Dirkalna tehnika, ki se je preselila v vaš trenutni avto

Od Forda in Chevroleta do Ferrarija in Porscheja, skoraj vsak proizvajalec avtomobilov je kdaj dirkal. Toda zakaj to počnejo?

Delno je samo za izpostavljenost. Dirke izpolnijo potrebo blagovnih znamk, da stopijo pred množico oči in pokažejo svoje izdelke. Toda sama izpostavljenost ne more prodati avtomobilov ali upravičiti milijonov dolarjev, ki jih proizvajalci avtomobilov vlagajo v dirkanje.

Poleg visokooktanskega trženja so proizvajalci avtomobilov uporabljali dirke kot tehnološki laboratorij za testiranje. Sodobni avtomobili imajo koristi od tehnologije, izpopolnjene v desetletjih konkurence. Včasih se je začelo z dirkalnimi ekipami, ki so iskale prednost. Druge inovacije izvirajo izven dirkanja, vendar so dokazale svojo učinkovitost na stezi. Vsi ti testi in prilagoditve izboljšajo avtomobile. Tukaj je nekaj naših najljubših delov dirkalne tehnologije, ki so se preselili v naše ulične avtomobile:

Turbo polnjenje

Turbo polnjenje – uporaba kompresorja, ki ga poganja izpušni plin, da v motor potisne več zraka – se ni začelo z dirkanjem. General Motors je leta 1962 na Oldsmobile F85 in Chevrolet Corvair postavil turbopolnilnike, preden je bil turbopolnilnik resnično na radarju dirkalnih inženirjev.

Avtomobili s turbinskim polnilnikom niso imeli velikega vpliva, dokler niso začeli dirkati. To se je resno začelo v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je Porsche lansiral svoja avtomobila 917/10 in 917/30 Can-Am, Renault pa je prinesel turbo moč v formulo ena. Turbopolnilnik je prav tako vdahnil novo življenje – dobesedno – desetletja staremu Offenhauserjevemu motorju na dirkah IndyCar. Do osemdesetih let prejšnjega stoletja so dirke turbo ponorele, saj so avtomobili F1 s turbinskim polnilnikom, reli avtomobili in vzdržljivostni dirkalniki proizvajali noro veliko moči z uporabo turbinskih motorjev.

To je bilo obdobje dirkanja, ki je tlakovalo pot, da so turbopolnilniki resnično postali glavni tok v cestnih avtomobilih. Turbo motorji se še vedno uporabljajo za zmogljivost, vendar jih proizvajalci avtomobilov vse pogosteje uporabljajo za zmanjšanje prostornine motorjev v imenu varčne porabe goriva. Turbopolnilniki omogočajo, da manjši motorji proizvedejo več moči, tako lahko na primer Ford upraviči vgradnjo twin-turbo V6 v svoj Tovornjak F-150 namesto V8.

Pogon na vsa kolesa

Cestna vozila in nekaj dirkalnih avtomobilov s štirimi kolesi je obstajalo že pred njim, vendar je Audi Coupe Quattro je bil prvi s sistemom štirikolesnega pogona, zasnovan za uporabo v običajnih avtomobilih v vseh cestnih razmerah. Na podlagi izkušenj, ki jih je Audi pridobil z razvojem vojaškega vozila Iltis, je bil Quattro izdelan za prevlado v svetovnem prvenstvu v reliju. Inženirji stavijo, da bi bil dodaten oprijem štirikolesnega pogona koristen na številnih neasfaltiranih in včasih zasneženih etapah relija. Quattro je dokazal, da imajo prav, osvojil prvenstvo v letih 1983 in 1984 ter dosegel tri zmage na Pikes Peak International Hill Climb v osemdesetih letih.

Ime Quattro (italijansko za "štiri") živi v Audijevem sedanjem času vozila s pogonom na vsa kolesa. Delno zahvaljujoč Audijevemu uspehu so tudi drugi proizvajalci avtomobilov sprejeli štirikolesni pogon, kar pomeni, da ne potrebujete več tovornjaka ali SUV-ja, da bi se počutili samozavestno pri vožnji po spolzkih cestah. Medtem je WRC sprejel štirikolesni pogon in se nikoli ni ozrl nazaj ter utrl pot avtomobilom, kot je Subaru Impreza WRX in Mitsubishi Lancer Evolution, ki bi tako kot izvirni Quattro ustvaril cestne različice za navdušence poželeti.

Karbonska vlakna

Leta 1979 oblikovalec John Barnard, ki je takrat delal za ekipo formule ena McLaren, je iskal način, kako skrčiti šasijo dirkalnika, da bi naredil prostor za več aerodinamičnih elementov podvozja. To je bilo obdobje "ground effecta" v F1, ko so bili takšni elementi ključni za zmogljivost. Vendar se je pojavila težava: če bi bilo skrajšano ohišje izdelano iz standardnega aluminija, ne bi bilo dovolj togo.

Barnard je slišal za ogljikova vlakna od stikov pri British Aerospace in se odločil, da bo material uporabil za šasijo F1 (v poslu znano kot monokok). Rezultat je bil McLaren MP4/1, ki je debitiral v sezoni 1981 F1. Zmaga na Veliki nagradi Velike Britanije je dokazala potencial zmogljivosti avtomobila, toda ko je voznik John Watson hodil peš stran od silovite nesreče na Veliki nagradi Italije je dokazala, da lahko ogljikova vlakna povečajo varnost dobro. Danes ima vsak avtomobil F1 šasijo iz ogljikovih vlaken.

Ogljikova vlakna so prišla v cestne avtomobile, vendar še zdaleč niso običajna. Z izjemo Alfe Romeo 4C, samo eksotika superavtomobili (vključno s tistimi izdelal McLaren) imajo šasijo iz ogljikovih vlaken. Toda komponente iz ogljikovih vlaken se uporabljajo v nekaterih (nekoliko) cenejših avtomobilih in BMW je bil pionir v uporabi plastike, ojačane z ogljikovimi vlakni, v vozilih, kot je električni avtomobil i3 s ciljem olajšati masovno proizvodnjo materiala.

Krila

Zadnje krilo je simbol zmogljivosti, kar dokazuje število le-teh, ki so jih prevzetni lastniki pritrdili na stare Honde Civic. Ugled, na katerega se opirajo, je zaslužen. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so wingi povzdignili avtomobile formule ena na novo raven zmogljivosti. Vendar ni bilo enostavno.

Tako kot krila na letalih tudi krila na avtomobilih usmerjajo zračni tok. Toda namesto da bi hitrejši zračni tok usmerili spodaj, da bi ustvarili vzgon, ga usmerijo čez vrh, da ustvarijo silo navzdol, ki potisne dirkalnik na stezo in ustvari večji oprijem. Po nekaj pionirskih prizadevanjih – vključno z ikoničnim Chaparralom 2E iz leta 1966 – so ekipe F1 leta 1968 začele uporabljati krila. Ferrari je bil prvi, drugi pa so mu kmalu sledili. Krila so bila masivna, a tudi krhka in grobo zgrajena. To je privedlo do več nesreč, ki so jih povzročila zrušila se krila, kar je privedlo do strožjih predpisov.

Tisti zgodnji poskusi s krili so bili le streli v prazno, vendar je bil njihov potencial zmogljivosti nesporen. Ker je inženirjevo razumevanje aerodinamike postajalo bolj sofisticirano, so krila postala stalnica v F1 in drugih serijah dirk, pa tudi na številnih cestno zmogljivi avtomobili.

Polavtomatski menjalniki

Ročno ali avtomatsko. Včasih je bila to enostavna izbira. Toda to je bilo, preden so dirkalne ekipe odkrile prednost v zmogljivosti v menjalnikih, ki jih vozniki lahko sami prestavljajo brez pedala sklopke. Odstranitev sklopke omogoča hitrejše prestavljanje menjalnika, zato je bilo le vprašanje časa, kdaj bo tehnologija postala običajna tako v dirkalnih avtomobilih kot v cestnih športnih avtomobilih. Porschejev menjalnik PDK z dvojno sklopko je postal stalnica v nemškem avtomobilskem proizvajalcu športni avtomobili, vendar je bila tehnologija prvič preizkušena v dirkalniku 956 leta 1983. Vendar pa se menjalnik PDK ne bo pojavil v serijsko izdelanih cestnih avtomobilih Porsche do leta 2009.

Vmes je Ferrari razvil polavtomatski menjalnik za formulo ena in ga leta 1989 predstavil na 640 po nekaj težavah z zobmi. Ker je Ferrari vedno želel vzpostaviti povezavo med svojim dirkalnim programom F1 in cestnimi avtomobili, je to tehnologijo dodal na Mondial leta 1993 in F355 leta 1997. Slednji je predstavil tudi značilen dodatek k polavtomatskim menjalnikom: prestavne ročice.

Vzvratna ogledala

Težko si je zamisliti popolnejšo zgodbo o dirkalnih inovacijah, ki vsakdanje avtomobile spreminjajo na bolje. Ko je leta 1911 potekala prva dirka Indianapolis 500, je večina voznikov s seboj vzela »mehanika za jahanje«, katerega naloga je vključevala pogled zadaj, da bi voznika opozoril na bližajoče se avtomobile. Ray Harroun se je odločil, da bo dirkal s posebej pripravljenim Marmon Wasp s poenostavljeno enosedežno karoserijo – pri čemer ni bilo prostora za jahačega mehanika. Namesto tega je Harroun na armaturno ploščo namestil kos stekla. Zmagal je na uvodni dirki Indy 500, nato pa se je takoj upokojil.

Kot pri večini odličnih zgodb je bilo tudi tu nekaj pretiravanja. Harroun ni izumil vzvratnega ogledala: rekel je, da je dobil idejo iz vzvratnega ogledala, ki ga je videl na konjski vpregi, ogledala pa so bila navedena v katalogih avtomobilskih dodatkov pred letom 1911. Toda, kot pri mnogih avtomobilskih inovacijah, je dirkanje populariziralo vzvratno ogledalo in dokazalo njegovo učinkovitost na dramatičen način.

Disk zavore

Najpomembnejši del avtomobila so zavore. Če se ne morete ustaviti, nič drugega ni pomembno. Od izuma avtomobila so največji napredek v zavorni tehnologiji disk zavore. Ker je zavorna površina odprta za pretok zraka, nudijo kolutne zavore boljše hlajenje kot zaprte bobnaste zavore, kar zmanjšuje možnost pregrevanja in izboljša učinkovitost.

Ta izboljšana zmogljivost je pritegnila Jaguarjevo pozornost v zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja. Britanski proizvajalec avtomobilov se je povezal z Dunlopom, ki je razvil sistem kolutnih zavor za letala. Če bi lahko ustavili letalo ob pristanku, bi morale kolutne zavore delovati na avtomobilu, zato smo pomislili na Dunlop in Jaguar. Jaguar C-Type s kolutnimi zavorami je zmagal na dirki 24 ur Le Mansa.

Drugi proizvajalci avtomobilov so že poskusili kolutne zavore na serijskih avtomobilih (Imeli so jih Crosley Hotshot iz leta 1949 in nekateri modeli Chryslerja iz leta 1950), vendar je Jaguarjeva zmaga dokazala, da je tehnologija prava stvar. Danes so disk zavore standardna oprema velike večine novih avtomobilov.

Protiblokirne zavore

Tako kot kolutne zavore so se protiblokirni zavorni sistemi (ABS) pogosteje uporabljali v letalih pred avtomobili. Dunlopov sistem Maxaret je bil uporabljen v vsem, od letal do britanskih jedrskih bombnikov "V-Force". Leta 1961 je bila različica sistema opremljena z Ferguson P99 Avto formule ena. P99, ki je imel tudi zgodnji sistem štirikolesnega pogona, v F1 ni bil zelo uspešen. Zmagal je samo na eni dirki, voznik Stirling Moss pa sploh ni uporabil ABS-a, temveč je raje moduliral zavore na staromoden način. Jensen Interceptor FF je debitiral z ABS kmalu po upokojitvi P99, vendar se ideja ni zares prijela desetletja.

Ferguson P99 je bil pred svojim časom. Njegov ABS je bil mehanski; potrebna bi bila elektronika, da bi bil ABS resnično praktičen. Danes je v ZDA nezakonito prodajati nov avto brez ABS-a, vendar ABS ni dovoljen v formuli ena. To je eden izmed številnih pripomočkov za voznika, ki so v seriji prepovedani.

DOHC motorji

Glava valja z dvojno odmično gredjo (DOHC) je priročen način za povečanje moči brez povečanja prostornine. Nadzemni odmikači so sami po sebi učinkovitejši od alternativ in če imate dva od njih, lahko dodate več ventilov. To pomeni, da v motor vstopa več goriva in zraka, kar pomeni več moči.

Prvi DOHC avtomobil je bil Peugeot L76. Njegova glava cilindra z dvojno odmikačem je bila nameščena na masivnem 7,6-litrskem vrstnem štirikolesnem motorju s 148 konjskimi močmi. Takoj je odšel in zmagal na svoji prvi dirki – Veliki nagradi Francije leta 1912 – nato pa je naslednje leto odšel na Indianapolis 500 in zmagal tudi na tem. Drugi proizvajalci avtomobilov so hitro kopirali zasnovo in glave z dvema odmikačema so postale obvezna lastnost v zmogljivih avtomobilih.

Danes tudi skromni Toyota Corolla ima DOHC motor. To je dokaz, koliko si prizadevajo proizvajalci avtomobilov, da bi iz manjših motorjev pridobili vedno večjo moč in učinkovitost, in kako lahko nekoč eksotični triki postanejo običajni.

Priporočila urednikov

• Kako je velik modri kombi iz leta 1986 utrl pot samovozečim avtomobilom
• Lamborghini postavlja dirkalne avtomobile v vašo dnevno sobo. Skočite in vozite enega
• Moštva formule ena uporabljajo dirkalno tehnologijo za boj proti koronavirusu
• Električni skuter CyberScooter Edition je zasnovan tako, da nadomesti vaš avto
• F1 namerava leta 2030 dirkati s prvim neto brezogljičnim motorjem na svetu