АВТОМОБИЛЬ И АЭРОДИНАМИКА

«Прошел огонь, воду, медные трубы и чертовы зубы». Поговоркой этой издавна пользуются для характеристики людей опытных, много повидавших и испытавших. И автор ее был, по всей видимости, человек интуитивно проницательный. Во всяком случае, перечислением своим он как будто предвосхитил весь цикл испытаний машин. В самом деле: огонь — это испытание на теплостойкость; медные трубы — это аэродинамическая труба; она хоть и не медная, но зато большая. Что же касается «чертовых зубов», то очень может быть, что это испытание на ударные нагрузки. Впрочем, не будем гадать.

Конечно, не всякую конструкцию обдувают ветром в аэродинамической трубе (смотри «МК» № 3, 1968 г., стр. 12—15). Долгое время эта операция считалась привилегией самолетов. Считалась — потому что скорости многих наземных машин уже приближаются к тем, которые лет тридцать — тридцать пять назад были доступны только самолетам. Конечно, дорожный каток или землеройную машину в аэродинамическую трубу пока не помещают. «Доросли» до этого испытательного устройства только локомотив и автомобиль. Локомотив — потому что современные сверхскоростные поезда должны двигаться со скоростями 200—250 км/час. О легковом автомобиле и говорить не приходится. Если старинные автомобили напоминают кареты (от которых их форма, кстати, и берет начало), то современные по обтекаемости приближаются к самолетам. Разумеется, сопротивление воздуха при движении автомобильные конструкторы учитывали всегда. Но сопротивление сильного ветра до сих пор серьезно не исследовалось. Словом, пришло время и автомобилю «лезть» в аэродинамическую трубу. Вернее, не самому ему, а модели.

Как это ни странно, оказалось, что ученые не так уж и много знают об аэродинамике у самой поверхности земли. Авиационники по поверхности не скользят, они «берут выше», и их опыт помочь ничем не мог. Пришлось автомобилистам многое начинать сначала. И крыло, с самых древних времен служившее символом стремительного полета, понадобилось им не для того, чтобы поднять машину, а для цели, совершенно противоположной и, казалось бы, странной, — прижать ее к земле. Как объяснить этот парадокс?

…Все быстрей и быстрей мчится гоночный автомобиль под бурные крики зрителей. Сто, двести, триста километров в час. И вдруг зрители увидели, как на повороте начала подниматься какая-то странная плоскость, укрепленная над задними крыльями. Назначения ее никто не знал. По форме она напоминала самолетное крыло. Но правильней было бы назвать эту аэродинамическую плоскость «антикрылом». В чем же его назначение?

При торможениях или при повороте у автомобиля, идущего на огромной скорости, ведущие колеса начинают пробуксовывать. Машина как бы стремится оторваться от земли, и сцепление колес с дорогой уменьшается. Это явление знакомо каждому водителю. Пробуксовка колес и в обычных условиях очень опасна, особенно при гололеде. Она может привести к заносу. Что же говорить о спортивной машине, которая весит 830 кг, имеет двигатель мощностью 570 л. с. и может развивать скорость до 320 км/час. В лучшем случае пробуксовка приведет к потере скорости — следовательно, к проигрышу состязания. О худших вариантах свидетельствуют эффектные кадры кинохроники: автомобили проламывают барьеры, врезаются в толпу зрителей. Горящие обломки, окровавленные гонщики…

  Чтобы такого не было, конструкторы гоночных автомобилей и стараются придумать способы, избавляющие автомобиль от пробуксовки. Можно сделать все четыре колеса ведущими, но это очень усложнит и утяжелит конструкцию. Автомобильные инженеры пошли по пути авиационников и поставили на автомобиле крыло, но с таким углом атаки, который создавал не подъемную, а, наоборот, прижимающую к земле силу. Работая специальной педалью, водитель мог больше или меньше поворачивать крыло (точнее «антикрыло»), тем самым изменять угол атаки и, следовательно, нагрузку на задние колеса.

«Антикрыло» можно сделать из двух половинок и, придавая каждому различный угол атаки, регулировать перераспределение веса по колесам. От этого и шины и подвеска работают лучше, а скорость увеличивается.

Все эти новшества появились на гоночных автомобилях совсем недавно и себя оправдали. А как же быть с лобовым сопротивлением воздуха? С этим конструкторы автомобилей — и прежде всего спортивных — усиленно борются. На гоночной «Альфа-Ромео», например, радиаторы установлены не спереди, а сбоку — перед задними колесами. Ничто не препятствует воздуху обтекать плавный кузов.

Известно, что спортивные автомобили являются своего рода лабораторией на колесах. Именно в этих конструкциях инженеры испытывают различные находки, которые потом — может быть, через десятилетия — переносятся на серийные автомобили. Во всяком случае, нынешние серийные развивают те же скорости, что гоночные много лет назад. Да и различные конструктивные решения, впервые испытанные на гоночных, теперь пошли в серию. Но, помимо таких давно известных методов, конструкторы ищут новые. И с этой целью обращаются к моделям, продуваемым в аэродинамической трубе. Правда, полностью имитировать условия движения автомобиля в реальных условиях невозможно: на аэродинамику движения влияют деревья, здания, холмы и впадины. Но ведь в любом эксперименте можно воспроизвести только приближенные условия реального протекания процесса.

И вот модель легкового автомобиля в масштабе 1 : 10 была поставлена на тележку и двинулась навстречу сильному ветру. Он дул неравномерно: целью конструкторов было установить, как действуют его порывы. Вслед за моделью двигался большой кабель, по которому передавались сигналы от многочисленных датчиков. Результаты помогли выяснить очень много интересных сведений, относящихся к устойчивости и управляемости автомобиля при больших скоростях.

В другом случае конструкторы нового автобуса установили, что мотор его, расположенный сзади, слишком сильно перегревается при движении. Макет машины поместили в аэродинамическую трубу и создали сильный встречный поток воздуха. Оказалось, что воздухозаборники лучше всего расположить на крыше. Так и поступили. Найденное с помощью трубы новое место оказалось очень хорошим. Больше мотор не перегревался.

Эти опыты с моделями и макетами очень полезны. Но гораздо интереснее, конечно, испытать в аэродинамической трубе настоящий автомобиль. Одна такая труба уже построена. Ее наибольший диаметр равен 14 м, а поток воздуха создается вентилятором с диаметром лопастей, равным 9 м. Скорость воздуха достигает 150 км/час.

Р. ЯРОВ