• Сегодня: Воскресенье, Октябрь 22, 2017

 

Технологии   12 мая 2015    647

Эволюция автомобилестроения

За сто лет существования автомобиля каждый его элемент максимально усовершенствован, при том что концептуально все серийные авто близки к своим прародителям…
Как ни удивительно, но все революционные новшества в автомобильной сфере были придуманы на границе XIX и XX веков.

И весь двадцатый век инженеры с конструкторами доводили, улучшали и вписывали в новые стандарты идеи великих теоретиков и изобретателей – Отто, Даймлера, Бенца, Тринклера, Дизеля, Карно, Бендикса.

Безусловно, техническая эволюция элементов автомобиля была грандиозной, но вектор ей задавали все же не инженеры, а маркетологи. История знает массу примеров, когда автомобили, построенные без учета требований рынка, оказывались абсолютно провальными, несмотря на то что были технически безупречны, – AMC Pacer, Mercedes-Benz R-класса, Jeep Commander, Lamborghini LM002, Pontiac Aztec.



Нет равных.  Сегодня рама сдала свои позиции в пользу несущего кузова.
Но для покорителей настоящего бездорожья альтернативы ей нет


МАЛЕНЬКАЯ КРЕПОСТЬ

Поговорим о составляющих автомобиля подробнее. Начнем с кузова, который эволюционировал главным образом в четырех направлениях: снижение веса, повышение прочности, улучшение аэродинамики и удешевление. Моторизованная повозка конца XIX века по большому счету представляла собой обычную карету, к которой вместо лошадей пристегнули двигатель. Первые крупносерийные автомобили все поголовно имели рамную конструкцию, кузов строили отдельно и водружали на нее. По этой схеме – собственно кузов и шасси (рама с силовым агрегатом, подвеской и трансмиссией) – автомобили строят до сих пор, но постепенно вытесняет схема с несущим кузовом: по сути рамными остались только грузовики и пара-тройка внедорожников. Современные технологии позволяют сделать сложнейшую, но легкую и прочную конструкцию с элементами разной прочности из разных материалов. В схеме с несущим кузовом особо прочные участки окружают пассажирский салон. Это стойки кузова, силовой набор днища (лонжероны, поперечины), дверные проемы, узлы крепления подвески и агрегатов. Вокруг них располагают менее прочные элементы, рассчитанные на деформацию при аварии. Они в свою очередь закрыты аэродинамической «оболочкой». Автомобиль напоминает яйцо с тонкой, но прочной скорлупой, которое уложили в мягкую варежку, покрытую снаружи фольгой.

 

Коленвал.  За вековую историю совершенствования моторов так
и не нашлось надежной замены конструкции с кривошипом


ВНУТРИ МОТОРА

Моторостроителям, в отличие от кузовных мастеров, пришлось почти всю свою науку начинать с нуля, взяв из эпохи пара лишь конструкцию поршня в цилиндре да систему смазки. Но в своем старании они достигли небывалых высот, особенно после того, как взяли в союзники смежные отрасли – химию сплавов, науку о трении и термодинамику. Если сравнить литровую мощность бензинового мотора начала века и равного ему по объему современного, обнаружится разница более чем в десять раз! Как этого достигли? Преимущественно повышением степени сжатия, для чего пришлось разрабатывать новые сверхпрочные составы, способные выдерживать возросшие нагрузки. Правда, обратной стороной медали стали неремонтопригодность и высокая стоимость моторов. К счастью, большинство производителей пока еще сохраняют в линейке двигателей по одному-два представителя «старой школы» – не слишком форсированных и умеренно требовательных.

 

Каркас.  Кузов современного кроссовера очень близок к каркасным схемам.
Те же пространственные связи, такие
же зоны жесткости и деформации

Поскольку возможности улучшения механической части двигателей уже более десяти лет как исчерпаны, настала эра совершенствования обвески – турбин, устройств питания и выпуска. Но в стараниях успеть завоевать новую нишу на рынке сверхсовременных двигателей нет-нет да и случаются проколы. В серийное производство запускают разработки, которые правильнее назвать экспериментальными. Яркий пример – двигатели с никасиловым покрытием стенок цилиндров, не допускающим эксплуатационных вольностей и неремонтопригодным. Моторы с маленьким рабочим объемом и несколькими турбинами также нельзя назвать проверенной конструкцией.

Получается, что часть моторного эксперимента перекладывают на плечи покупателя. И дальше все зависит от того, насколько он технически грамотен, как хорошо заботится о своей ультрасовременной машине. Привычное «там чуть-чуть да здесь слегка» для такой продукции не подходит. Даже незначительное отклонение от требований производителя, или просто чуть более резкое, чем обычно, вождение, или легкий перегрев, или банальный недолив масла могут стать причиной фатального разрушения мотора. Современные мощные турбодвигатели требуют к себе такого же внимания, какое уделяет механик спортивной команды «сердцу» автомобиля-чемпиона. Увы, многие производители скромно умалчивают об этом в руководствах по эксплуатации.

 



Наддув.  В противоборстве «компрессоры – турбины» одержали верх последние.
При неизменной конструкции современные турбины
выигрывают за счет новых материалов

 

МЕЖДУ ДОРОГОЙ И КУЗОВОМ
Пожалуй, сильнее всего изменилась за сто лет подвеска – от простейших рессор, которые, кстати, и сегодня встречаются на многих внедорожниках, до сложных независимых схем с двумя и более рычагами. Тут все понятно: простота конструкции обратно пропорциональна управляемости. К чести разработчиков, даже самые сложные схемы с пневматикой, перенастраиваемыми амортизаторами и массой электронных систем не заставляют обладателей беспокоиться об их сохранности. Единственным слабым местом продвинутой ходовой можно признать низкопрофильные колеса большого диаметра, когда резины покрышки так мало, что она просто не способна погасить удар от неровностей. Но тут уже каждый выбирает сам: стильный облик на «больших» 20-дюймовых колесах или комфорт и долговечность дисков.

В современном полноприводном автомобиле остается еще немало интересных составляющих, совершенствование которых ставит автомобиль на качественно новую ступень: разнообразные трансмиссии, «умные» тормоза, системы безопасности, бортовая электроника и многое другое. К их обсуждению мы еще вернемся.

 

Ходовой успех.  Для комфорта на асфальте внедорожнику
необходима сложная многорычажная подвеска


ВСЕМУ СВОЕ ВРЕМЯ
Мы часто сетуем на то, что раньше двигатели были о-го-го – работали на любом масле и бензине, чинились на коленке в любом гараже и выдерживали чуть ли не миллионные пробеги. Лучшие экземпляры последней трети ХХ века – моторы Toyota, Mercedes-Benz, американские V-образные двигатели – действительно поражали своей надежностью, но сегодня они заметно проигрывают по экономичности, мощности, стоимости и весу. К требованиям чисто техническим добавились и экологические ограничения, также заставившие отмести многие старые наработки.

Прочность и простота.  Обычные рессоры правят бал там,
где превалируют большие нагрузки