Автомобиль меняет облик
Случилось так, что создатели первых автомобилей словно бы забыли о сопротивлении воздуха. Сделали быстроходную самодвижущуюся повозку, а форму ей придали высокую, угловатую, ступенчатую, как нарочно, не приспособленную для движения в воздушной среде. Первыми спохватились в начале XX века конструкторы гоночных и рекордных автомобилей. Они стали делать машины низкими и узкими, вроде лодок. Это помогло. Потом, используя формы рыб и птиц, стали сглаживать, скруглять поверхности кузова, заострили радиаторы, удлинили «хвосты» и брызговики-крылья, убрали выступающие фонари, закрыли спицы колес накладными гладкими дисками. Но обычные автомобили продолжали сохранять свою каретную форму, пока не приблизились к рубежу стокилометровой скорости.
На этой скорости необтекаемый автомобиль тратит на сопротивление воздуха до трех четвертей мощности двигателя! И соответственно три четверти расходуемого топлива.
В начале 20-х годов оценили значение обтекаемости автомобиля немецкие авиаконструкторы Пауль Ярай и Эдмунд Румплер. Они провели ряд опытов с моделями автомобилей в аэродинамических трубах и доказали: чем больший путь должны совершить потревоженные движением автомобиля частицы воздуха, тем больше трение между ними, тем большая мощность расходуется на это трение. Если движение частиц плавное, то трение сравнительно невелико. Когда же частицы наталкиваются на неровности, проваливаются в углубления, то происходит завихрение воздушного потока. Трение частиц возрастает.
Идеально-обтекаемая форма (в виде сигары), которую уже применяли к самолетам, дирижаблям, торпедам, рекордным автомобилям, для обычного автомобиля оказалась неподходящей: выступающие колеса нарушали ее, да и невозможно было соблюсти правильную пропорцию длины и поперечника, который зависит от комплекции людей и не может быть сильно уменьшен. Чтобы придать автомобилю идеальные пропорции, пришлось бы вдвое-втрое удлинить его.
Кузов яраевского автомобиля состоит из основания и надстройки; основанию придается профиль сигары и скругленные прямоугольные очертания в плане, а надстройка делается покатой. Румплер утверждал, что главное — направить воздух по бокам автомобиля. В этом случае частицы воздуха обходят половину ширины кузова; путь же воздуха между дорогой и машиной — тесный, а устремившимся вверх частицам приходится «перепрыгивать» через весь автомобиль (в то время его высота достигала двух метров). На основе этой теории Румплер придавал автомобилю форму лодки с почти прямоугольным профилем.
Долгое время обе теории бурно обсуждались на страницах журналов, но до проверки их на серийном автомобиле дело не доходило. Опытные машины Ярая и Румплера считали некрасивыми и сложными в производстве, отвергали из-за их необычности. Однако постепенно скругление формы кузовов по воле моды и благодаря успехам в прессовом деле приблизило в 30-х годах форму обычных автомобилей к обтекаемой.
Среди них особое положение занимает американский «Крайслер-Эрфлоу» («воздушный поток»), спроектированный Г. Бюрингом. Широкий, короткий, покатый капот, наклонная задняя стенка, поставленные под углом (V-образные) стекла спереди и сзади, сдвинутый вперед пассажирский салон уменьшенного по высоте кузова заметно отличают «Крайслер» от привычных для того времени форм автомобиля и благоприятствуют обтекаемости. Такие формы стали возможными вследствие смещения двигателя вперед, применения особой главной передачи в заднем мосту, несущей конструкции кузова и пружинной независимой подвески передних колес.
Как только сиденья оказались перед задним мостом, конструкторам, естественно, захотелось понизить их. Но тут в пол кузова врезался высокий тоннель для карданного вала. Чтобы понизить и тоннель, сместили вниз ведущую шестерню главной передачи заднего моста (гипоидная передача).
Все же автомобили 30-х годов не были по-настоящему обтекаемыми. Скат крыши был слишком крутым, и поток воздуха рано отрывался от поверхности кузова, создавая завихрения; но и при таком скате снижение и сужение «хвоста» делало заднюю часть кузова тесной.
Выход наметился в некоторых экспериментальных автомобилях, например на образце машины профессора В. Камма (Германия). Если формы серийных кузовов того времени можно назвать яйцевидными, то каммовская форма напоминает обрезанную с концов сигару. Она приближается к форме идеально обтекаемого тела в его средней части. Воздух незначительно завихряется спереди и сзади, но плавно обтекает большую часть «сигары». Внутреннее помещение имеет достаточный объем при умеренной длине кузова.
Обтекаемые автомобили, о которых рассказано, создавались на основе классической компоновки. Исключение среди названных машин составляют «Румплер» (у которого двигатель расположен в узкой корме «лодки», а пассажирский салон — в широкой средней и передней ее части) и «Татра» моделей 77 и 87.
|