ОТ «РЕТРО» К «ФУТУРО»

Статья с похожим названием, опубликованная в № 10 за 1993 год, вызвала, как мы и ожидали, повышенный интерес читателей. И более всего ею заинтересовались автоконструкторы-самодельщики, обнаружившие немало полезного для себя в принципах конструирования и разработках автора статьи Ю.А. Долматовского. Именно поэтому мы попросили его рассказать на страницах журнала о более поздних проектах автомобилей вагонной компоновки, созданных не без влияния знаменитой «Белки», а также поделиться с автосамодельщиками опытом конструирования транспортных средств такого класса.

Неудача с запуском в серию автомобиля «Белка», ставшего все же определенным этапом, рубежом в развитии автомобилей особо малого класса, имела как ближайшие, так и отдаленные последствия.

Как оказалось, мы, конструкторы этого микроавтомобиля, шли, в сущности, в том же направлении, что и наши западные коллеги. Характерный тому пример — выпуск американской фирмой «Крайслер» «Фармобиля» — фермерской машины, поразительно похожей на сельскохозяйственный вариант «Белки».

Оказалось, что не дошедшая до производства «Белка» ускорила тем не менее решение вопроса о запуске в серию первого «Запорожца» — ЗАЗ-965. Ведь «горбатый», как и «Белка», был заднемоторным, с двигателем воздушного охлаждения и с колесами сравнительно небольшого диаметра. И не будь уже готовых «временных» двигателей от «Белки», макетные его образцы появились бы минимум на полгода позже. Да и новый двигатель появился бы не так скоро, если бы за него не взялись ирбитские конструкторы, которые в свое время готовили двигатели для нашего микроавтомобиля.

Что касается разработок легковых автомобилей вагонной компоновки — минивэнов, то в пятидесятые-шестидесятые годы профессиональные автоконструкторы, казалось, забыли про них. Лишь с конвейера ФИАТа с 1957 по 1970 год сходил мини-вэн «Мультипла», которого затем сменил аналогичный «Фамильяле». Что же касается выпуска упоминавшихся в предыдущей статье излишне упрощенных и дешевых микроавтомобилей на базе мотоциклетных агрегатов, то он оказался недолгим — от двух до четырех лет: с ростом благосостояния европейских потребителей такие автоколяски казались уже далеко не престижными рядом с «полноценными» автомобилями.

В конце шестидесятых затишье было нарушено разработкой во Всесоюзном научно-исследовательском институте технической эстетики автомобиля-такси вагонного типа, в которой приняли участие и конструкторы «Белки». Проектировался и еще один интереснейший микроавтомобиль, в конструкции которого использовались такие опробованные на такси элементы, как стеклопластиковый кузов, сдвижные двери, анатомические сиденья, регулируемые педали, а также оригинальный привод рулевого механизма.

На запорожском «Коммунаре» между тем начинался выпуск «горбатого»… Две первые модели этой машины (ЗАЗ-965 и ЗАЗ-965А) показали себя экономичными, проходимыми и маневренными, хотя и не удовлетворяли потребителей теснотой салона, малым объемом багажника, недостаточной комфортабельностью, низкой динамикой и неказистой внешностью. Все это и стало причиной того, что на смену этим моделям началась срочная подготовка машины с более современным внешним обликом.

К сожалению, основным отличием «ушастого» ЗАЗ-966 от предыдущих моделей стала увеличенная на 400 мм габаритная длина и, соответственно, большая на 110 кг масса. И это при удлинении салона всего лишь на 195мм! Явная несуразность подобного «осовременивания» позволила конструкторам из ВНИИТЭ сделать заключение, что на базе агрегатов нового ЗАЗ-966 можно создать автомобиль с таким же салоном и значительно большим багажником, но с габаритами и массой, как у 965-го. Новая компоновка обещала более рациональное распределение массы по колесам, что делало автомобиль устойчивее. К тому же при этом уменьшался износ шин и улучшалась обтекаемость кузова. Словом, речь шла о максимально полном использовании габаритов базовой модели для нового автомобиля вагонной компоновки.

Именно так началась работа над инициативным вариантом «Запорожца», получившего наименование «Макси». В отличие от «Белки» у нового мини-вэна сиденья водителя и пассажира закомпоновали в пределах колесной базы, вплотную к кожухам передних колес. Забегая вперед, обращаю внимание читателей на то, что именно так поступают многие конструкторы нынешних мини-вэнов в поисках решения сложной узловой задачи — оптимального размещения рабочего места водителя и механизмов.

На «Макси» же эта задача решалась нетрадиционно: для удобства посадки-высадки водителя и сидящего рядом с ним пассажира сиденья монтировались на поворотных кронштейнах. При этом сами сиденья имели анатомическую форму и представляли собой жесткую стеклопластиковую скорлупу с поролоновым матрацем. При повороте такого сиденья его приподнятая боковая часть проходила над колесными кожухами, и оно выдвигалось в дверной проем. Ко всему, для этой машины как нельзя лучше подошли конструкторские решения, отработанные на такси ВНИИТЭ — регулируемый блок педалей и сдвижные двери. Последнее наряду со значительным уменьшением площади, необходимой для парковки автомобиля, обеспечивало «относительно удобный доступ к задним сиденьям».

Кавычки в предыдущей фразе не случайны, поскольку представляют собой цитату из редакционного комментария в журнале «Аутомобиль-Ревю-Каталог», посвященном Женевскому автосалону 1992 года, где приводилось описание отечественных вагонных легковых автомобилей 50…60-х годов. Вот лишь несколько выдержек из того же комментария: «Обнаруживаются до сего дня не опубликованные аспекты развития кузова»; «Несмотря на небольшие уступы спереди и сзади, форма кузова, названная вагонной, очень близка к форме современных однообъемных легковых автомобилей»; «Опубликованный в 1964 году проект вагонного легкового автомобиля, у которого предусмотрены поворачивающиеся сиденья»…

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЕЙ МАЛОГО И ОСОБО МАЛОГО КЛАССА

КОММЕНТАРИИ К ТАБЛИЦЕ

Таблица эта дает возможность увидеть основные тенденции развития автомобилей малого и особого малого класса. По ней можно определить то место, которое занимали в мировом «автомобильном обществе» компактные автомобили «Белка» и «Макси», и то, которое мог бы занять самодельный мини-вэн.

Обратите, в частности, внимание, что средние эксплуатационные показатели ранних автомобилей к восьмидесятым-девяностым годам значительно выросли. Так, максимальная скорость и удельная мощность возросли почти вдвое, удельный расход топлива уменьшился на 10…30% — главным образом за счет увеличения мощности двигателей,— и произошел переход от мотоциклетных агрегатов к автомобильным.

Далее наступил период стабилизации показателей: рост мощности замедлился, а масса, несмотря на имевшиеся в распоряжении конструкторов новые идеи, материалы и технологии, все же увеличилась из-за увеличения объема оборудования, предназначенного для обеспечения безопасности, экологичности и комфорта автомобиля. Правда, уменьшение расхода топлива и, следовательно, выброс в атмосферу вредных отработавших газов были еще не радикальными.

Сравнение технических характеристик иностранных и отечественных автомобилей показывает, что наши компактные экспериментальные машины вписываются в мировое «автомобильное общество». К тому же у ранних наших экспериментальных моделей было то, что полностью отсутствовало у любого из членов мирового «автомобильного общества» — малая длина машины без ущерба для объема и комфортабельности салона. Именно это и необходимо в первую очередь учитывать автоконструкторам, поскольку это именно тот фактор, который позволяет располагать агрегаты автомобиля наивыгоднейшим образом.

***

Вернемся, однако, к конструкции «Макси». К числу прочих особенностей этой машины следует отнести также оригинальные переднюю подвеску, рулевой привод и структуру кузова.

Чтобы обеспечить достаточное пространство для водителя, верхний торсион подвески и рулевая трапеция ЗАЗ-966 были подняты до самого ветрового стекла. Таким образом, образовалась поперечная рама, охватывающая внутренние панели кузова и служащая дополнительной защитой в случае лобового наезда. А короткий рулевой вал привода от сошки на переднем его конце к трапеции предотвращал травмы грудной клетки водителя. Передние сиденья переместились на 345 мм вперед по сравнению с базовым «Запорожцем», задние — на 150 мм, и в результате — обещанное увеличение салона и багажника.

Кузов представляет собой оболочку из армированного стеклопластика, только в платформу пола была заформована хребтовая балка и стальные поперечины.

Уделяя много внимания «Белке» и «Макси», я исхожу не только из того, что компоновка и форма этих микроавтомобилей весьма близки к принятым сегодня: они вполне могут использоваться самодеятельными автоконструкторами — разумеется, с поправкой на современные агрегаты, материалы и технологические возможности. А таковых у нынешнего самодельщика немало — одних только двигателей особо малого (до 1 л) и малого классов не менее пяти. Я уж не говорю о большом разнообразии в конструкциях подвески, трансмиссии, органов управления, электрооборудования и контрольных приборов, а также элементов кузова — стекол, уплотнителей и т.п.

Не хочу навязывать автоконструкторам-любителям свое мнение и вкус. Позволю лишь себе пофантазировать о том, каким будет автомобиль через три-пять лет. Замечу при этом, что однообъемный кузов дает большую свободу размещения в нем сидений и механизмов, поскольку место для крупнейшего агрегата автомобиля — двигателя — и багажа жестко не определено. Важно лишь, чтобы соблюдалось следующее:

— удобная посадка и обзор для водителя и пассажиров, их доступ к сиденьям;

— обеспечение безопасности:

— оптимальное распределение нагрузки по колесам;

— доступ к механизмам для их обслуживания;

— приятный микроклимат и низкий уровень шума в кузове.

Замечу, что соблюсти перечисленное выше не так-то просто, и подробности обо всем этом были в свое время обстоятельно изложены в серии статей «Строим автомобиль». Здесь же ограничусь соображениями, которые касаются непосредственно гипотетического автомобиля ближайшего будущего, о котором шла речь выше.

На большинстве современных машин с однообъемным кузовом применяются суперширокопрофильные шины, а на машинах с задним расположением двигателя еще и разные по наружному диаметру шины передних и задних колес. На ряде мини-вэнов используются такие конструкторские решения, как приподнятый пол и расположенная посредине рулевая колонка. Все это являет собой стремление конструкторов использовать площадь кузова с учетом близкого соседства сиденья водителя и колесного кожуха; сократить длину и, следовательно, массу автомобиля; уменьшить расход топлива и вредные выбросы двигателя. Одновременно — улучшить обзор дороги и обтекаемость передней части кузова, облегчить доступ к сиденьям. И еще о компоновке с центральным расположением рулевой колонки: совсем не обязательно устанавливать ее строго по оси симметрии машины — целесообразнее все же немного сместить ее влево для улучшения обзора при обгонах. Не обязательно также перемещать колонку излишне далеко вперед — достаточно сдвинуть ее на 250…300 мм, чтобы обеспечить благоприятное для устойчивости автомобиля и для сцепления колес с дорогой распределение масс как при переднем, так и при заднем расположении двигателя.

Как показывает опыт, самодельщики в основном используют серийные моторы. И, выбирая силовой агрегат для своего автомобиля, мы тем самым предопределяем его наивыгоднейшее расположение в однообъемном кузове и, следовательно, компоновку в целом.

Так, двигатели от моделей от ЗАЗ-965 до ЗАЗ-969 в сборе со сцеплением, коробкой передач и главной передачей целесообразно располагать сзади, как у базового «Запорожца». Размещать его спереди, как у ЛуАЗа, на однообъемной машине невыгодно — при этом перегружаются шины передних колес, что влечет за собой увеличение их диаметра, увеличивается передний свес кузова и может быть нарушена сама его обнообъемная форма.

Применение мотоциклетных двигателей влечет за собой блокирование их с агрегатами трансмиссии ЗАЗ с помощью переходных пластин, как это пришлось делать при создании силового агрегата для «Белки».

Двигатели от автомобилей ВАЗ моделей от 2101 до 2107 хорошо компонуются сзади, если располагать их поперечно, как это было выполнено в свое время на такси ВНИИТЭ и как это делается на многих современных автобусах. При этом используется укороченный карданный вал, связанный парой цилиндрических косозубых шестерен с выходным валом коробки, а конической передачей — с главной передачей ведущего моста. При этом весьма важно обеспечить минимальные (не более 7…10 градусов) углы работы карданов. Можно, конечно, обойтись и без дополнительной пары шестерен, заменив коническую коронную шестерню цилиндрической, однако это повлечет за собой изготовление сложного картера главной передачи.

Ну и, разумеется, для заднего расположения полностью годится силовой агрегат от переднеприводных автомобилей Волжского, Запорожского и Камского автозаводов. В принципе прекрасно компонуется и весь ведущий мост, при условии приспособления к нему задней подвески автомобиля.

На первый взгляд может показаться, что «однообъемник» проще всего сделать переднеприводным, используя готовые механизмы трансмиссии и подвески. Именно так и поступают многие конструкторы с целью унификации новой модели с двух- и трехобъемными переднеприводными машинами, находящимися в производстве.

Конечно, меня можно упрекнуть в пристрастии к компоновке с задним расположением двигателя. Однако для этого есть вполне объективные соображения.

Во-первых, практика неоднократно подтверждала то, что заднеприводные автомобили более просты в производстве и эксплуатации, чем переднеприводные того же класса, а значит — такая компоновка особенно подходит для дешевого автомобиля малого класса. Именно поэтому заднеприводные так активно выпускались в пятидесятых-шестидесятых годах, когда мир преодолевал послевоенные экономические трудности, весьма схожие с теми, что стоят сейчас перед нашей страной.

Во-вторых, несомненные достоинства и широкое распространение переднеприводных машин отнюдь не исключили из производства автомобили малого и особо малого класса с задним приводом — вполне успешно продолжается выпуск таких машин на предприятиях ФИАТ, «Фольксваген», «Субару» и других. А на большинстве спортивных машин, которые всегда были предвестниками наиболее перспективных конструкторских решений, двигатель устанавливают либо сзади, либо перед задним мостом.

В-третьих, заднее и среднее расположение двигателя применены на новейших мини-вэнах БМВ и «тоёта».

В-четвертых, задний привод словно бы специально приспособлен для однообъемного автомобиля, у которого неизбежна большая, чем у любых других машин, нагрузка передних колес вследствие смещения вперед массы кузова и пассажиров. У машин с задним приводом более равномерное распределение масс, оптимальное для сцепления ведущих колес с дорогой практически в любых ситуациях.

В-пятых, первоначальное представление о недостаточной безопасности автомобилей вагонной компоновки претерпело существенные изменения. В частности, статистика убедительно показала, что при одинаковых условиях эксплуатации микроавтобусов РАФ и автомобилей «Волга» первые претерпевали на треть меньше аварий, чем вторые,— в первую очередь, за счет лучшей маневренности и прекрасного обзора дороги.

В-шестых, нельзя не учитывать и влияния на компоновку автомобиля таких «нетранспортных» процессов и явлений, как спрос, мода, реклама, прибыль, престиж владельца и т.п. Наряду с техническим прогрессом и развитием эксплуатационных требований «нетранспортные» факторы играют немалую роль в распространении автомобилей. В свое время так находили применение в конструкции автомобилей пневматические шины и мощные двигатели, закрытые и цельнометаллические кузова, а затем и кузова со все более обтекаемой формой, электростартер и автоматическая трансмиссия, а также многое другое. Да и в наши дни именно благодаря таким «нетранспортным» факторам состоялся массовый переход к переднеприводным автомобилям. Полагаю, что если бы не влияние «нетранспортных» процессов и явлений, то однообъемники вполне смогли бы распространяться раньше, а в ближайшем будущем уж наверняка смогут занять по праву принадлежащее им место в силу объективных их качеств и уже четко наметившихся тенденций в мировом автостроении.

Юрий ДОЛМАТОВСКИЙ, кандидат технических наук