быть дальнейшее развитие мототехники, если бы этот запрет не был введён? Возможно, в будущем мы увидели бы широкое распространение наддувных моторов в серийных мотоциклах, и на дорогах появились бы 200-сильные 500-кубовые спортбайки.
После 1946 года единственными, кто продолжал использовать компрессорные мотоциклы для гонок, остались Германия — временно изгнанная из международных соревнований страна — и Советский Союз. Последняя страна не только получила все технические документации завода DKW, оказавшегося в её окружении, но и привлекла в свою команду специалистов этого производства. Именно они в конце сороковых годов создали в КБ №10 уникальный мотоцикл ГК-1 на едином цилиндре с противоположными поршнями, прямоточной системой продувки и компрессором Zoller. В это же время в Серпуховском ЦКЭБ велась работа над гоночными мотоциклами серии «С» с Л-образным цилиндром и ротативным компрессором. В Ижевске разрабатывали моторы со поршневым компрессором, размещённым в картере. Однако после вступления Германии (в 1951 году) и СССР (в 1956 году) в ФИМ все эти разработки утратили свою актуальность и были закрыты.
«Последним ударом» эпохи компрессорных моторов стал абсолютный мировой рекорд скорости на мотоцикле — 337,89 км/ч, установленный в 1956 году гонщиком Вильгельмом Херцем на NSU Delphin III. Этот 500-кубовый аппарат, оснащённый двигателем мощностью около 110 лошадиных сил, конструктивно восходил к гоночному NSU 350 времен довоенной эпохи.
Данный обзор завершает серию статей о применении наддува в мототехнике, начатую в «Мото» №9 за 2010 год. Но тема остаётся актуальной и живой, ведь интерес
Влияние компрессоров на производительность мотоциклов
Компрессоры значительно увеличивают мощность двигателей, позволяя им работать на более высоких оборотах. Это достигается за счет повышения плотности воздуха, что приводит к более эффективному сгоранию топлива. Например, использование нагнетателя может увеличить мощность на 30-50% по сравнению с атмосферными двигателями.
Современные модели мотоциклов, оснащенные компрессорами, демонстрируют улучшенные характеристики разгона и максимальной скорости. В частности, такие устройства позволяют достичь более высоких значений крутящего момента на низких оборотах, что особенно важно для спортивных моделей, где требуется быстрая реакция на действия гонщика.
При выборе компрессора важно учитывать его тип. Роторные и центробежные модели имеют свои преимущества. Роторные компрессоры обеспечивают стабильную подачу воздуха на низких оборотах, в то время как центробежные лучше подходят для высоких оборотов, что делает их идеальными для соревнований.
Также стоит обратить внимание на настройку системы впуска и выпуска. Оптимизация этих компонентов в сочетании с компрессором может привести к значительному увеличению производительности. Например, установка высокопроизводительных фильтров и выпускных систем позволяет улучшить поток воздуха, что в свою очередь повышает эффективность работы двигателя.
Необходимо учитывать и возможные недостатки. Установка компрессора может привести к увеличению нагрузки на двигатель, что требует более тщательного обслуживания и использования качественных материалов. Рекомендуется регулярно проверять состояние системы охлаждения и смазки, чтобы избежать перегрева и износа.
Будущее наддува: инновации и тенденции в гоночных мотоциклах
В последние годы наблюдается рост интереса к электрическим и гибридным системам. Интеграция электродвигателей с традиционными ДВС позволяет не только повысить общую мощность, но и улучшить отклик на газ. Такие решения уже применяются в некоторых моделях, что открывает новые возможности для гонщиков.
Системы управления двигателем становятся все более сложными и адаптивными. Использование алгоритмов машинного обучения позволяет оптимизировать работу наддува в реальном времени, учитывая условия трассы и стиль вождения. Это обеспечивает максимальную производительность и эффективность.
Материалы, используемые в конструкции двигателей и наддувных систем, также претерпевают изменения. Легкие сплавы и композиты позволяют снизить вес, что критично для динамики. Новые технологии обработки и производства деталей обеспечивают высокую прочность и устойчивость к перегреву.
Важным аспектом является также развитие систем охлаждения. Эффективные радиаторы и системы жидкостного охлаждения помогают поддерживать оптимальную температуру, что позволяет избежать перегрева и продлить срок службы компонентов.
В будущем можно ожидать появления более совершенных систем наддува, которые будут интегрированы с другими технологиями, такими как системы рекуперации энергии. Это позволит не только повысить мощность, но и улучшить экономичность, что станет важным фактором в условиях растущих требований к экологии.
Таким образом, инновации в области повышения мощности двигателей открывают новые перспективы для мотоспорта, позволяя гонщикам достигать невиданных ранее результатов и обеспечивая зрелищность соревнований.
