У купе с дверями-«крыльями», у болида с десмодромными клапанами и у перевёрнутой двенадцатки истребителя общий предок — плунжерный насос Bosch, качающий топливо прямо в цилиндр. Эта родословная началась с вопроса, на который карбюратор ответить не мог: что делать с бензином, когда самолёт летит колёсами вверх.
Карбюратор конца тридцатых — устройство гениально простое и беззастенчиво зависимое от земного притяжения. Топливо стекает из бака в поплавковую камеру, где уровень держит пара: латунный поплавок и игла, перекрывающая подачу по мере наполнения. Соседу по гаражу эту механику объясняют на примере сливного бачка — принцип тот же. Выше камеры сидит жиклёр, разрежение засасывает бензин, и смесь идёт в цилиндры ровно до тех пор, пока уровень в камере стоит там, где ему положено.
Теперь поставьте этот бачок в самолёт, входящий в отвесное пике. При отрицательной перегрузке всё, что считалось «низом», меняется местами: топливо уходит от жиклёра, поплавок всплывает в противоположную сторону, игла открывается невпопад. Камера опустошается, смесь беднеет, мотор глохнет — винт ветрячится от набегающего потока, и пока пилот выравнивает машину, тяги нет. На выходе из пике топливо возвращается разом, двигатель захлёбывается богатой смесью, чихает и оживает с опозданием, которого в воздушном бою хватает, чтобы опоздание стало последним.
К концу тридцатых почти все авиационные двигатели питались именно так. Английский Merlin — сердце «Спитфайра» и «Харрикейна» — оставался карбюраторным, и лётчики быстро внесли в свои привычки поправку: «мессер» при резком уходе вниз не теряет хода, а ты — теряешь. Пикирование стало для немецких пилотов стандартным способом оторваться от преследования, и работало оно отчасти благодаря топливной системе. Вопрос стоял чисто инженерный: как убрать земное притяжение из схемы подачи топлива.
Ответ Daimler-Benz лежал в двух плоскостях сразу. Первая — сам DB 601: инвертированный V-образный двенадцатицилиндровый авиационный мотор рабочим объёмом 33,9 литра, впервые запущенный в 1935 году. Цилиндры стоят «вниз головой», коленвал — сверху; такая компоновка опускала линию капота и укорачивала стойки шасси. Мне нравится деталь, которой эта геометрия дала дорогу: мотор-пушка, стрелявшая сквозь полую втулку винта, — на «мессерах» серии F и позже именно туда смотрел ствол.
Вторая плоскость — топливная система Bosch с непосредственным впрыском. Вместо камеры с поплавком — насос высокого давления, внутри которого ряд плунжеров работает как набор стальных шприцев: каждый своим ходом отмеряет порцию и выталкивает её через форсунку прямо в цилиндр. Дозировку задаёт рейка, связанная с дросселем и оборотами, — грубо говоря, механический «мозг» вместо гидростатики. Следствие простое до изящества: топливо идёт принудительно, под давлением, и гравитации в этой цепочке просто нет места. Самолёт может висеть колёсами к небу сколько угодно — насос продолжит качать.
На практике разница читалась в манёвре: DB 601 держал тягу при отрицательных перегрузках, тогда как карбюраторные противники на том же режиме давились. Взлётная отдача — порядка 1100 лошадиных сил; мотор ставился на одноместный Messerschmitt Bf 109 и двухмоторный Bf 110, и всего таких двигателей выпустили около 19 000. Англичане нашли свой ответ позже и по-своему: на поздних Merlin появилась мембранная подача, где роль поплавка играла гибкая диафрагма, реагирующая на перепад давлений, а не на направление «вверх». К концу войны обе авиации умели пикировать с работающим мотором — немцы с насосом, англичане с диафрагмой.
Война закончилась, авиационные программы закрылись, но конструкторы с чертежами и производственная культура никуда не делись. Mercedes-Benz вернулся в гран-при — фирма и до войны носила звание «Серебряных стрел», — а чемпионат мира к сезону 1954 года перешёл на формулу 2,5 литра без наддува. Под этот регламент построили W196: переднемоторный болид с рядной восьмёркой M196 объёмом 2497 см³. Топливная система у неё прямая родня авиационной — тот же принцип непосредственного впрыска Bosch, адаптированный с DB 601.
Самая характерная причуда машины — клапанный механизм. Признаюсь, десмодромный привод — моя любимая диковинка в этой истории: кулачок здесь не только открывает клапан, но и закрывает его, механически уводя вниз, — возвратных пружин нет вовсе. Причина прагматичная: на оборотах, близких к девяти тысячам в минуту, пружины не успевали следовать за профилем кулачка, звенели и ломались. Десмодромная схема снимала проблему радикально — клапан физически не мог «отстать» от распредвала. Позже этот привод станет визитной карточкой мотоциклов Ducati, где живёт до сих пор.
Шасси отвечало той же логике облегчённой жёсткости: пространственная трубчатая рама — сеть алюминиевых труб, сплетённых вокруг водителя, — и кузовные панели из магниевого сплава Elektron, лёгкого до прозрачности в весах и капризного в работе: магний плохо штампуется, а в случае пожара горит белым, ослепительным пламенем. Для скоростных трасс вроде Монцы готовили вариант с полностью закрытым обтекаемым кузовом, для обычных трасс — открытые колёса.
Дебют вышел громким: в Реймсе, на Гран-при Франции 4 июля, W196 привёз сразу первый и второй результаты — за рулём Хуан Мануэль Фанхио и Ханс Клинг. Сам Фанхио, впрочем, начинал сезон в Maserati — и по ходу года пересел на «Стрелу», набирая очки за обе команды. Титул того сезона он оформил именно такой комбинированной кладкой. Забавный человеческий штрих в инженерной саге: лучший гонщик эпохи собирал чемпионство, как столяр собирает табурет из двух разных комплектов.
Во втором сезоне, 1955-м, к команде присоединился Стирлинг Мосс, и на домашнем для британцев гран-при в Эйнтри машины Mercedes заняли первые четыре места — Мосс первым, Фанхио следом, дальше ещё два штутгартских болида. За два сезона W196 одержал 9 побед в 12 гран-при, а Фанхио взял второй подряд титул — третий в карьере, на пути к пяти.
Конец получился резким. В июне второго сезона на Ле-Мане разбился 300 SLR заводской команды; погибли гонщик и больше восьмидесяти зрителей. Mercedes свернул заводские выступления и ушёл из формулы на четыре десятилетия. В 2013 году один из болидов Фанхио ушёл с аукциона в Гудвуде за 17,5 миллиона фунтов — на тот момент рекорд цены для автомобиля.
Параллельно с болидом штутгартцы готовили и дорожный сюрприз. У купе 300 SL был гоночный предок — карбюраторный W194, выигравший Ле-Ман ещё в 1952 году, — и американский импортёр Макс Хоффман, убедивший руководство построить серийную версию для заокеанских клиентов. Премьера состоялась на автовыставке в Нью-Йорке, в том же году, что и дебют W196 в чемпионате. Двери-«крылья чайки» продиктованы конструкцией: у пространственной рамы пороги выходили непозволительно высоко, и обычным дверям попросту не в чем было прорезаться.
Под капотом — рядная шестёрка объёмом три литра с непосредственным впрыском Bosch: механический насос, те же плунжеры, подача прямо в камеру сгорания. Отдача — около 215 лошадиных сил против 175 у карбюраторного гоночного предшественника; впрыск в цилиндр заодно охлаждал смесь и позволял держать степень сжатия смелее карбюраторной. Максимальная скорость — до 260 км/ч, что делало купе самым быстрым серийным автомобилем своего времени. Формально 300 SL стал первым серийным автомобилем с четырёхтактным бензиновым мотором и непосредственным впрыском топлива.
Покупатель получал гоночную механику в обёртке дорожного купе: тот же принцип дозирования, что на перевёрнутой двенадцатке, только обороты ниже и ресурс длиннее. За три года построили около 1400 таких купе, после чего на смену пришёл родстер с обычными дверями. Плунжерный насос к этому моменту успел послужить в трёх ипостасях — истребителя, болида и дорожной легенды.
Между «крылом чайки» и современным мотором лежит долгий путь дозирования. В 1967 году Bosch показал D-Jetronic — первый серийный электронный впрыск, поставленный на Volkswagen 1600; в 1973-м появился механический K-Jetronic, где дозирование по-прежнему вела механика — расходомер воздуха и распределитель, — и этот узел дожил на конвейерах до девяностых. Непосредственный же впрыск, подача прямо в цилиндр, вернулся в массовое производство только с электронным управлением: в 1996 году Mitsubishi запустила серийный GDI.
Формула-1 хранит связь с той эпохой прямым текстом регламента: для гибридных турбомоторов V6 непосредственный впрыск обязателен. Давления при этом выросли на порядки — сегодняшние насосы качают топливо в сотнях бар, тогда как механика пятидесятых работала в десятках. Физика при этом осталась узнаваемой: точная порция, принудительная подача, нулевая зависимость от того, где в данный момент «верх».
В дорожных моторах прямой впрыск стал нормой, а регламент Ф1 требует его для гибридных V6 отдельным пунктом.