Есть старая поговорка: «Прошел огонь, воду, медные трубы и чертовы зубы». Она описывает человека, прошедшего через все испытания. Интересно, что эта фраза удивительно точно предвосхищает этапы проверки надежности современных машин. «Огонь» можно трактовать как испытания на термостойкость, «медные трубы» — как аэродинамические трубы (пусть и не медные, но масштабные), а «чертовы зубы» — как тесты на ударные нагрузки. Конечно, это лишь метафора, но она хорошо отражает сложный путь, который проходит техника.
От самолетов к автомобилям: новая эра испытаний
Долгое время аэродинамические трубы были исключительно привилегией авиационной промышленности. Однако времена изменились. Скорости наземного транспорта, особенно автомобилей, сегодня сопоставимы со скоростями самолетов прошлого века. Если первые автомобили по форме напоминали конные экипажи, то современные модели стремятся к идеальной обтекаемости, как летательные аппараты. Хотя влияние воздушного сопротивления инженеры учитывали всегда, систематическое изучение аэродинамики на высоких скоростях стало необходимостью. Так автомобиль, точнее его масштабная модель, «переехал» в аэродинамическую трубу.
Парадокс «антикрыла»: прижать, чтобы ускориться
Исследования показали, что знания авиаторов мало применимы у самой поверхности земли. Автомобилистам пришлось начинать почти с нуля. Самый яркий пример нового подхода — появление «антикрыла» на гоночных болидах. Казалось бы, крыло — символ полета. Но в автоспорте его задача противоположна: не поднять машину в воздух, а сильнее прижать ее к трассе. Зачем это нужно?
На огромной скорости, особенно в поворотах или при торможении, автомобиль теряет сцепление с дорогой, колеса начинают буксовать. Для гоночного болида весом около 830 кг с двигателем мощностью под 600 л.с. это чревато потерей контроля, заносом или страшной аварией. Чтобы увеличить прижимную силу на ведущих колесах, инженеры и установили перевернутое крыло. Водитель может менять его угол атаки с помощью педали, регулируя нагрузку. Более того, «антикрыло» можно разделить на две независимые части, чтобы тонко настраивать баланс между правой и левой стороной автомобиля. Это улучшает работу подвески, шин и в итоге повышает скорость и безопасность.
Борьба с сопротивлением и лаборатория на колесах
Параллельно с увеличением прижимной силы идет непрерывная борьба с лобовым сопротивлением. Конструкторы стремятся сделать кузов максимально обтекаемым. Например, на гоночной «Альфа-Ромео» радиаторы переместили с передней части на боковые зоны перед задними колесами, чтобы ничто не нарушало плавность линий.
Гоночные автомобили всегда были полигоном для инноваций. Решения, опробованные на трассе, спустя годы находят применение в серийных моделях. Сегодня обычные легковушки легко развивают скорости, которые еще недавно были прерогативой спортивных болидов. Для поиска новых идей инженеры активно используют аэродинамические трубы, испытывая в них масштабные модели.
Опыты с моделями и настоящими автомобилями
Один из экспериментов заключался в том, чтобы изучить поведение автомобиля при порывистом боковом ветре. Модель в масштабе 1:10 двигалась навстречу воздушному потоку, а датчики по кабелю передавали данные об устойчивости. Эти исследования помогли лучше понять управляемость на высоких скоростях.
Другой практический пример — решение проблемы перегрева двигателя у нового автобуса с задним расположением мотора. Продувка макета в аэродинамической трубе показала, что оптимальное место для воздухозаборников — на крыше. После переноса проблема перегрева была полностью решена.
Испытания моделей крайне полезны, но вершиной возможностей являются тесты с полноразмерными автомобилями. Уже построены аэродинамические трубы, способные вместить целый автомобиль. В одной из них диаметр рабочей части достигает 14 метров, а мощный вентилятор с лопастями диаметром 9 метров создает поток воздуха скоростью до 150 км/ч. Это открывает новые горизонты для оттачивания аэродинамики серийных машин, делая их быстрее, устойчивее и экономичнее.
Р. ЯРОВ