Можно ли сделать быстрый автомобиль без двигателя? Оказывается, да!

Инженерный опыт почти каждого мальчишки начинается с постройки из подручных материалов маленькой машинки для езды с горки. Помимо синяков и ссадин это нехитрое увлечение дает навыки обращения с инструментами, начальные понятия о физике и геометрии, приносит массу удовольствия и, что немаловажно, не требует затрат. В ход идут коробки из-под фруктов, тележки из супермаркетов, старые ролики, инвалидные коляски, велосипеды. В Америке такие машинки называют «мыльницами» (несущим кузовом служит деревянный ящик из-под мыла), в Австралии — «Билли», в Англии — «багги», в Шотландии — «боги», а в России — по‑простому, «тачки».

Нередко на «мыльницах» устраивают гонки. Забавные соревнования привлекают немало зрителей, помогают собрать средства на благотворительные цели. Чтобы помочь своим детям победить, им начинают помогать родители. А затем, как это часто бывает, взрослые так увлекаются несерьезным занятием, что переворачивают все вверх дном: вместо деревянных ящиков и роликов появляются алюминий и углепластик, на место «проб и ошибок» приходят заоблачные бюджеты разработчиков и технологии «Формулы-1».

Игрушки для родителей

В 1933 году Майрон Скотт, фотограф газеты Dayton Daily News из американского штата Огайо, работал над репортажем о соревнованиях безмоторных машинок. В те времена «мыльницы» делались в основном из дерева, имели несложный рулевой механизм, управляемый педалями или веревочными тягами (чаще всего передняя ось поворачивалась целиком вокруг центральной точки), элементарные тормоза. Скотт был впечатлен зрелищностью и справедливостью соревнований: движущей силой для машин всех участников была лишь земная гравитация, материалы были вполне доступны, а результат зависел исключительно от водительского и инженерного мастерства сидящего в машинке мальчугана.

В 1934 году Майрон Скотт организовал национальное первенство Soapbox Derby, финал которого прошел в Дайтоне. Соревнования следующего года проходили в Акроне. Власти города остались в такой степени довольны мероприятием, что решили выделить для Soapbox Derby постоянный гоночный трек.

С тех самых пор Акрон стал столицей гонок «мыльниц» — каждый год здесь встречаются победители первенств разных стран и американских штатов, чтобы выявить абсолютного чемпиона мира.

Расцвет дерби пришелся на 1950−1960-е годы, когда спонсором соревнований был Chevrolet. На гонках появлялись звезды кино и телевидения, поддержать маленьких спортсменов (11−15 лет) собирались до 70 000 человек. В 1970-е чемпионат постепенно сдавал позиции.

В Soapbox Derby стали приходить не только дети, но и взрослые спортсмены, которые готовы были вкладывать большие деньги в разработку машин и нанимать профессиональных инженеров ради победы. Участились попытки обмануть судей и победить незаконными способами. К примеру, в 1973 году четырнадцатилетний Джимми Гронен был лишен чемпионского титула через два дня после финальной гонки, когда при рентгеновской проверке в передней части его машины был обнаружен электромагнит. На старте магнит включался и притягивал «мыльницу» к металлической площадке, располагавшейся в начале трассы, сообщая машине дополнительный импульс. Автор изобретения, дядя и официальный опекун несостоявшегося чемпиона Роберт Ландж, был привлечен к ответственности за содействие в преступлении.

Когда Soapbox Derby превратилось из уникального и увлекательного семейного шоу в очередное дорогое хобби для взрослых чудаков, Chevrolet перестал спонсировать гонки. Позже чемпионат в Акроне вернулся и здравствует до сих пор. Сегодня он подразделяется на категории по возрасту участников и стоимости машин. Обтекаемые болиды, оснащенные стандартизированными колесами с высококачественными подшипниками, разгоняются до 60 километров в час. Время прохождения дистанции замеряется электронными системами хронометража с точностью до тысячных секунд, победителя зачастую выявляет фотофиниш.

Шанс вернуть былую популярность Soapbox Derby представился в 2000 году, когда гонки на «мыльницах» были включены в программу Goodwood Festival of Speed. Знаменитое шоу исторических автомобилей, организуемое компанией Red Bull, ежегодно собирает более 100 000 зрителей. История повторилась: с каждым годом «мыльницы» становились все сложнее и дороже, соревнования теряли былую остроту, и гонки 2004 года оказались последними.

Большие игры

Основатель гоночной серии Extreme Gravity Racing Дон Макаллистер пошел другим путем: раз взрослые так хотят играть в гравитационные гонки, стоит начать играть в них по‑взрослому. В 2000 году серия XGR начиналась как очередное благотворительное мероприятие, призванное привлечь внимание общественности к фонду America Works for Kids, организации, обеспечивающей детей посильной оплачиваемой работой. Все изменилось, когда Макаллистер встретился с Труманом Поллардом, ведущим дизайнером студии Mazda North American Design Studio. Поллард предположил, что его коллеги из крупных автомобильных компаний могут заинтересоваться гравитационными гонками и пожелают принять в них участие. Уже в 2003 году на очередном XGR специально разработанные болиды Mazda и Porsche выступили с показательными выступлениями.

В том же 2003 году Поллард созвал на организационном собрании XGR представителей Nissan, Porsche, Volvo, General Motors и Bentley. Он вспоминает: «Ко мне подошел Том Сэмпл из Nissan Design America и заявил: «Мы вас сделаем!» Я напомнил ему, что он даже ни разу не видел гравитационных гонок, на что он ответил: «Это не имеет значения, мы все равно вас сделаем!»

Для состязаний 2004 года была построена разгонная рампа высотой 4,5 метра и длиной 23 метра, переходящая в стометровую асфальтовую прямую. Трассу огородили соломенными отбойниками. Утром выступали детские экипажи Kids Gravity Division (7−12 лет), постройку машин для которых финансировали корпоративные спонсоры. Провести «мыльницу» по прямой оказалось непростой задачей: управление с помощью гибких тяг требовало немалой силы и чувства трассы. Переход с рампы на асфальт оказался довольно жестким, и именно в этом месте немало экипажей познакомилось с отбойником.

В то же время команды автопроизводителей готовили свои болиды к гонке Pro Series. Лишенные, как принято считать, главной детали автомобиля — двигателя, дизайнеры оказались на незнакомой территории. В их конструкциях можно было наблюдать прямо противоположные взгляды на аэродинамику, распределение веса, геометрию шасси, способы уменьшения трения. В отличие от современных формул, ле-мановских прототипов и даже кузовных гоночных автомобилей, похожих друг на друга как две капли воды, гравитационные болиды оказались абсолютно разными. Отсутствие многолетнего опыта не позволяло конструкторам использовать проверенные временем решения, каждая машина создавалась с чистого листа. Победу в заезде одержал «Летающий ботинок» (Flying Shoe) от Chrysler, незначительно опередивший болиды Porsche и Volvo. Невероятный двухколесный Volvo получил приз за самый оригинальный дизайн.

XGR-2005 проводился в два этапа, каждый из них проходил на крутой асфальтовой трассе с поворотами. И у конструкторов и у пилотов значительно прибавилось забот. Теперь приходилось выбирать между курсовой устойчивостью автомобиля на прямой и стабильностью в повороте, между динамикой разгона и максимальной скоростью. От пилотов требовалось умение проходить поворот на максимально возможной скорости без проскальзывания, чтобы сохранять инерцию на протяжении всего спуска. Ситуация усугублялась еще и тем, что первая трасса «Джэкс Пик» была извилистой (три левых поворота, три правых поворота и крутая шпилька в конце), а вторая — «Ирвайн» — скоростной (по одному левому и правому повороту и длинная прямая). В результате на первом этапе победу одержал сравнительно широкий Chrysler, на втором — узкий болид Audi, а победителем по итогам двух заездов стал Flying Torpedo от Nissan (Том Сэмпл сдержал свое слово спустя год).

Гонки 2006 года поставили перед участниками новую задачу. На треке в калифорнийском каньоне Туна в Малибу машинам приходилось не только спускаться с горы, но и преодолевать подъем по инерции. В нынешнем году Макаллистер готовит участникам и зрителям новые сюрпризы. По его словам, предстоящие гонки, которые пройдут на озере Тахо в Сан-Диего, по сложности и зрелищности затмят все предыдущие соревнования.

Формула минус мотор

Разработкой автомобилей для Extreme Gravity Racing занимаются лучшие в мире дизайнеры и конструкторы. К примеру, над «мыльницей» Bentley работала команда, создавшая для компании ле-мановский прототип, а инженеры Porsche и Pininfarina вообще в представлении не нуждаются. Новейшие технологии автоспорта, тестовые треки, аэродинамические трубы, современные композитные материалы — всем этим активно пользуются создатели безмоторных болидов. Кстати, один карбон для Bentley, не считая работы по изготовлению кузова, стоит $15 000. Еще столько же — колеса, оси, детали подвески. Конечно, на разработку, моделирование, создание и испытания опытных образцов ушло значительно больше средств.

Вес болида XGR не должен превышать 145 кг вместе с пилотом. Для постройки машин применяются настолько легкие материалы, что при желании довести снаряд до максимально разрешенного веса в него добавляют балласт. Инженеры имеют значительное пространство для маневра. Чем тяжелее машина, тем большую максимальную скорость она может развить. В то же время излишняя инертность тяжеловесов замедляет набор скорости и делает их хуже управляемыми в поворотах. Поэтому, делая ставку на извилистые участки трассы с ограниченным пространством для разгона, спортсмены стараются облегчить снаряд.

В XGR применяются максимально легкие и жесткие колеса на узких шинах. Увеличивая давление воздуха в шинах и уменьшая их толщину, инженеры снижают сопротивление качению, позволяя машине быстрее разгоняться до высоких скоростей. Уменьшенное давление и увеличенная толщина способствуют улучшенному сцеплению колес с дорогой в повороте. Проскальзывание колес в повороте в гравитационных гонках недопустимо: скорость падает настолько значительно, что наверстать упущенное на оставшейся части трассы уже не представляется возможным. На XGR 2004 инженеры Volvo решили проблему сопротивления качению радикально: их болид имел только два колеса (боковые вспомогательные колесики, как на детском велосипеде, лишь помогали машине не упасть на старте и финише).

Борьба за управляемость заставляет инженеров искать остроумные варианты геометрии подвески. На многих болидах передние колеса устанавливаются под такими углами, что при повороте руля пятно контакта резины с асфальтом увеличивается (за счет наклона колеса внутрь поворота), а на прямой — уменьшается. Участники из Калифорнийского университета в Ирвайне разработали революционную систему подвески, которая смещает кузов автомобиля к центру поворота целиком. За свое изобретение калифорнийцы получили приз «Лучшая инновация».

Любой дизайнер понимает, что в гравитационных гонках аэродинамика играет ведущую роль. Но борются со встречным ветром все по‑разному. Например, триумфальный Nissan похож на полупрозрачный фюзеляж самолета, подвешенный между двумя парами крыльев. На концах крыльев располагаются полностью закрытые колеса. Автомобиль Bentley внешне напоминает болид «Формулы-1», а машина от Pininfarina — дрэгстер.

Экстерьеру машин уделяется не меньше внимания, чем техническим характеристикам. Недаром дизайн Nissan разрабатывался в сотрудничестве с мотоциклетным тюнинговым ателье Easy Racers, а боевую раскраску болида Mazda выполнил лично Труман Поллард. И конечно же, «как вы яхту назовете, так она и поплывет». Трассы XGR изобилуют машинами с такими яркими именами, как Crewe’s Missile (Bentley), Pebble Beach (3dyn), Lean Dynamics (UC Irvine), Flying Shoe (Chrysler), Soapboard (Porsche) и Flying Torpedo (Nissan).

Побеждает дружба

На состязаниях Extreme Gravity Racing дизайнеры, конструкторы, инженеры и пилоты борются за победу. Однако, по мнению Дона Макаллистера, их главная цель — научиться работать вместе, в большой сплоченной команде. XGR — это один из самых эффективных видов корпоративного тим-билдинга. Чтобы создать необычный гоночный болид, от дизайнеров требуется не только доступ к технологиям и многолетний спортивный опыт, но и умение координировать свои действия, идти на компромисс. В XGR каждый участник команды, будь он хоть трижды чемпионом мира по автогонкам, все равно новичок.

Пожалуй, никто не усомнится в том, что, в отличие от прочих автогонок, Extreme Gravity Racing не оказывает никакого негативного воздействия на экологию. Сама природа выступает энергетическим спонсором и главным справедливым судьей гонок — сила гравитации не имеет симпатий и антипатий и помогает всем участникам в одинаковой степени. Наконец, по мнению Трумана Полларда, «XGR — это территория чистого творчества, абсолютной свободы дизайна. Когда ты работаешь над машиной XGR, через твое плечо не смотрит навязчивый маркетолог, ежеминутно переспрашивая: ‘Ты уверен, что этот дизайн соответствует нашему корпоративному стилю и ожиданиям покупателя?'"

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2007).