BMW V10. Мощность без славы

Альянс BMW и Williams выглядел многообещающе и поначалу всё шло по плану: в Мюнхене создали самый мощный двигатель Формулы-1 эры ревущих V10, коллектив сэра Фрэнка освежил в памяти вкус победного шампанского. Однако, конечная цель в виде триумфа в Чемпионате мира так и не была достигнута.

Первое пришествие BMW в мир Формулы-1 состоялось в начале 80-х. 1,5-литровый 4-цилиндровый двигатель M12/13, оснащенный турбонаддувом, принёс 9 побед в Гран При гонщикам Brabham и Benetton и позволил Нельсону Пике завоевать чемпионский титул в 1983 году. В 87-м, когда дни турбо-эры были сочтены, в совете директоров, возглавляемым Эберхардом фон Кюнхаймом, приняли решение покинуть Ф-1, как из финансовых, так и из имиджевых соображений. BMW взяла курс на создание более комфортных и экологически чистых транспортных средств, намереваясь избавиться от агрессивного имиджа и отобрать куда более весомую часть рынка бизнес-класса у Mercedes-Benz, а по мнению маркетологов концерна программа в Ф-1 никак этому не способствовала. Многие специалисты BMW Motorsport GmbH были переведены в отдел дорожных машин, но Паулю Роше всё же удалось сохранить рабочую группу в составе 25 человек, которая следила за тенденциями в двигателестроении Формулы-1, проводила анализ, занималась перспективными разработками и в любой момент была готова начать разработку нового мотора.

На рубеже XX и XXI веков активность автоконцернов в Формуле-1 достигла своего исторического пика. В концерне начали прощупывать почву, Роше получил добро на создание экспериментальных моторов в металле, а когда вернувшиеся в гонки Гран При принципиальные конкуренты из Mercedes добились первых успехов, в совете директоров, главой которого стал Бернд Пишетсридер, не осталось сомнений – BMW должна присутствовать на этом празднике жизни! Баварцы рассматривали три возможных варианта: купить одну из существующих команд, как это позже сделали Renault и Ford, создать коллектив с нуля, по этому пути пошла Toyota, или же ограничиться поставкой моторов, как Mercedes-Benz. Выбор пал на последний вариант, благо появилась возможность сотрудничества с командой-лидером – Williams выиграла четыре чемпионских титула и пять Кубков конструкторов вместе с Renault в 90-х, но по окончанию сезона ’97 французы (как оказалось временно) покидали Ф-1. Об альянсе Williams-BMW (или BMW-Williams, как предпочитала немецкая сторона, вложившая в бюджет команды более 30 млн. евро) было объявлено 8 сентября 1997 года на Франкфуртском автосалоне.

В BMW, в отличие от практически всех (за исключением Honda) поставщиков моторов для Ф-1, предпочли самостоятельно изготавливать практически все элементы двигателя. Для этого в Мюнхене были созданы литейное и высокоточное производство (где была освоена технология точного литья – например, минимальная толщина стенок в головках цилиндров достигала 2,5 мм) и департамент электроники и программного обеспечения, а также самые современные лаборатория термодинамики и испытательный стенд. Штат отделения BMW Motorsport, возглавляемого спортивным директором Герхардом Бергером и техническим директором Марио Тайссеном, начал стремительно расти и за год до дебюта, намеченного на 2000-й год, насчитывал более 200 человек.

Подготовка к возвращению в «Большой цирк» заняла три года (по ходу которых совместный проект BMW и Williams принёс победу в «24 часах Ле-Мана»). Сначала инженеры тщательно проанализировали концепцию – 8, 10 или 12 цилиндров, 4 или 5 клапанов на цилиндр, распределенный впрыск топлива или же непосредственный? Несмотря на то, что Роше создал два экспериментальных V12 с распределенным впрыском, один 60-клапанный с форсунками над впускными патрубками и один 48-клапанный с форсунками перед дроссельными заслонками, окончательный выбор пал на V10 – компромисс между более легким, компактным и обладающим более ровной кривой крутящего момента V8 и более мощным V12, к которому в 90-х пришли все моторостроители Ф-1.

В апреле вторая версия нового двигателя BMW E41, последнего проекта Пауля Роше, была установлена на шасси FW20B для ходовых испытаний. В августе 1999 года уже третий вариант E41 встал на дино-стенд, а в сентябре тест-пилот Йорг Мюллер за рулём FW21B принялся наматывать круги на трассах в Цельтвеге и Мираме. V10 рабочим объёмом 2998 см³ получил довольно консервативные угол развала блока цилиндров в 72°, обеспечивающий равномерность вспышек, и диаметр цилиндра в 94 мм при ходе поршня в 42,3 мм и расстоянии между центрами в 107 мм для надлежащего охлаждения. Блок, головки, картер и поршни изготавливались из алюминиевого сплава, пятиопорный коленвал – из стали, распредвалы – из стали с напылением DLC (износостойкий материал на основе карбона), клапаны и шатуны – из титанового сплава, впускной коллектор и клапанные крышки – из углепластика. При этом баварские инженеры постарались избежать использования дорогостоящих материалов, например, бериллия. Отчасти подобное решение являлось отголоском философии «что есть в гоночном моторе – должно быть в серийном».

Двигатель был оснащен системой впрыска топлива во впускные патрубки изменяемой геометрии. 4 клапана на цилиндр (впускные диаметром в 40,5 мм, выпускные – 31,2 мм, расположены под углом менее 20°) приводились двумя распредвалами в каждой головке с промежуточным рычажным толкателем и имели пневматический привод. Распредвалы, в свою очередь, приводились в движение шестернями, расположенными со стороны свободного конца коленвала. Отличительной чертой двигателя было компактное расположение генератора, фильтров, гидравлического, нагнетающего и семи откачивающих масляных насосов с пластиковым ротором (по одному на каждый из пяти отсеков картера, на шестеренчатый привод и головки), а также центрифуги, отделяющей масло и воздух, в интегрированных трубчатых конструкциях в нижней части картера. Каждая половинка блока имела свою независимую систему охлаждения с отдельным насосом, производительностью 250 л/мин.

В окончательном варианте BMW E41/4, которым были оснащены Williams FW22 на первом этапе сезона 2000 в Австралии, имел длину 620 мм, ширину 524 мм и высоту в 395 мм, массу 117 кг, максимальную мощность 750 л.с./17000 об/мин и максимальный крутящий момент в 350 Нм. Такими масса-габаритными параметрами и мощностными характеристиками сложно было кого-то удивить, даже ходили слухи, что технический директор Патрик Хэд был крайне недоволен выросшей на 7 см колёсной базе и более высоким боковым понтонам, под которыми расположились радиаторы системы охлаждения большей площади, но в BMW сознательно предпочли не рисковать и создать двигатель «с запасом», так как понимали, что дать бой McLaren-Mercedes и Ferrari в первом же сезоне будет нереально, а надёжный двигатель позволит собрать больше информации.

Впрочем, в шасси Williams FW22, созданным под руководством главного конструктора Гевина Фишера и главного специалиста по аэродинамике Джеффа Уиллиса также не было ничего инновационного: привычный углепластиковый монокок, аэродинамика без особых изысков, алюминия в подвеске на двойных поперечных рычагах с толкателями было значительно больше, чем у машин McLaren и Ferrari, а сзади по-прежнему использовались витые пружины против торсионов спереди. Кроме того, FW22 стал первым болидом Williams, оснащенным 7-ступенчатой коробкой передач.

Первый сезон сотрудничества начался просто отлично – в Мельбурне Ральф Шумахер финишировал третьим вслед за парой Ferrari после схода обоих McLaren-Mercedes. Еще два третьих места Шумахер-младший завоевал на Гран При Бельгии и Италии, закончив сезон на пятом месте. Дебютант Дженсон Баттон выше четвертого места не поднимался и набрал вдвое меньше очков, чем напарник, а в итоговой таблице расположился на восьмой строчке. Williams-BMW уверенно заняли третье место в Кубке конструкторов. Конечно, от Ferrari и McLaren, сражавшихся за титулы, их разделила целая пропасть, но и на их позиции никто не смог посягнуть. Руководство BMW Motorsport осталось довольно итогами сезона: 12 отказов двигателя за сезон по тем временам можно было считать отличным результатом, как для дебюта, а максимальную мощность удалось увеличить до 810 л.с./17500 об/мин.

Двигатель для сезона ’01, получивший название P80, создавался с чистого листа и был первым гоночным мотором BMW за без малого 40 лет, в разработке которого не участвовал Пауль Роше, ушедший на пенсию в 1999 году. Примечательно, что новая корпоративная политика не предусматривала единого автора проекта, да и работа, которой раньше «Пауль-распредвал» занимался в одиночку, теперь была распределена между десятком специалистов, которыми руководили Марио Тайссен и Вернер Лауренц, возглавлявший отдел развития моторов Формулы-1.

Для снижения центра тяжести BMW P80 получил увеличенный до 90° угол развала блока цилиндров, что также способствовало уменьшению вибраций на высоких оборотах. Проанализировав информацию, полученную в прошлом сезоне, инженеры пришли к выводу, что жесткость E41/4 была избыточной, что позволило отказаться от полноценной фундаментной рамы в пользу отдельных постелей для каждого подшипника скольжения коленвала. Это не только уменьшило массу двигателя, но и позволило понизить высоту расположения коленвала с 76 до 55 мм. Кроме того, навесные агрегаты теперь находились вне картера. Также P80 получил новые головки блока, верхнюю часть которых удалось облегчить за счёт пересмотренного крепления к монококу. Золотниковые клапаны системы подачи топливовоздушной смеси были интегрированы в головки, конфигурация газовых каналов и профиль кулачков распредвала пересмотрены, клапаны выросли в диаметре (впускной – 41 мм, выпускной – 32,65 мм), а их ход увеличен.

Диаметр цилиндра в P80 был увеличен до 95 мм при уменьшении хода поршня до 42,3 мм, а за счет сниженного до 103,5 мм межцентрового расстояния двигатель стал заметно компактнее предшественника (598×556×340,5 мм). Масса агрегата была снижена до 105 кг, а максимальная мощность выросла до 880 л.с./18000 об/мин.

Более компактный двигатель позволил сделать заднюю часть нового автомобиля Williams FW23 более узкой и низкой. Еще одним важным изменением стал переход на шины Michelin, которые возвращались в Формулу-1. Кроме того изменился и состав команды – место Дженсона Баттона занял Хуан-Пабло Монтойя – дебютант Ф-1, который уже успел стать чемпионом серии CART и победить в «Инди-500». Как бы подчеркивая новую главу в автоспортивной истории BMW была изменена раскраска Williams FW23. Грязно-синий цвет, напоминавший о временах сотрудничества с Brabham в турбо-эру, был заменен ярко-синим – новые люди писали новую историю.

Williams-BMW показали зубы уже на третьем этапе сезона ’01 в Бразилии, когда Монтойя смелым и где-то даже наглым манёвром прошел Михаэля Шумахера и лидировал, пока не пал жертвой Йоса Ферстаппена, не рассчитавшего дистанцию на торможении. Разочарование от упущенной возможности было недолгим — на следующем Гран При Сан-Марино Ральф Шумахер завоевал дебютную в карьере победу в Ф-1, ставшую для Williams первой с 97-го, для BMW – с 86-го и Michelin – с 84-го! Вторую победу в сезоне Ральф одержал в Канаде, опередив старшего брата за счёт пит-стопов, на Гран При Франции принёс первый поул, а особенно приятной для BMW стала его третья победа – на домашнем Хоккенхайме. Монтойя не очень удачно провёл первую половину чемпионата, но во второй трижды был быстрейшим в квалификации и выиграл Гран При Италии. Шумахер-младший закончил сезон ’01 на 4-м месте, а Хуан-Пабло – на 6-м. В Кубке конструкторов Williams-BMW снова были третьими, но набрав 80 очков против 36 годом ранее.

Двигатель 2001-го года оказался самым мощным в Формуле-1 – примерно на 40 л.с. больше, чем у чемпионской Ferrari! Однако, у BMW было куда развиваться в вопросах компактности и легкости, поэтому при разработке нового агрегата P82 именно эти вопросы являлись приоритетными.

Система охлаждения BMW P82 была серьезно модернизирована по сравнению с предшественником – использовался только один насос производительностью 450 л/мин и углепластиковые трубопроводы, а новая схема циркуляции (часть охлаждающей жидкости возвращалась в смесительный трубопровод, а не в радиатор) позволила уменьшить проток через радиатор и упростить общую компоновку. Благодаря этому, а также более широкому применению композитных материалов, развитию технологий алюминиевого литья с использованием песочных форм (толщина стенок деталей могла достигать 2 мм) и усовершенствованию отдельных деталей (например, на коленвале, выточенном из стальной заготовки, имелись сверления на шатунных шейках) масса агрегата была снижена до 86 кг. Уменьшение межцилиндрового пространства и более компактные головки блока позволили сделать P82 на 11 мм короче даже несмотря на увеличение диаметра цилиндра (ориентировочно – до 96-97 мм). Уменьшенный ход поршня, более короткие шатуны, подшипники коленвала меньшего диаметра (36 мм против 42 мм у P80) сделали двигатель на 15 мм ниже, а центр тяжести при этом опустился на 20 мм. После того, как по ходу сезона двигатель был оснащен новой системой впрыска топлива высокого давления (свыше 100 бар) с насосом, имеющим гидравлический привод, удалось добиться максимальной мощности в 895 л.с./19000 об/мин.

Чемпионат мира ’02 начался оптимистично – на втором этапе в знойной Малайзии Ральф Шумахер и Хуан-Пабло Монтойя завоевали победный дубль. Вряд ли тогда на Сепанге кто-то думал, что этот успех окажется единственным в сезоне. Новая Ferrari F2002, появившейся только на третьем Гран При сезона, оказалась не по зубам Williams FW24, который был эволюцией предыдущего с главным отличием в виде новой компоновки выпускных труб. На команде явно сказался уход Джеффа Уиллиса в BAR-Honda – FW24 не доставало прижимной силы.

Еще одним аспектом, повлиявшим на сезон, стали шины. Bridgestone сосредоточилась на Ferrari, создав покрышки, идеально соответствовавшие требованиям конструкторов из Маранелло. Michelin, напротив, старался угодить всем, хотя запросы лидеров французского штаба, McLaren и Williams, отличались кардинальным образом – у первых проблема была в двигателе, а у вторых в аэродинамике. Монтойя, семь раз стартовавший с поул-позиции (5 раз – подряд), занял третье место по итогам сезона, Ральф Шумахер – четвёртое, а в Кубке конструкторов Williams-BMW поднялись до второго места, но вряд ли этому можно было радоваться – ведь McLaren-Mercedes явно сдали, а Scuderia оказалась на две головы сильнее.

Руководство BMW Motorsport, не без оснований считавшее, что шасси не соответствует лучшему мотору Ф-1, настояло на более агрессивном подходе к созданию машины для сезона ’03. Williams FW25 был абсолютно новой машиной и это было заметно уже на презентации – колёсная база уменьшилась, носовой обтекатель стал уже, боковые понтоны и переднее антикрыло – изящнее, задняя часть – значительно компактнее. Болид был оснащён двигателем BMW P83, который являлся дальнейшей эволюцией мощного, лёгкого и относительно надежного прошлогоднего агрегата. Баварцы сосредоточились на деталях и вместе с Castrol работали над снижением трения в цилиндрах. Масса мотора снизилась еще на 2 кг, центр тяжести – на 3 мм, а ресурс увеличен с 400 до 500 км, так как по новым правилам один агрегат должен был выдержать квалификацию и гонку. К концу сезона от P83 удалось добиться отдачи в невероятные 940 л.с./19000 об/мин.

Монтойя имел все шансы начать сезон с победы в Гран При Австралии, если бы за 10 кругов до финиша его не развернуло. В 2003-м борьба была значительно плотнее, чем годом ранее, но абсолютно новый FW25 оказался еще сырым и первого успеха Williams-BMW пришлось ждать аж до седьмого этапа, Гран При Монако. На улицах княжества Ральф Шумахер завоевал поул, а Хуан-Пабло – победу. После этого дела у «бело-синих» пошли значительно лучше: первый ряд и двойной подиум позади Михаэля Шумахера на Ferrari в Канаде, победа Ральфа при втором месте Монтойи на Нюрбургринге, доминирование во Франции с таким же итоговым результатом.

После двух побед подряд Шумахер-младший заметно сдал, пожалуй, отсутствие стабильности в первую очередь отличало его от старшего брата. В оставшихся 6 гонках Ральф набрал всего 3 очка, пропустив при этом этап в Монце из-за аварии на тестах, но набрал ход Монтойя. Колумбиец был вторым в хаотичной гонке на Сильверстоуне, выиграл на Хоккенхайме, завоевал подиумы в Венгрии и Италии.

Одним из ключевых факторов, повлиявших на судьбу чемпионата стали шины. Покрышки Michelin явно превосходили продукцию Bridgestone в большинстве случаев, но после Гран При Венгрии разразился шинный скандал. FIA с подачи Ferrari, приоритетного клиента Bridgestone, выяснила, что передние шины французского производителя не совсем соответствуют требованиям регламента в отношении ширины. Если быть точным – они соответствуют ему до гонки, но в изношенном состоянии, когда часть протектора стёрлась – не вписываются в отведенный лимит. В срочном порядке Michelin пришлось делать новую резину уже к Монце.

Тем не менее, за три этапа Монтойя шёл вторым в зачёте Чемпионата мира, уступая всего 3 очка Михаэлю Шумахеру. К сожалению, надежды на титул растаяли уже на следующем этапе в Индианаполисе, где штраф за столкновение с Рубенсом Баррикелло и дождь, при котором Michelin в чистую уступали Bridgestone, не дали Монтойе подняться выше 6-го места. У Williams-BMW были хорошие шансы на Кубок конструкторов, но в заключительной гонке на Судзуке их гонщики остались без очков. В итоге – снова второе место. Монтойя закончил год на третьей строчке, Шумахер-младший – на пятой.

Работая над двигателем для 2004 года, которому был присвоен индекс P84, инженеры BMW сосредоточились на повышении его ресурса до 800 км, так как по новым правилам двигатель должен был выдержать целый гоночный уик-энд. Такие ответственные части, как детали цилиндро-поршневой группы, клапаны и вкладыши коленвала были усилены, что повлекло увеличение массы на 2 кг, небольшое повышение центра тяжести и снижение максимальной мощности примерно на 10 л.с. Впрочем, мощностные потери были быстро нивелированы и вернулись к прошлогодним показателям.

Конструкторы Williams, в частности старший специалист по аэродинамике Антония Терци, напротив, удивили общественность. Если ранее они придерживались крайне консервативных взглядов на шасси, то с FW26 они, как тогда казалось, пошли революционным путём, отказавшись от традиционного носового обтекателя в пользу укороченного с массивными бивнями крепления переднего антикрыла. Революция не состоялась и во второй половине сезона Williams FW26 получил традиционный носовой обтекатель.

В целом же сезон ’04 стал повторением 2002-го: Михаэль Шумахер на Ferrari F2004 в доминирующем стиле выиграл свой седьмой чемпионский титул, а Williams-BMW довольствовались лишь одной победой, которую Монтойя одержал на последнем этапе сезона в Бразилии. Более того, в Кубке конструкторов коллектив провалился на четвёртое место, помимо Ferrari уступив еще и BAR-Honda с Renault. Монтойя, еще до начала сезона объявивший о переходе в McLaren в 2005-м, довольствовался 5-м местом, а Ральф Шумахер, принявший щедрое предложение Toyota на следующий год, был лишь 9-м, пропустив часть сезона из-за аварии в Индианаполисе (на двух этапах его заменил Марк Жене, еще на четырёх – Антонио Пиццония).

Отношения между Ральфом и Хуаном-Пабло с самого начала сложно было назвать особо тёплыми, а после того, как колумбиец почувствовал вкус побед в Больших Призах об открытом противостоянии между партнёрами по команде не говорили только самые ленивые. Потеряв обоих гонщиков перед сезоном ’05, в Williams снова пригласили Дженсона Баттона, но тот со скандалом отказался от возвращения в команду, поэтому новой парой пилотов стали Марк Уэббер и Ник Хайдфельд, гонщики, на счету которых на тот момент был всего один финиш на подиуме на двоих.

К последнему сезону в истории фантастических 3-литровых V10, на смену которым в 2006-м приходили 2,4-литровые V8, созданные с куда большими ограничениями, в BMW изначально готовили абсолютно новый двигатель P85 экстремальной концепции. Рассматривалась концепция с увеличенным до 100° или 110° углом развала блока, но приоритет был отдан проверенному 90-градусному. Диаметр цилиндра был увеличен до 98 мм при уменьшении хода поршня до 39,75 мм. При этом расстояние между центрами цилиндров в выточенном из цельной заготовки блоке составило всего 102 мм – толщина стенки блока в самом напряженном месте – всего 4 мм! Головка составляла одно целое с блоком – отсутствие прокладки повышало надёжность агрегата. Предполагалось, что новый двигатель будет оснащен непосредственным впрыском, но работы были свернуты, когда FIA огласила планы по снижению давления впрыска до 100 бар (форсунки распределенного впрыска BMW P84 впрыскивали топливо во впускные патрубки под давлением в 180 бар, а система на 230 бар уже была на стадии испытаний).

BMW P85 стал еще компактнее (575×517×290 мм) и легче (82 кг). Его максимальная мощность составляла свыше 950 л.с./19800 об/мин, а максимальный крутящий момент – 360 Нм, но баталий гоночных трасс этот агрегат так и не увидел. FIA снова обновила правила, когда P85 уже проходил испытания – двигатель должен был выдержать два гоночных уик-энда, что означало увеличения ресурса до 1600 км. В Мюнхене предпочли не рисковать и подготовили модернизированную версию прошлогоднего мотора P84/5, которая была на 2 кг легче, немного ниже и имела еще более сниженный центр тяжести. К концу сезона отдача последней формульной «десятки» BMW была доведена до 950 л.с./19500 об/мин.

Лучшим результатом в 2005-м стало второе место Хайдфельда и третье Уэббера в Монако, плюс два подиума немецкого гонщика в Малайзии и на Нюрбургринге. В Кубке конструкторов Williams-BMW опустились на пятое место. Поражение было еще более обидным из-за того, что Ferrari осталась не у дел, так Bridgestone куда хуже оказалась готова к новому техническому регламенту.

Когда стало ясно, что Williams FW27 не способен бороться за победы, Тайссен, оставшийся у руля BMW Motorsport в одиночестве после ухода Бергера в конце 2003-го, убедил совет директоров баварского автогиганта в разрыве соглашения с Williams и покупки команды Sauber, хозяин которой был более сговорчив. Раскол мог случиться еще раньше, когда в 2004 году у немецкой стороны возник резонный вопрос: почему Ferrari, располагая на 30 л.с. меньшей мощностью, оказывается намного быстрее на трассе? Останься Бергер, возможно Williams и BMW продолжили бы сотрудничество, как минимум, до запланированного по контракту 2009-го. Помимо того, что у австрийца были отличные отношения как с Патриком Хэдом, место которого занял Майкл, так и с самим Фрэнком Уильямсом, он, как бывший гонщик, понимал, что показатели максимальной мощности не имеют решающего значения, так как не менее важно иметь плавность мощностной характеристики, а в Williams не раз жаловались на проблемы с износом задних шин, связанных с излишне резким нравом баварских скакунов.

Заводская команда BMW-Sauber просуществовала в Формуле-1 всего четыре сезона, одержав только одну победу – Роберт Кубица выиграл Гран При Канады ’08. Впрочем, и в Williams за все последующие после развода с BMW годы также отпраздновали единственный Большой Приз – Пастор Мальдонадо неожиданно выиграл в Испании в 2012-м.

При оформлении статьи использованы иллюстрации пресс-службы BMW, а также из следующих интернет-ресурсов: the-race.com; wheelsage.org; racefans.net; sportbox.ru; reddit.com; parabolike.com.

Что ещё почитать в моём блоге?
Пауль «Распредвал» Роше. Интервью с королём мотористов BMW
Brabham BT52 BMW. Самый простой болид Ф-1
BMW V12 LMR. Пока летали «Мерседесы»
BMW M1 Procar. Гонки чемпионов
Williams FW14B Renault. Торжество технологий