Строим глазки

ТЕХНИКА

/НОУ-ХАУ

СТРОИМ ГЛАЗКИ

ЧТО СКРЫВАЕТ БЛЕСК МОДНЫХ ФАР

ТЕКСТ / АЛЕКСЕЙ ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ

КАК "ПОРТИЛИ" ФАРЫ

Изначально автомобиль смотрел на мир "незамутненным" взглядом фар без рассеивателя. Ведь лучший прожектор получается, если поместить точечный (не имеющий реальных размеров) источник света в фокусе параболического отражателя. Такие "параболоиды" доставали в войну до самолетов на километровой высоте и не только показывали цель зенитчикам, но и... ослепляли летчиков.

Однако на земле с эффектом ослепления пришлось вести бескомпромиссную борьбу. Луч ближнего света ограничили сверху, поставив в лампочку под нитью ближнего света металлический экранчик: теперь работала только верхняя часть рефлектора, направлявшая свет вниз. Мало того, защитное стекло превратили в рассеиватель, снабдив его рифлением, причем несимметричным (для "европейского света"). Сквозь такое стекло зеркальная поверхность отражателя не видна, и взгляд фар надолго "замутился".

ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА

Но разве нельзя заставить лучи, отраженные нижней половиной рефлектора, не задираться вверх, в глаза водителю встречного автомобиля? Можно, однако для этого не годится отражатель простейшей параболической формы. Придется строить новое кривое зеркало - из нескольких сегментов, каждый из которых освещает назначенную ему зону дороги. Такие дольки-сегменты имеют свои точки фокусов, не обязательно совпадающие с нитью накаливания, потому и назвали новые фары мультифокальными ("Хелла") или вариофокусными - VF ("Бош"). Им уже не нужно ребристое защитное стекло - взгляд автомобиля прояснился. Если посмотреть ему прямо "в глаза", сегменты отчетливо видны и даже украшают внешность машины.

Очевидно, что для получения идеально точного светораспределения по европейскому стандарту количество сегментов отражателя должно быть как можно большим, а размер нити накаливания - как можно меньшим. Тогда удастся вплотную подойти к условиям геометрической оптики и рассчитать путь для "каждого отдельного лучика", испускаемого лампочкой. На практике конструкторы стали делить поверхность отражателя примерно на 10 000 частей и протянули к дороге не меньше 10 000 000 (!) виртуальных лучей - такое приближение весьма точно соответствует реальной картине. Высокопроизводительный компьютер, используя математический метод с красивым названием "Монте-Карло", трудится над расчетом рефлектора 13 часов кряду, заменяя этим не менее чем двухгодичную (!) работу человека, вооруженного лишь карандашом и калькулятором. Именно мощным компьютерам обязаны своим появлением современные "хрустальные" фары.

В результате сегменты нового рефлектора становятся столь маленькими, что сливаются в одну сплошную поверхность очень сложной "свободной" формы FF, что удачно нашло отражение сразу на двух европейских языках: free form по-английски или freie FlКche по-немецки.

В новых фарах для освещения дороги используется уже почти весь световой поток лампы, за исключением разве что ее торца, прикрытого непрозрачным колпачком, - свет от него в любом случае слепил бы встречных водителей.

ЛАМПОЧКИ

МЕНЯЮТ НОМЕР

Для точного светораспределения нить накаливания должна быть как можно меньшего размера. Привычные галогенные лампочки Н1 (однонитевая) и Н4 (двухнитевая) не удовлетворяли возросшим требованиям светотехников; на смену им пришли Н7 и Н8. Их спиралька (по-научному - тело накала) намотана гораздо плотнее и раскаляется до больших температур. Если в Н1 на поверхности нити были максимум 3100°К, то в "семерке" уже есть участки с 3700°К. Зрительно излучаемый свет кажется не таким желтым, он ближе к голубому. Но, конечно, лучше всего для фар FF подходят ксеноновые газоразрядные лампы с миниатюрной дугой, разогретой до 6000°К, - совсем как солнечная поверхность.

ДА ЗДРАВСТВУЮТ

КОНТАКТНЫЕ ЛИНЗЫ!

Любуясь блеском современных фар, вы наверняка обратите внимание на круглый зрачок - он почти всегда есть под общим "хрустальным" стеклом. Это фара дальнего света, выполненная по новой технологии. (Применение двухнитевых ламп с FF-отражателями технологически затруднительно.) Тут уже не нужно добиваться четких границ светового пятна, достаточно обеспечить максимальную освещенность при возможно малых габаритах. Выполнить это позволил эллипсоид - тело вращения с двумя фокусами. Если поместить источник света в первом, лучи дружно соберутся во втором (там можно при необходимости расположить экран специальной формы, задающий границы светового пучка, - такие фары ближнего света тоже существуют). Единственное "но" - дальше придется собирать расходящиеся лучи специальной линзой, зато вся конструкция получается на радость дизайнерам очень компактной. Можно даже сделать эллипсоид приплюснутым в вертикальной плоскости, а линзу - асферической (с разными радиусами кривизны по горизонтали и вертикали). Такая фара получила название полиэллипсоидной (PES) у "Боша" или трехосной (DE - DreiachsEllipsoid) у "Хеллы".

ФАРА ПРИСПОСОБИТСЯ К ДОРОГЕ

Научились строить современные фары не только на Западе. Завод "Автосвет" в Киржаче также освоил новые методы расчета и изготовления FF-отражателей. Такие фары уже выпускаются для новой "Нивы" в Рязани и планировались для "Волги" GAZ 3111. Впрочем, ясный взгляд обретут теперь другие модели нижегородцев.

Но разработчики светотехники видят будущее не столько в построении самой фары, сколько в автоматическом управлении ее лучом и светораспределением в зависимости от загрузки автомобиля, конфигурации предстоящего поворота, появления встречного транспорта... В экспериментальных фарах появились подвижные экраны, лампы, отражатели. Есть даже вариант с полумиллионом подвижных микрозеркал, управляемых компьютером! На пути к "адаптивным фарам" уже решены многие технические проблемы, и после ожидаемого в 2003 году внесения изменений в европейские стандарты им будет дан "зеленый свет".

1. "Параболоид" инженеров прошлого использовал меньше половины света.

2. Все лучи в FF-фаре удается направить вниз.

3. FF-фары значительно полнее используют световой поток.

Трехосный эллипсоид "диапроектора" иногда совмещают с FF-отражателем.