Не думай о секундах свысока

ТЕХНИКА

/ОБОЗРЕНИЕ

НЕ ДУМАЙ О СЕКУНДАХ СВЫСОКА

ОДИН ИЗ НЕМНОГИХ ПАРАМЕТРОВ, КОТОРЫЙ ЧЕМ МЕНЬШЕ, ТЕМ ЛУЧШЕ

ТЕКСТ / АЛЕКСЕЙ ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ

ФОТО / АРХИВ ЗР, ЖУРНАЛ "МОТ"

Уйти с перекрестка первым... "Выстрелить" со светофора, превратиться за несколько секунд в точку и пусть накормленные пылью изумляются: "Слушай, а что это было?"... Что нужно для этого? Лошадиные силы, ньютон-метры или, может быть, широкая резина?

ВСПОМНИМ ФИЗИКУ

Чтобы придать любому телу (в том числе и автомобилю) ускорение, необходимо приложить к нему внешнюю силу. Сделать это может только... дорога с помощью силы трения. Стало быть, чем сильнее сцепление шины с дорожным покрытием, тем лучше динамика автомобиля. Именно сила трения, которая не может быть сколь угодно велика, ставит теоретический предел быстроте разгона.

Если упростить задачу, пренебречь влиянием множества факторов, то вместо сложного дифференциального уравнения получим простое выражение для максимально достижимого ускорения автомобиля: а = j.g, где j - коэффициент сцепления шины с дорогой (на сухом асфальте примерно 0,8), g - ускорение силы тяжести, равное 9,8 м/с2. (Заметим, что наша упрощенная машинка - полноприводная, то есть использует весь свой вес, чтобы реализовать наибольшую тягу). Еще пара формул из курса физики для шестого класса - и вот минимально возможное время, необходимое для разгона до "сотни" при старте с места: 3,5 с!

В строгом вычислении предельно достижимой динамики приходится учитывать тип привода и многое другое. Например, автомобиль 4х2 в самом общем случае разгонится в два раза медленнее. Увеличение пятна контакта шины с дорогой несколько улучшает динамику, пробуксовка, напротив, заметно ухудшает. Не говоря уже о дождичке в четверг, после которого коэффициент трения падает на асфальте примерно до 0,5 со всеми вытекающими последствиями. Ну, а зимой на величину выше 0,2-0,3 рассчитывать и вовсе не приходится.

Пусть не покажется читателю, что сила трения сама собой разгоняет его машину. Она - лишь реакция на старания двигателя; мы просто хотели показать, что нет никакого смысла до бесконечности наращивать его мускулы, если только заодно не проложить вдоль дороги зубчатую рейку, а автомобиль снабдить пятым ведущим колесом-шестеренкой! Впрочем, если разгон с места сделать самоцелью... Но об этом чуть позже.

Ускорение реального автомобиля определяется возможностями двигателя, трансмиссии, конечно же, его массой и всевозможными силами сопротивления. Но это уже совсем другие формулы...

Мастеру светофорных гонок стоит знать: эффектный старт с дымом из-под колес - не более чем шоу. Сила трения скольжения всегда меньше трения покоя. Так что умнее было бы точно дозировать подачу газа или довериться электронной противобуксовочной системе.

А ЗАЧЕМ, СОБСТВЕННО?

Динамические качества автомобиля, выражением которых и является время разгона с места до 100 км/ч, весьма важны для активной безопасности. Их роль особенно повысилась с ростом плотности движения на дорогах. Да, конечно, на МКАД можно позволить себе роскошь плавного набора скорости в одном из правых рядов. Другое дело - узкие двухполосные дороги со встречным движением. Сегодня обогнать грузовик с ходу удается редко. Приходится подолгу ждать открывшегося "окна" во встречном потоке и тогда... Попробуйте-ка проделать этот маневр на "Победе", набирающей "сотню" за... 46 с! Любопытно сравнить: за полвека максимальная скорость отечественных автомобилей в среднем выросла со 115 до 150 км/ч, то есть примерно в полтора раза, тогда как время разгона сократилось с 45 до 15 с - втрое!

Двигатели стали приемистыми, прибавилось ступеней в коробках, изменились передаточные отношения, машины полегчали. Кстати, совсем не случайно кузова большинства современных спортивных моделей выполнены из алюминия или пластмасс: тут считают граммы, а не доллары!

ЗАСЕКАЕМ ВРЕМЯ

Автомобили классифицируют по разным признакам, и параметр "время разгона до 100 км/ч" не хуже других подходит для этой цели. Мы попробовали оценить выпускавшиеся в 2000 году модели с помощью виртуального секундомера: результат этого "эксперимента" вы видите на рисунке.

Самый медлительный класс условно назовем почти позабытым советским словом "ширпотреб". В него попали машины, разгоняющиеся до "сотни" за 10-15 (и более) секунд. Как правило, это автомобили с базовыми двигателями минимального рабочего объема, доступные самым широким кругам потребителей. К ним относятся и почти все отечественные модели. В этой группе куда больше внимания уделяют экономичности; кузова почти всегда - традиционные седаны, универсалы или хэтчбеки. Купе попадаются как исключение.

Следующий сектор - 8-10 с. Названия моделей почти те же, правда, зачастую на задке появляется шильдик типа GT или RS, говорящий о большей плотности заселения подкапотной "конюшни". Часто вместо увеличения объема или числа цилиндров ставится компрессор для наддува. Наряду с седанами появляются в этом секторе и купе, а вот родстеров и спайдеров почти нет. Здесь ждут более состоятельных покупателей, цены выше на несколько тысяч долларов. Как правило, и комплектация этих модификаций богаче, хотя... автоматические коробки передач чаще встречаются в предыдущей группе. А тут больше любят "механику", пяти- или шестиступенчатую. Объяснение этому простое: вручную профессионал переключает передачи за 0,2 с, а то и быстрее, что улучшает показатели. Правда, в реальных дорожных условиях рядовой водитель вряд ли способен показать такой результат. Пожалуй, наиболее подходящее название класса - "престиж".

4-8 с. Это вотчина спортивных и полуспортивных авто, она пересекается с предыдущим классом: переход к двухместным моделям, распластавшимся на асфальте, происходит постепенно. Двигатели почти всегда форсированы до предела. Турбонаддув - дело обычное, хотя встречаются и атмосферные модели; " Honda S2000", например. Правда, такой мотор дорогого стоит: 9000 об/мин для него - рабочая зона! Абсолютным чемпионом здесь обещает стать шведский болид "Кёнигсегг" (см. обозрение в ЗР, 2000, № 1), причем разработчики замахнулись на 3,2 с против 3,5 возможных! На самом деле здесь, наверное, нет неразрешимого противоречия. Выводя нашу формулу, мы ради максимального упрощения пренебрегли влиянием сразу нескольких факторов. В конце мы расскажем, каких удивительных результатов (и какой ценой!) можно добиться, подчинив все одной цели - мгновенному разгону.

Как в каждой условной классификации, в нашей встречаются исключения, подтверждающие правило. Что, например, забыл в группе спорткаров... семейный "караван-сарай" - универсал " Audi RS4 Аван"? Видимо, маркетологи сочли, что найдутся любители совмещать несовместимое. Поставив под капот "шестерку" о 380 лошадиных силах с крутящим моментом 440 Н.м при 2500 об/мин, удалось обеспечить разгон до разрешенной на МКАД скорости всего за 4,9 с! Вынужденные использовать классическую компоновку с мотором впереди, конструкторы достигли необходимого сцепления с дорогой, использовав полный привод.

Кстати, среди "спорткаров" чаще, чем в рядовых легковушках, встречается задний привод и даже заднемоторная компоновка. Причина все в той же динамике: ведущие колеса при разгоне необходимо максимально нагрузить. А именно "классика" на старте азартно приседает на задние колеса. Ту же цель - улучшить динамику (и устойчивость) - преследуют спойлеры с антикрыльями, хотя основной эффект от них проявляется после первой сотни. Но ведь и разгон сегодня ею не кончается! Иногда, как у " Porsche 911 Турбо", антикрыло делают регулируемым - подстраивают под скорость. Конечно, это дополнительные механизмы и блоки управления, но зато как напоминает самолет с его закрылками и элеронами! Кстати, прижать автомобиль к дороге на большой скорости полезно не только для дальнейшего разгона, но и для лучшей боковой устойчивости в поворотах.

В "высшей лиге" не встретишь дешевый автомобиль, зато сколько угодно тюнинговых версий от "Брабуса", АМГ и др. Специалисты этих фирм ухитряются даже джип сделать резвее "Порше" (ЗР, 2000, № 1). Правда, задачу почти всегда решают в лоб - лучшим использованием подкапотного пространства. Оказывается, вместо рядной "четверки" в моторный отсек порой удается впихнуть двенадцатицилиндровый агрегат!

ГДЕ ТЫ, ПРЕДЕЛ?

Автомобили, единственная задача которых - как можно быстрее преодолеть с места четверть мили (402,3 м), получили название дрэгстеров. Их старт - зрелище для любителей острых ощущений, но сейчас мы попробуем заглянуть под капот (как будто он есть). Перед нами V-образная восьмилитровая "восьмерка" с турбонаддувом. Эка невидаль!

Не скажите. Как только пилот нажимает на педаль, из недр двигателя вырываются... 5000 "лошадей" и примерно через пять секунд скорость достигает 450 км/ч. Все, топливо, а с ним и гонка окончены, мотор в переборку. Ведь гигантская мощность нагружает детали привычных размеров. Для этого недостаточно даже наддува с давлением 2,8 атм - приходится заливать в бак вместо бензина адскую смесь из 10% метанола и 90% нитрометана. Топливо насколько энергоемко, настолько же и агрессивно: в двигателе и трубопроводах нет никаких резиновых уплотнений - разъест моментально, а лучшие моторные масла превращаются в ни на что не годную кашу уже через 10 с работы двигателя. Но если заправиться бензином, больше 1200 л.с. не получить...

Ракетная смесь поступает в восемь цилиндров через 32 форсунки под давлением 14 атм со скоростью 600 л/мин. Впрочем, до минуты дело не дойдет - и топлива не хватит, и свечи (их 16) уже через 10-15 с оплавились бы до неузнаваемости. Не дай бог хоть одному из цилиндров не выдержать напора огненной стихии: хлопок, огненный шар - и дрэгстер разлетится на куски. Не случайно все опасные части опоясаны кевларом - обломки не должны долететь до переполненных трибун. Мотор запрещено жестко крепить к шасси: в случае чего он должен легко отделиться и уйти по своей собственной траектории.

Одноразовое сцепление дрэгстера многоступенчатое и работает под управлением компьютера, обеспечивая максимально возможную тягу в течение всего разгона. Зато системы охлаждения нет вообще! Во время быстротекущего заезда тепло отбирает бурно испаряющееся топливо, а там... финиш. Ну и, конечно, нет глушителя, да и зачем он на таких гонках?

Внимательный читатель уже обратил внимание на невероятную быстроту разгона. Первая стокилометровая отметка, кстати, преодолевается куда быстрее "предельных" трех с половиной секунд. "Обмануть" науку помогают неучтенные ни в каких формулах свойства резины: в самые первые доли секунды интенсивная пробуксовка вызывает мгновенный разогрев шины почти до температуры горения, когда протектор становится липким, словно жвачка, и коэффициент сцепления с дорогой возрастает в несколько раз. (Реализовать такой режим помогают огромные шины сверхнизкого - 0,5 атм - давления по 600 долларов за колесо, ни на что, тем не менее, не пригодные после первого же заезда.) Ну, а по мере набора скорости помогает и обязательное антикрыло, прижимающее ведущие колеса к земле все сильнее. Подобные уловки используют и на других гоночных болидах.

* * *

Итак, автомобиль становится все динамичнее. Резвость способствует безопасности, но требует точного расчета. Так и хочется ввязаться в рискованный обгон: рвануть, объехать, резко встроиться и затормозить. Этому помогают многочисленные электронные устройства, но... голову водителю они не заменят. Цена ошибки становится все выше, как и требования к профессиональной подготовке. Буквально перед сдачей этого материала из Италии пришло любопытное сообщение: служащий отеля, в обязанности которого входило отгонять автомобили гостей на стоянку, чуть сильнее надавил на газ и... в считанные секунды разогнался так, что припарковал "Феррари" в близлежащее дерево. Подушки, конечно, не подвели и уйти от расплаты длиною в жизнь не получилось.

Секундомер прошлого и настоящего. Всего полвека назад для разгона до 100 км/ч не хватало одного оборота его стрелки, а сегодня - только успевай нажимать на кнопку!

" Porsche 911 Турбо" и его "элероны".

Мало? Много? Идет проверка состава горючей смеси.

Масло после финиша.