Черная магия
Взять
большой клубок тонких и легких, словно паутина, нейлоновых нитей, сплести их
особенным образом в прочнейшие жгуты, перекрестив четырежды, да чтобы каждый
слой отделен был от соседнего. В огромный чан со стирен-бутадиеном добавить по
мере надобности угольную пыль, обыкновенный воск, различные масла, окись цинка,
серу, вулканизаторы, катализаторы, замедлители. Дать закипеть и варить до
готовности. Полученной смесью с величайшей осторожностью залить нейлоновые
жгуты. И смиренно молиться, чтобы все прошло удачно, ибо гарантировать
благополучный исход, похоже, может только удачное расположение звезд на небе...
Так
в самых общих чертах выглядит рецепт изготовления гоночной шины - части
автомобиля настолько же важной, насколько и загадочной.
С
ПОСИЛЬНОЙ ПОМОЩЬЮ СВОИХ ПОДРУГ
Казалось бы, если у вас нашлись деньги
на целый автомобиль, достать к нему покрышки особого труда не составит. Но так
было далеко не всегда. К примеру, после Второй мировой войны в разрушенной
Европе любая мелочь стала дефицитом, а уж специальная гоночная резина считалась
настоящей редкостью. Изголодавшиеся по состязаниям пилоты, - а в большинстве
своем это были одиночки- «частники» или члены небольших малобюджетных «конюшен»
- чтобы выйти на старт, пускались во все тяжкие.
Ветераны 40-х - начала 50-х до
сих пор вспоминают, как обменивали на подержанные покрышки талоны на бензин и
вино, отдавали самые нужные запчасти и даже - увы, было, было! - делились
благосклонностью своих подруг. Лучшими же из новых шин в только что начавшемся
чемпионате мира Формулы-1 считались итальянские Pirelli - они, как говорили, «привозили»
по секунде на крут английским Dunlop и бельгийским Englebert. Но миланский концерн никому не
давал своей продукции даром - даже лучшим командам, как Alfa Corse и Scuderia
Ferrari. Лишь за победы в Гран При полагались скидки. В результате, не только
бедняки-«частники», но и многие относительно богатые «конюшни» старались
воспользоваться услугами конкурентов итальянской фирмы, предлагавших различные
скидки и даже бесплатные поставки.
При этом конструкция покрышек
оставалась одинаковой. Каркас из нескольких слоев хлопчатобумажных нитей
покрывался смесями из натурального каучука. Высокие и тонкие (ширина протектора
шины Dunlop R1
образца 1948 года - 124 мм), они были очень тяжелыми (свыше 17 кг) и жесткими. А чтобы добиться устойчивости
таких высокопрофильных покрышек в поворотах, приходилось накачивать их до 3,9
атм.
Главным врагом таких шин стала
внутренняя теплота. Так как гоночные покрышки испытывают огромные вертикальные
и боковые нагрузки на высоких скоростях, их внутренняя деформация становится
критической. Скажем, по расчетам английских специалистов, колесо «2,5-литровой»
Формулы-1, вступившей в действие в 1954 году, внешним диаметром 685,8 мм (27
дюймов), совершало 466 оборотов на 1 км дистанции. Значит, 466 раз резина
прогибалась в определенном
месте. На скорости 250 км/ч это 32 цикла прогиба в секунду! А каждое действие и
противодействие рождает внутреннее - и потенциально разрушительное - тепло. При
нагревании же до 120 0С прочность хлопчатобумажного корда
уменьшается на 30-35%.
До войны с нагревом пытались бороться,
так сказать, экстенсивным путем - увеличивая наружный диаметр и уменьшая тем
самым число циклов прогиба. Так на самых скоростных и жарких трассах появились
19-дюймовые колеса, внешний диаметр которых доходил почти до 80 см. В 50-е годы
инженеры пошли по интенсивному пути, заинтересовавшись материалами, из которых
изготовлена покрышка.
«ДАЖЕ
ЕСЛИ БУДЕТ ШИНА ИЗ НЕЙЛОНА...»
Отвести тепло от вращающейся
покрышки можно уменьшив толщину протектора и боковин, сократив количество слоев
корда. Но тогда не выдержат хлопчатобумажные нити. Ответом стала покрышка
Dunlop R5 1958 года с кордом из нейлоновых нитей.
Новый материал оказался настоящим
подарком богов. Во-первых, он был намного легче хлопчатобумажных нитей. Только
на нейлоне каждая R5 экономила почти килограмм, а всего была на 5,5 кг легче
своей предшественницы R3 1955 года. Крайне важно, что экономия эта достигалась
в нужном месте, - снижение неподрессоренных масс улучшало управляемость
автомобиля.
Во-вторых, при меньшей (примерно
на 40%) толщине прочность полиамидных нитей в два раза выше. А значит, можно
сократить количество слоев корда и эти последние сделать тоньше. В результате
удалось не только сократить толщину покрышки, улучшив температурный режим
колеса и повысив тем самым его живучесть, но и снизить высоту боковин (шины
стали более широкопрофильными), увеличивая пятно контакта - а значит, сцепление
с дорогой - на 15%. Давление в шине можно было значительно снизить, и протектор
гораздо плотнее прижать к асфальту.
Общий эффект получился
потрясающим - несмотря на падение мощности двигателей Ф-1 (в 1958 году
спиртовое топливо заменили авиационным бензином) скорости прохождения крута
выросли. Успех Dunlop означал конец эры Pirelli - самые быстрые покрышки 50-х,
выигравшие чемпионаты мира 1950-1953 годов, частично 1954 и 1957 годов, сошли
со сцены. Законодателями мод, а вскоре и монополистами в Ф-1 стали инженеры
Dunlop, быстро заткнувшие за пояс коллег из Continental, Englebert, Firestone и Goodyear.
Но и оставшись в одиночестве,
англичане не успокоились. В 1962 году на модели R6 появились синтетические
каучуки. Стирен-бутадиен (SBR) легко и прочно соединялся с материалами каркаса,
обладал повышенной прочностью к истиранию. В результате удалось еще сблизить
слои корда, облегчить шину, уменьшить высоту боковин, увеличить пятно контакта,
снизить давление. Время прохождения круга сократилось на 1%.
Параллельно с химиками вели
интенсивные исследования и инженеры-конструкторы. Чтобы определить оптимальные
размеры и форму покрышек, они еще в начале 60-х годов использовали компьютеры.
Так в 1964 году появились широченные «пончики», как их тут же окрестили
завсегдатаи паддоков, - низкопрофильные шины с шириной протектора 13 дюймов
(330 мм). Но тут на сцену Ф-1 вышел американский шинный гигант Goodyear.
СВЕРХМЯГКИЕ
СЛИКИ И «ШИНЫ-ПРУЖИНЫ»
 «Ты не поверишь, - сказал осенью
1963 года знаменитый конструктор гоночных Lotus Колин Чэпмен одному из английских
журналистов, - но одного комплекта резины Кларку хватило на четыре Гран При,
включая все тренировки!»
Да, было такое время в Формуле-1,
когда пилоту не особенно приходилось беспокоиться о шинах. Ведь в 1961-1965
годах покрышки, установленные на 1,5-литровых машинах весом 545 кг,
использовались два часа на скорости в 265 км/ч. И те же шины стояли на
900-килограммовых спортпрототипах, в течение суток утюживших трассу в Ле-Мане
на 290 км/ч. Но в 1966 году моторы Ф-1 стали мощнее, автомобили - тяжелее и
быстрее, а в чемпионате мира с приходом американцев из «шинного города» Акрон в
штате Огайо - Firestone и Goodyear - началась настоящая шинная война.
Соревнование трех
научно-исследовательских центров привело к тому, что резиновые смеси
становились все мягче, протектор и боковины - все тоньше, покрышки стали
бескамерными, вероятность их разрушения возросла многократно. В конце сезона-70
Dunlop не выдержал конкуренции и объявил, что уходит в менее дорогостоящие виды
гонок. А в следующем году в Формуле-1 появились шины без рисунка протектора -
так называемые слики.
Новинка увеличивала пятно
контакта колеса с дорогой и одновременно снижала температуру, - ибо выяснилось,
что отдельные шашечки протектора, вибрируя и как бы «извиваясь», нагревались
сильнее. Стерев рисунок, стало возможным использовать еще более мягкие смеси
без серьезной опасности перегрева и разрушения протектора.
Тогда же специалисты Firestone
предложили сверхнизкопрофильные шины, снизив высоту боковин до минимума. Но
вскоре выяснилось, что американцы ошиблись, - сильнейшая вибрация сводила на
нет все теоретические преимущества такой конструкции. Goodyear же наоборот -
вдруг увеличил высоту боковин!
Такое решение словно бы
зачеркивало все, к чему стремились конструкторы шин на протяжении четверти
века. Ведь в повороте на такую покрышку с высокой, тонкой и мягкой боковиной
действует огромное боковое ускорение, которое подминает шину под обод. Но
американские инженеры взяли на вооружение опыт состязания дрегстеров - гонок на
ускорение. Там мягкие и высокие боковины использовались в качестве своеобразной
пружины, раскручивающейся в процессе ускорения.
Да, у новых «дрегстерных»
покрышек были проблемы с боковой устойчивостью, их борта действительно
подминались в поворотах. Но чем большим удавалось сделать внешний диаметр, тем
мягче смесь можно было использовать - скорость вращения меньше, требования к
прочности протектора - ниже. Так что «шины-пружины» очень эффективно
разогревались до рабочей температуры и обладали невероятным сцеплением на
выходе из поворотов.
РАДИАЛЬНЫЕ
ШИНЫ, КОТОРЫЕ НЕ БЫЛИ РАДИАЛЬНЫМИ
До сих пор каркас всех гоночных
покрышек имел так называемую диагональную конструкцию, - слои корда
располагались под углом к продольной оси колеса. Считалось, что именно такая
схема наиболее приемлема для гоночного автомобиля, создателям которого не
приходится думать о комфортабельности езды и уровне шума. Между тем в серийных
легковушках 70-х годов вовсю использовались радиальные шины, в которых нити
корда проходили перпендикулярно продольной оси.
В 1977 году французский концерн
Michelin предоставил такие покрышки сначала команде Renault, а затем и Ferrari.
Как сообщалось, протектор радиальных шин меньше прогибался под нагрузкой, а
боковины были гораздо мягче - отсюда лучшее сцепление при ускорении и
торможении и большая устойчивость на прямых.
 Впрочем, скорее всего французы
называли свою покрышку радиальной ради рекламы дорожных шин. На самом же деле,
нейлоновые нити располагались в ней под углом 230 к протектору, хотя
сверху и перекрывались настоящим радиальным металлическим кордом. Так что такую
конструкцию по всем правилам автомобильной теории можно назвать «диагонально-опоясанной».
Однако служба безопасности Michelin была столь бдительна, что утверждать что бы
то ни было с полной уверенностью не представляется возможным.
С тех пор, между прочим,
закончилась эпоха, когда шинные инженеры прилюдно хвастались своими успехами, подробно
рассказывая о конструкции и химическом составе гоночных шин. Как и в двигателестроении
Формулы-1, в производстве покрышек наступило время секретов и тайн.
Не только конструкцию, но и
состав резиновой смеси каждый производитель хранит как зеницу ока. Ведь верно
смешав хорошо известные ингредиенты, можно заставить колесо буквально прилипать
к трассе.
Правда, такая шина крайне
недолговечна. И не потому, что подобно пластилину, липнет к асфальту.
Разогреваясь во время гонки (оптимальная рабочая температура лежит в пределах
100 0С, под действием химических реакций, которые еще более повышают
температуру (выше 1200), смесь как бы «закипает», начинает
пузыриться, и, в конце концов, резина разламывается на куски.
РЕЗИНОВЫЙ
ПОКЕР
Значит, изготовить быструю и прочную
покрышку невозможно? Ответом стали шины разной твердости. Сверхмягкие и
супербыстрые выдерживают всего пару-тройку кругов и нужны для квалификации.
Самые твердые «бегут» медленнее, зато выдержать могут всю дистанцию.
Промежуточные же разновидности используют в зависимости от характера трассы.
Вот где необходимы интуиция и мастерство пилота, опыт команды, накопленный ее
инженерами за многие сезоны. Какой асфальт - свежий или старый, сколько
поворотов, какова длина прямых и температура воздуха? Есть даже такие трассы,
Хунгароринг, к примеру, где целесообразно на правые колеса установить покрышки
помягче. Ибо большинство поворотов венгерского кольца - правые, левые шины
проходят в них больший путь, и, значит, должны быть долговечнее.
А почему бы вместо одного
комплекта твердых и долговечных покрышек не использовать два, а то и три, и
четыре мягких и быстрых? И с начала 80-х годов смена колес в ходе гонки стала
обычным делом.
От слаженности действий механиков
в боксах очень часто зависит судьба Гран При. И все же главную роль здесь
играет мастерство пилота. Успехи Михаэля Шумахера в 1994 и 1995 годах на не
слишком, казалось бы, быстром Benetton, часто объясняли тем, что немец
изумительно выбирает тактику ведения борьбы, обходя соперников в боксах. Но вот
что удивительно - Михаэль останавливался дважды, когда его противники заезжали
на замену резины лишь раз, и выигрывал. Через пару недель пилоты Williams и
Ferrari копировали тактику победителя, а он... выбирал одну дозаправку и вновь
выигрывал!
 Что это - феноменальное везение?
Нерадивость механиков проигравших и отменная выучка их коллег из Benetton? Ни
то, ни другое. «Да что вы, в самом деле! - в сердцах бросил после очередного поражения
технический директор Williams Патрик Хед, которого Дэмон Хилл обвинил в выборе
неверной тактики. - С таким пилотом, как Шумахер, можно останавливаться в
боксах сколько угодно, и все равно выиграешь. Секрет в его голове и руках…»
Итак, мало выбрать два или больше
комплектов нужной твердости. Необходимо чувствовать шины, как собственные
пальцы. Не догадываться, а наверняка знать, в каком состоянии находятся
покрышки, можно ли прибавить «газу» или такой маневр окажется для них
смертельным.
К примеру, передние покрышки «формулы»
обычно накачивают до 1,4-1,7, задние - 1,2-1,3 атмосферы. С ростом температуры
давление может возрасти еще на 0,7 атмосферы. Пилот же экстра-класса может (и
должен!) определить падение давления в одной из шин с точностью в пять сотых
атмосферы!
А ведь мы еще ни слова не сказали
о так называемой «дождевой» резине. Вот уж где определить необходимый рисунок и
твердость не проще, чем найти философский камень!
ПОКРЫШКИ
ДЛЯ МОКРОГО ДЕЛА
Хотя рисунку протектора гоночных
шин издавна уделялось большое внимание, поиски оптимальной схемы в первые годы
существования чемпионата мира велись, по существу, вслепую. Dunlop гордился «ромбиками»
своей R1, Englebert еще в 30-е годы разработал для Scuderia Ferrari специальный
рисунок, Continental рекламировала «квадратные плечи2 своих покрышек -
считалось, что заходящий на боковины рисунок обеспечивает лучшую боковую
устойчивость в поворотах.
Тем не менее, только в 1956 году
появилась первая по-настоящему специализированная шина Dunlop R4,
предназначенная для езды по мокрым трассам. По сравнению с «сухой» R3 высоту ее
боковины уменьшили и снизили до 3,2 атмосферы давление.
Чем шире становились шины, тем
опаснее на них было ездить в дождь. Не только из-за увеличившихся скоростей:
возросшее пятно контакта означало одновременно снижение давления - вместо того,
чтобы «продавливать» воду до асфальта, колесо всплывало на ней. Это так
называемое аквапланирование - серьезнейший бич широкопрофильных гоночных шин.
Потеряв сцепление с дорогой, гоночный автомобиль становится абсолютно
беспомощным.
Трудность еще и в том, что дождь
редко льет всю гонку. Чаще всего он либо начинается в ходе состязаний, либо
пугает пилотов перед стартом. И тогда выбор резины становится критически
важным. Ведь существует несколько разных рисунков протектора - от самого «изрезанного»,
который способен впитать и выбросить с дороги в воздух 90 литров воды в
секунду, до редких поперечных канавок, что нарезают вручную. И в зависимости от
интенсивности дождя пилоты выбирают один из них, рискуя порой в самый ливень
заехать в боксы и обуть «полусухую» резину. Прекратись в этот момент дождь и
выгляни солнце, - смельчак получит шанс намного обойти конкурентов. Если,
конечно, не вылетит с трассы в первом же повороте, ведь дорожка все еще
скользкая, как каток.
Впрочем, помимо небесной
канцелярии отравить жизнь пилотов Ф-1 стремится и земная - в лице чиновников
Международной федерации. В своем фанатичном стремлении сделать гонки Формулы-1
более зрелищными, они ежегодно придумывают все новые технические ограничения. И
шины, разумеется, не обходят стороной.
СЛИКИ
ВНЕ ЗАКОНА
Сначала число покрышек на каждый
Гран При ограничили девятью комплектами «сухой» и семью – «мокрой» резины.
Потом обязали пилотов до полудня в субботу выбрать конкретный тип резины,
который они будут использовать в квалификации и гонке. И наконец, придумали
нечто невероятное - запретили слики.
FIA постановила нарезать на слики
продольные канавки, чтобы уменьшить пятно контакта с покрытием и соответственно
снизить скорость. Предполагалось, что машины будут входить в поворот на меньшей
скорости и количество обгонов возрастет.
Почти все пилоты чемпионата мира,
все конструкторы, большинство управляющих гоночными командами резко возражали
против такого решения. Автомобили, говорили они, станут нервными,
непредсказуемыми, опасными. Но главное - обгонять станет еще труднее! «Мы
опасаемся, что новые правила приведут к большему напряжению боковин покрышки, -
говорил представитель Goodyear в Ф-1 Лео Мель. - И увеличат вероятность аварий.
Какая же это будет реклама для шинной фирмы?» И компания Goodyear, чьи покрышки
выиграли более 350 Гран При, осенью прошлого года оставила чемпионат мира.
 Но для FIA уход американцев не
послужил уроком. Наоборот, с нынешнего сезона число канавок на передних колесах
увеличено с трех до четырех. И обсуждается проект внедрения поперечных
бороздок. «Сказать по правде, - признался пилот Ferrari Эдди Ирвайн, - слики с
канавками - это смешно. И выглядят просто глупо». Абсурдность подобных новшеств
очевидна. Хотя бы потому, что глубину канавок после финиша необходимо измерять
(шина же не должна превратиться в слик, это запрещено!). А кто гарантирует, что
при экстренном торможении резина не сотрется на 5-7 миллиметров? И тогда
гонщика можно будет дисквалифицировать. Именно это и нужно чиновникам,
управляющим Формулой-1. В случае подавляющего преимущества одной из команд или
одного из пилотов, с помощью дисквалификации можно вернуть интригу в
поскучневший чемпионат. Как это было, к примеру, в 1994 году.
Но шинным инженерам к трудностям
и ограничениям не привыкать. Тем более, когда речь идет о конструкции покрышки
для Формулы-1. Ведь в отличие от многих других компонентов автомобиля, именно в
этой области они почти всегда шли впереди своих коллег, работавших над «обувкой»
для серийных машин. Так что, если и справедливо давнее высказывание о том, что «гонки
улучшают породу автомобиля», то к шинам оно относится прежде всего.
| 
