Привет, друзья! Каждый раз, сталкиваясь с подобными материалами, я невольно задумываюсь о том, насколько сложно разработать и запустить в производство хороший автомобиль. Только представьте, какое огромное количество людей день и ночь трудится над созданием всего, что с ним связано. Абсолютно любой нюанс — будь то согласование дизайна, подбор материалов, поставка комплектующих, установка электроники, настройка подвески и многое другое — требует работы специалистов. То же самое касается и аэродинамики, о которой пойдёт речь в сегодняшней статье издания R&T. Оцените глубину подхода — это вам не шильдики на готовую модель приклеивать.
Воздух совсем не изменился за более чем 100 лет с начала автомобильной эпохи. Ну ладно, хорошо, сегодня он гораздо меньше пахнет конским навозом или тифозной палатой. Но при взаимодействии с какими-либо предметами ведёт себя так же, как и всегда. Замечали, что аэродинамически эффективные транспортные средства имеют некоторые схожие черты? Низкая, закруглённая передняя часть. Ниспадающая линия крыши, ведущая к плавно сужающейся задней части, которая резко обрывается в конце. И, конечно же, уродливые колёса — то выставленные напоказ, то основательно прикрытые. Это результат работы поколений специалистов, которые ломают головы над уравнениями и проводят испытания в аэродинамической трубе. Работы, на которую все вдруг радостно забили во второй половине 20-го века. Эпоха, конец которой мы с вами сегодня переживаем, характеризуется мощными двигателями внутреннего сгорания. Они питаются дешёвым топливом, доступным практически на каждом углу. Так что давайте забудем про причудливые довоенные Татры и стримлайнеры (машины обтекаемой формы) — будем демонстративно рассекать воздух на сараях вроде седана Imperial 1958 года выпуска, внедорожника Hummer H2 и так далее!
Компания Mercedes-Benz, которая на протяжении многих лет самостоятельно производила величественные, но прожорливые машины, смотрит на будущее по-другому. Электрический концепт, получивший имя Vision EQXX — это четырёхдверный седан, аэродинамика которого возведена в крайнюю степень.
Принимая во внимание тот факт, что заряд современных электрических аккумуляторов быстро истощается и требует довольно много времени на восполнение, совершенно неуместо жертвовать обтекаемостью в угоду стилю. Благодаря высокоэффективной трансмиссии и низкой для электромобиля снаряженной массе EQXX смог добраться из немецкого Штутгарта до британского Сильверстоуна, преодолев целых 747 миль на одной зарядке (чуть больше 1200 километров). Решающую роль в этом сыграл его абсурдно низкий коэффициент лобового сопротивления (Cx=0,17).
Мы попросили опытного специалиста по аэродинамике Mercedes Александра Вешле рассказать об EQXX поподробнее.
«Базовая форма автомобиля крайне важна. В особенности закруглённый перед и обтекаемая кабина, а также длинная и гладкая задняя часть, зауженная к концу. Чтобы добиться настолько низкого коэффициента аэродинамического сопротивления, нужно оптимизировать каждую деталь и каждый контур автомобиля».
Выходит, пассажиры заднего ряда должны быть коротышками, чтобы разместиться под ниспадающей линией крыши?
«В компании Mercedes-Benz дизайнеры и специалисты по аэродинамике тесно сотрудничают на протяжении десятилетий. Мы знаем друг друга лично и глубоко понимаем цели наших коллег. В то время как дизайнеры мыслят с точки зрения пропорций и эстетики, мы, специалисты по аэродинамике, работаем над технологиями и функциональностью. Нам регулярно приходится находить компромиссы и нестандартные решения. Ярким примером такого подхода является активный задний диффузор, который выдвигается почти на 200 миллиметров с ростом скорости. Благодаря ему удаётся обеспечить значительное улучшение аэродинамических показателей, что даёт дизайнерам гораздо больше творческой свободы при проектировании».
«Обратите внимание, что у автомобилей с коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,17 (таких как W125 Rekordwagen 1937 года или C 111-IV), есть одна общая черта: прикрытые задние колёса. Честно говоря, это решение не выглядит изящным, поэтому дизайнеры были им крайне недовольны. Ещё один важный аспект — ширина колеи. Дизайнерам нравится, когда машина красиво стоит на земле, а задняя ось выглядит шире, чем передняя. Как инженеры-аэродинамики, мы предпочитаем, чтобы всё было наоборот. Компромисс: дизайнеры согласились сделать заднюю колею на 50,8 миллиметра уже, и мы пожертвовали закрытыми колёсами. Глядя на Vision EQXX, понимаешь, что решение оказалось правильным, даже несмотря на слегка возросший коэффициент сопротивления воздуха».
«Задняя часть с резкими краями концептуально напоминает хвост Камма (когда плавно ниспадающая крыша заканчивается практически вертикальным срезом), но перед нами продукт вычислительной гидродинамики — сложного трёхмерного моделирования воздушного потока, выполненное с учётом габаритов автомобиля. Так что активный диффузор появился здесь вовсе не просто так. Принятые меры значительно уменьшают кольцевые завихрения позади кузова».
«Шины, специально разработанные компанией Bridgestone (комплект Turanza Eco со сверхнизким сопротивлением качению), и гладкие 20-дюймовые кованые диски из магниевого сплава установлены вровень с кузовом для уменьшения сопротивления. Колёса вообще сильно влияют на аэродинамику. Вот почему воздух плавно направляют вдоль них. Всё начинается с каналов перед колёсами, которые посылают поступающий через бампер воздух прямиком на аэродинамические колпаки колёсных дисков. Оказавшись позади переднего колеса, поток вновь попадает в воздухозаборник и беспрепятственно огибает кузов по краю двери».
«Обсуждая детали, мы, конечно же, говорили о возможности замены боковых зеркал камерами. Но в конце концов остановились на компромиссе между энергетической и аэродинамической эффективностью. Поскольку камерам, выполняющим роль зеркал, требуются дополнительные экраны, которые потребляют энергию, победили традиционные зеркала с тщательно оптимизированной формой корпуса. Чтобы уменьшить площадь контакта, мы закрепили их на сдвоенной основе». Обычно боковые зеркала добавляют от 2 до 8 процентов к общему аэродинамическому сопротивлению конструкции. У EQXX этот показатель не доходит даже до 2 процентов.
«Мы многому учимся благодаря технологической программе, частью которой является Vision EQXX. Дело не только в конкретных аэродинамических показателях, но и в используемых нами цифровых методах. Некоторые аспекты уже внедряются в процесс разработки будущих моделей».
«Пластина, расположенная в полу автомобиля, обеспечивает охлаждение электрической трансмиссии в нормальных условиях вождения. В случаях, когда требуется дополнительное охлаждение, у кромки в носовой части открываются специальные каналы, позволяя воздуху проходить через радиатор и уноситься прочь сквозь продуманные вентиляционные отверстия на капоте. Такая схема ещё сильнее уменьшает коэффициент аэродинамического сопротивления».
Что скажете, друзья? Если вы по-прежнему не впечатлились, то я с удовольствием дополню автора. Итак, в концепте Vision EQXX используется новая модульная архитектура Mercedes Modular Architecture и множество удивительных технологий. Например, установленный сзади алюминиевый подрамник под названием BIONEQXX отливался методом топологической оптимизации — это когда материал распределяется под воздействием определённых нагрузок, и внутри остаются пустоты. Если я всё правильно понял, то получается нечто вроде губчатой структуры — сравнительно лёгкой, но очень прочной.
Кузов машины сделан из ультрапрочной мартенситной стали марки MS1500 и плоского низкоуглеродистого проката, полученного в электродуговой печи из металлического лома. Двери выполнены из гибридного композита (пластика, армированного карбоном и стекловолокном) со вставками из «крылатого металла». Рамки дверей дополнительно усилены полиамидной пеной.
Отдача расположенной на задней оси силовой установки составляет всего 204 лошадиные силы, при этом коэффицент её полезного действия достигает 95 процентов. Плюс 900-вольтовый аккумулятор на 100 киловатт-часов, 117 солнечных ячеек на крыше, гигантский изогнутый 8K-дисплей длиной больше метра с разрешением 7680×660 пикселей и «умной» светодиодной подсветкой, элементы из переработанного пластика, текстиль из биоразлагаемых волокон, обивка из мицелия грибов, кактуса и бамбука…
Но главное и самое невероятное для меня — бортовая система на базе самообучающихся нейроморфных процессоров, хранящих информацию в искусственных нейронах по аналогии с человеческим мозгом. Понятно, что до совершенства ей ещё далеко, но мы уверенными шагами движемся к тому, что ещё совсем недавно считали фантастикой…
