сообщение №1023

Антикрыло

Вы садитесь за руль «Запорожца». Поворот ключа, и ожили его четыре цилиндра. А теперь вообразите, что за плечами у вас не 30-сильный «движок», а «моторище» в 420 л. с. — точно такой, что стоит у Грэхема Хилла на гоночном «Лотос-49Б». Тронуться с места — целая проблема: колеса буксуют, а протектор шин сразу же обращается в сизый дым. Но английскому гонщику не легче, чем вам. Его машина весит столько же, и даже на прямой передаче, когда ее скорость — полные 280 км/час, колеса все еще пробуксовывают. Управлять «Лотосом» так же сложно, как вам вести «Запорожец» по обледенелой дороге.

Последние пять или шесть лет автомобильный спорт переживает нашествие сверхмощных машин. На чемпионате мира, в Ле-Мане и на треке Индианаполиса стартуют спортивные и гоночные автомобили, у которых под капотом 400, а то и все 500 лошадиных сил. Но их веса (800 или 700, а подчас и 500 кг) совершенно недостаточно, чтобы прижать ведущие колеса к дороге, полностью использовать громадный запас мощности.

Спортивные «Феррари-330П4», которые стартовали в прошлогодних 24-часовых гонках в Ле-Мане, весили 850 кг и при мощности двигателей 450 л. с. без труда достигали на прямых участках 320 км/час. Но при прохождении поворотов они (как и другие «болиды») не имели существенных преимуществ перед менее мощными автомобилями — не хватало сцепления ведущих колес с дорогой. При разгонах на выходе из поворотов колеса буксовали, теряя резину протекторов и драгоценные секунды.

Тогда конструкторы пошли на применение сверхшироких покрышек — ведь чем больше «пятно контакта» шины с дорогой, тем лучше сцепление с ней. Так родились гоночные покрышки размером 16,50—15. Они монтируются на обод шириной 420 мм и диаметром 382 мм, а их беговая дорожка лишь немногим уже самого обода. Однако же на высоких скоростях «катки» новых шин повели себя совершенно недопустимо.

На мокрой дороге сверхширокая шина нагнетала под себя «водяной клин», автомобиль как бы всплывал над дорогой и становился практически неуправляемым. Подобное явление, но на более высокой скорости наблюдалось и на сухой дороге — колесо работало как гигантский центробежный насос, создавая под собой воздушную подушку. Где уж тут было мечтать об использовании пяти сотен лошадиных сил!

И тогда, как часто бывает в развитии техники, конструкторы обратились к услугам иной области знаний. Над автомобилем на двух стойках установили «кусок самолетного крыла», перевернутый вверх ногами. Он создавал антиподъемную силу, прижимая ведущие колеса к дороге. Первым такой эксперимент поставил американский гонщик Джим Холл. На спортивной машине его конструкции «Чаппараль-2Ф» (570 л. с., 830 кг, 330 км/час) 1967 года было установлено «анти-крыло» площадью 1,38 м2. Оно имело длину 1780 мм, ширину 720 мм, толщину 80 мм и давало заметное увеличение нагрузки на ведущие колеса. Итог — «Чаппараль» финишировал первым в ряде крупных гонок.

Правда, еще и до Холла делались попытки использовать законы аэродинамики для улучшения сцепления колес с дорогой. На спортивных «Феррари» и «Порше» еще лет пять назад уже применялся так называемый «спойлер» — невысокий поперечный гребень, установленный с небольшим наклоном на задней кромке кузова. Поток воздуха, набегая на «спойлер», создавал усилие, одна из составляющих которого дополнительно нагружала ведущие колеса.

Сначала «спойлеры» и «анти-крылья» встречались только на мощных спортивных автомобилях-прототипах. В 1968 году повальное увлечение ими захватило конструкторов и гоночных автомобилей. Первым сказал «да» Колин Чэпмен. Перед гонками в Иидианаполисе на испытаниях 500-сильного газотурбинного «Лотоса-56» он убедился, что на максимальной скорости (290 км/час) сверхширокие шины едва касаются полотна трека. Чэпмен обратился за помощью в исследовательский центр Форда. «Лотос» был увешан бесчисленными датчиками, тензометрами и другими приборами, их информация была впоследствии «переварена» электронно-вычислительной машиной, и... автомобиль обрел клинообразный кузов. Передняя его часть имела отрицательный угол атаки и играла роль «анти-крыла».

На четвертом этапе первенства мира в Спа стартовали гоночные машины «Феррари» (408 л. с., 512 кг), над задней частью которых гордо возвышалось уже чистокровное «анти-крыло». И пошло — «Лотос», «Брэбхэм», затем «Мак-Ларен», «Хонда» и «Матра» — все обзавелись новинкой. Кое-кто («Лотос», «Феррари», «Мак-Ларен») установил небольшие «предкрылки» в носовой части машины. Для чего? При разгоне, когда нос автомобиля «задирается», уменьшается угол атаки «анти-крыла», и оно не так интенсивно прижимает колеса к дороге. Особенно сильно разгружаются передние колеса, машина плохо слушается руля. «Предкрылки» со значительным углом атаки компенсируют это и буквально «ставят передние колеса на место».

Казалось бы, теперь все должно обстоять благополучно. Но «анти-крыло» преподнесло опасный сюрприз.

Сейчас многие гонщики практикуют прием езды, называемый «слипстрим».

Тот, кто идет на менее мощной машине, пристраивается на прямом участке в хвост более быстроходному сопернику и следует за ним в двух-трех метрах. За передней машиной образуется разрежение, и, следуя в этом «вакуумном мешке», можно дождаться выгодного момента, «отцепиться» и пойти на обгон.

И вот недавно, на одной гонке, выходя из «вакуумного мешка», Д. Оливер на «Лотосе» взял в сторону, чтобы совершить обгон. Половина «анти-крыла» вышла из зоны разрежения, давление воздуха мгновенно прижало левую сторону машины к асфальту, та резко развернулась, и Оливер лишь чудом остался цел.

Конечно, Чэпмен немедленно учел урок и через неделю, на следующем этапе чемпионата (в Брэндс-Хэтч), поднял «анти-крыло» почти на двухметровую высоту, то есть вывел его из зоны действия «мешка».

Сейчас на машинах «Лотос-49Б» «предкрылки» и «крыло» позволили на скорости 240 км/час увеличить нагрузку передних колес на 28, а задних — на 38 процентов. Управляемые колеса сохраняют надежный контакт с дорогой, задние же (на двух высших передачах) избавлены от буксования.

Поскольку крыло создает довольно большое усилие (180—200 кг), на одних машинах («Матра», «Феррари») оно жестко крепится на раме, на других же («Лотос», «Хонда», «Чаппараль») — поддерживающие его трубы смонтированы непосредственно на стойках подвески задних колес.

В первом случае усилие от «крыла» передается на колеса через раму и пружины подвески, ненужным образом перегружая их. Во втором — оно передается непосредственно на стойки подвески колес. Жесткое крепление тут совсем недопустимо — неизбежна поломка труб и раскосов крепления «крыла».

Приходится идти на применение сложной системы кронштейнов со сферическими шарнирами, способной воспринимать перекосы, возникающие при работе независимой подвески. Переход на зависимую подвеску поможет упростить решение вопроса, и в связи с этим возможен возврат к мостам «Де-Дион».

А что делать при разгонах и торможениях, прыжках на неровностях шоссе? Автомобиль «приседает» или «клюет носом», угол атаки «анти-крыла» резко меняется, а с ним и нагрузка на колеса. Это сильно затрудняет управление. Французский завод «Матра», чья основная продукция — управляемые ракеты, создал автоматический регулятор наклона крыла. Но он был очень чутким — реагировал на малейший рывок машины, и езда на гоночной «Матре» стала утомительной тряской. Встроили в регулятор реле запаздывания — теперь он откликался только на основные «команды», и все встало на свои места.

Еще дальше пошли заводы «Порше» (ФРГ) и «Ниссан» (Япония). Они уже работают над «анти-крылом», расчлененным на две части. На повороте они получают различные углы атаки, перераспределяя нагрузку с наружного колеса на внутреннее. Этим удается существенно повысить сцепление колес с дорогой.

Предвижу, что иной скептик возразит: ну что ценного дают для автостроения эти эксперименты на десятке гоночных машин?

Шестьдесят три года назад французский журнал «Ла Ви Отомобиль», доказывая, что на автомобиле не превысить скорости 214 км/час, приводил расчеты. Не так давно многие видные специалисты автостроения с подозрением смотрели на дисковые тормоза, недоверчиво косились на системы непосредственного впрыска топлива: «Они не найдут широкого распространения, ну разве только все на тех же гоночных машинах!»

Развитие техники в нашем веке идет чрезвычайно быстро. Смежные отрасли «перекрестно опыляются», рождаются новые конструкции, синтезированные из достижений областей, на первый взгляд далеких одна от другой. Автомобили кое-что заимствовали в свое время от паровозов; авиация, переняв шестьдесят лет назад много полезного от автомобиля, теперь возвращает ему свой долг. Многое, что лишь недавно представлялось мифом, ныне уже прочно вошло в нашу жизнь. И может быть, лет через пятнадцать — двадцать воздушные замки «анти-крыла» станут реальностью и для обычного дорожного автомобиля?

Л. ШУГУРОВ, инженер («За Рулем» №11, 1968)