Aleks1970
09.11.2008, 12:41
Каждому водителю хочется, чтобы его машина была быстрой, комфортабельной, надёжной, экономичной и безопасной. Его желания понятны, но внутренне противоречивы. Чем-то всегда приходится жертвовать: за улучшение одних качеств расплачиваться ухудшением других. Пока чаще всего «крайней» оказывается физическая прочность.
Похудеть, чтоб сэкономить
Экономичность зависит от массы транспортного средства. После нефтяного кризиса 70-х годов ХХ века автомобили стали намного легче. Этому способствовало, с одной стороны, развитие технологий обработки стали, применение компьютерного моделирования, которое помогло точнее рассчитывать нагрузки на каждую часть кузова или узла. С другой стороны, росли цены на нефть, автомобилям пришлось «худеть», чтобы сэкономить на топливе.
Более точные данные и появление всё новых и новых сплавов позволило делать многие детали тоньше и легче. Например, намного тоньше стали внешние кузовные панели: передние крылья, внешние листы дверей. В принципе, надежность автомобиля от этого не пострадала. Технологии оцинковки металла позволили добиться не худших, а в настоящее время даже лучших результатов по устойчивости кузова к коррозии.
Однако после крупного града автомобиль, скорее всего, будет похож на мячик для гольфа — весь в мелких ямочках. Но это уже так называемые форс-мажорные обстоятельства, предусмотреть все такие ситуации невозможно. Если раньше автомобиль противостоял коррозии за счёт толщины металла (более толстый металл дольше ржавел), то в настоящее время оцинковка стали позволяет давать гарантию от сквозной коррозии до 12 лет, пока не «израсходуется» тончайший слой цинка, нанесённый на поверхность. Разумеется, при условии отсутствия сколов и повреждений от посторонних предметов.
На современных автомобилях от коррозии металла спасает оцинковка
Правда, сама кузовная краска стала более хрупкой. И виной тому желание получить автомобиль, удовлетворяющий требованиям природоохранного законодательства. Современные автомобильные краски во многом превосходят краски середины 1950-х: есть множество оттенков, добавки «металлик», «перламутр», «хамелеон». Но самое существенное — это отсутствие в составе вредных для здоровья свинцовых добавок. Но эти же добавки обеспечивали автомобильной краске устойчивость к появлению сколов.
Выбросы в атмосферу соединений свинца были настолько значительными, что сегодня о возврате к свинцовым добавкам в краски и речи быть не может. Ставка сделана на достижения химической отрасли, которой в своё время удалось сделать краски менее вредными, а цвета более яркими и разнообразными. Теперь стоит задача сделать краску устойчивой к повреждениям.
Мягкий кузов для аварий
Сэкономленные граммы пошли на укрепление силовой структуры кабины, создание так называемой «защитной клетки». Огромным достижением инженеров стали зоны запрограммированной деформации и создание мощной, практически недеформируемой силовой структуры кабины.
Применение разных видов металла (более прочного и более мягкого), использование компьютерного моделирования деформации силовой структуры передней и задней части кузова позволило современным автомобилям набирать больше баллов по показателям безопасности. Они получают уже не по 2–4 звезды, как в середине 1990-х годов, а по 3–5 звёзд за безопасность взрослых пассажиров по методике EuroNCAP — европейской независимой организации, проводящей собственные испытания пассивной безопасности (то есть безопасности при авариях) автомобилей. Например, у автомобиля Citroën C5 при фронтальном краш-тесте при серьезнейшей деформации передней части кузова все стойки крыши минимально смещены или деформированы, а значит пространство внутри салона не уменьшилось и вероятность травм снижена. Кстати, американская методика краш-тестов имитирует столкновение на более низких скоростях. Поэтому европейская методика более показательна как оценка прогресса в построении безопасного автомобиля.
На краш-тесте по методике EuroNCAP Hyndai i30 получил четыре из пяти возможных звёзд по безопасности взрослых пассажиров, но лишь две звезды из четырёх по безопасности пешеходов.
Автомобили 60-х годов по сравнению с современными были заметно более прочными и при столкновениях повреждались, соответственно, меньше. Но из-за этого вся сила удара доставалась водителю и пассажирам. Современная конструкция предполагает максимальные пластические — то есть необратимые деформации кузова и узлов автомобиля: капот складывается в аккуратную «гармошку» чтобы не пробить ветровое стекло и не повредить пассажиров, продольные лонжероны кузова (несущие балки кузова) эффективно гасят удар, складываясь в заранее заданных местах. Зато спасённые жизни водителей и пассажиров служат доказательством, что это решение пожертвовать прочностью автомобиля, сделать его местами уязвимым, оправданно.
Обеспечение безопасности пешеходов также стало заботой инженеров. Для того, чтобы сбиваемому был нанесён минимальный ущерб, активно внедряются более «мягкие» капоты двигателя, бескаркасные стеклоочистители и мягкие бамперы. Например, на Peugeot 308 увеличили расстояние между капотом и двигателем, так что при столкновении автомобиля и пешехода более мягкий капот может больше прогнуться и, соответственно, лучше погасить силу удара. Как результат — 3 из 4 звёзд за безопасность пешеходов. Это лучше, чем у более крупных автомобилей Peugeot, да и других автомобилей классом выше.
Таких результатов удалось достичь за счёт покатого, как у минивэнов, наклона капота и ветрового стекла. Конечно, такие капоты чаще деформируются по неосторожности, стеклоочистители стоят дороже, а бамперы хоть и могут принять прежнюю форму при столкновении на скоростях до 5 км/ч, но при авариях, даже небольших, требуют как минимум покраски. Но это обдуманное решение инженеров — реакция на требование общественных организаций делать «социально ответственные» автомобили.
Инженеры Jaguar на современном поколении XK вместо того, чтобы увеличивать расстояние между капотом и двигателем, использовали систему Pedestrian Sensing из датчиков столкновения с пешеходом в передней части автомобиля и специальных креплений капота двигателя с пиропатронами. В момент столкновения по сигналу датчиков срабатывают пиропатроны и приподнимают капот, увеличивая расстояние между капотом и двигателем, и падение пешехода на крышку моторного отсека существенно смягчается.
Не во всём производители идут навстречу желаниям потребителей. Например, недовольство владельцев автомобилей вызывает способ установки подушек безопасности: в большинстве европейских автомобилей пиропатрон со сложенной подушкой безопасности устанавливается под переднюю панель. Для того, чтобы подушка могла раскрыться, с внутренней стороны панели делаются надрезы, ослабляющие часть поверхности панели. При ракрытии подушка безопасности рвёт большую и дорогостоящую панель салона. Такая же ситуация с боковыми подушками безопасности, установленными в спинках сидений. Лишь немногие бюджетные модели, например, Peugeot Partner, Renault Logan, Lada Kalina, предусматривают раскрытие передней подушки безопасности пассажира через отдельный небольшой «лючок» в передней панели, который после аварии легко заменяется.
Алюминиевый дебют
Не всегда новшества, предлагаемые инженерами, обеспечивающие улучшение практически всех характеристик, воспринимаются покупателями положительно. Так стало, например, с использованием деталей подвески из алюминия — прочного и лёгкого материала. Изготовленные из алюминиевых сплавов рычаги подвески обеспечивали снижение так называемых неподрессоренных масс и тем самым улучшали управляемость, комфортабельность и безопасность автомобиля.
Однако для алюминия и его сплавов характерна «усталость металла» — резкое изменение свойств металла, делающее его весьма хрупким. Детали подвески из алюминиевых сплавов после определённого количества работы, превышающей порог прочности металла, могут просто сломаться. Детали из стали, теряя прочность, деформируются, что не столь опасно, к тому же порог, после которого наступает «усталость металла», у стали и её сплавов существенно выше.
Для того, чтобы не допустить эксплуатации алюминиевых деталей подвески сверх нормы, их стали делать единым узлом с регулярно заменяемыми элементами подвески — шаровыми опорами, иногда с сайлент-блоками или другими втулками, заменяемыми по прошествии определенного пробега (через каждые 40–60 тысяч километров). Но такие детали и работы по их замене оказались дорогостоящими. Идя навстречу потребителям, многие производители автомобилей, обзаведшихся во второй половине 1990-х деталями подвески из алюминия и его сплавов, в нынешнем десятилетии получили наследников без деталей из «крылатого» металла.
Есть и весьма любопытные ситуации, когда автомобиль становился более хрупким. Например, история с внедрением легкосплавных литых колёс. Началось их применение с автогонок, где очень важна масса каждого узла и детали. Вскоре подобные решения стали применяться на дорожных автомобилях. Но это была, скорее, эстетическая потребность.
Audi RS4 — экстремальной версии модели A4. Специалистами была существенно переработана ходовая часть автомобиля. Автомобиль оснащали красивыми, легкосплавными колесами большого диаметра с низкопрофильными покрышками. Желая уменьшить неподрессоренные массы и сделать жёсткую подвеску для максимально точных реакций автомобиля, инженеры в итоге своих «усовершенствований» пришли к серьёзному увеличению нагрузки на подвеску автомобиля.
Желание покупателей получить красивые колёса сделало автомобиль более уязвимым. При наезде на бордюр, попадание в глубокую яму стандартные стальные штампованные колёса деформируются. Но таким колёсам можно сравнительно легко вернуть прежнюю форму. Восстановить форму легкосплавных колёс при деформации возможно лишь на специальном станке. Если нагрузки превысят определенный порог, существует вероятность, что легкосплавное колесо треснет‚ в этом случае уже ни продолжить движение на таком колесе, ни отремонтировать его нельзя.
Что дальше?
Инженеры и дизайнеры постоянно работают над тем, чтобы найти оптимальное сочетание безопасности, экологической чистоты, экономичности, комфорта и надежности автомобиля.
В будущем краски могут стать более мягкими, не столь подверженными сколам от камней. Уже сегодня перспективные технологии окраски от компании Nissan позволили получить лакокрасочное покрытие, не только более устойчивое к неглубоким царапинам, но ещё и самовосстанавливающееся. Неглубокие поверхностные царапины на краске сами «затягиваются» через несколько дней.
Инженерам компании Nissan удалось создать краску Scratch Guard Coat, которая, благодаря специальным добавкам, не твердеет полностью при высыхании. Это свойство позволяет краске сохранять способность затягиваться в поврежденных местах.
Едва ли автомобили станут опять делать жёстче, чтобы мелкие аварии не оставляли следов. Но ничто не мешает делать автомобиль более «ремонтопригодным», чтобы повреждённые части легче менялись. Например, уже сейчас передние фары ведущих производителей крепятся на легкозаменяемых пластиковых упорах, которые при ударе по фаре ломаются и гасят удар, оставляя дорогостоящую фару целой.
Автопроизводителям пока не удаётся удовлетворить все требования, предъявляемые к современному автомобилю. Приходится выбирать важнейшие и, ориентируясь именно на них, продолжать попытки создать совершенное авто.
Похудеть, чтоб сэкономить
Экономичность зависит от массы транспортного средства. После нефтяного кризиса 70-х годов ХХ века автомобили стали намного легче. Этому способствовало, с одной стороны, развитие технологий обработки стали, применение компьютерного моделирования, которое помогло точнее рассчитывать нагрузки на каждую часть кузова или узла. С другой стороны, росли цены на нефть, автомобилям пришлось «худеть», чтобы сэкономить на топливе.
Более точные данные и появление всё новых и новых сплавов позволило делать многие детали тоньше и легче. Например, намного тоньше стали внешние кузовные панели: передние крылья, внешние листы дверей. В принципе, надежность автомобиля от этого не пострадала. Технологии оцинковки металла позволили добиться не худших, а в настоящее время даже лучших результатов по устойчивости кузова к коррозии.
Однако после крупного града автомобиль, скорее всего, будет похож на мячик для гольфа — весь в мелких ямочках. Но это уже так называемые форс-мажорные обстоятельства, предусмотреть все такие ситуации невозможно. Если раньше автомобиль противостоял коррозии за счёт толщины металла (более толстый металл дольше ржавел), то в настоящее время оцинковка стали позволяет давать гарантию от сквозной коррозии до 12 лет, пока не «израсходуется» тончайший слой цинка, нанесённый на поверхность. Разумеется, при условии отсутствия сколов и повреждений от посторонних предметов.
На современных автомобилях от коррозии металла спасает оцинковка
Правда, сама кузовная краска стала более хрупкой. И виной тому желание получить автомобиль, удовлетворяющий требованиям природоохранного законодательства. Современные автомобильные краски во многом превосходят краски середины 1950-х: есть множество оттенков, добавки «металлик», «перламутр», «хамелеон». Но самое существенное — это отсутствие в составе вредных для здоровья свинцовых добавок. Но эти же добавки обеспечивали автомобильной краске устойчивость к появлению сколов.
Выбросы в атмосферу соединений свинца были настолько значительными, что сегодня о возврате к свинцовым добавкам в краски и речи быть не может. Ставка сделана на достижения химической отрасли, которой в своё время удалось сделать краски менее вредными, а цвета более яркими и разнообразными. Теперь стоит задача сделать краску устойчивой к повреждениям.
Мягкий кузов для аварий
Сэкономленные граммы пошли на укрепление силовой структуры кабины, создание так называемой «защитной клетки». Огромным достижением инженеров стали зоны запрограммированной деформации и создание мощной, практически недеформируемой силовой структуры кабины.
Применение разных видов металла (более прочного и более мягкого), использование компьютерного моделирования деформации силовой структуры передней и задней части кузова позволило современным автомобилям набирать больше баллов по показателям безопасности. Они получают уже не по 2–4 звезды, как в середине 1990-х годов, а по 3–5 звёзд за безопасность взрослых пассажиров по методике EuroNCAP — европейской независимой организации, проводящей собственные испытания пассивной безопасности (то есть безопасности при авариях) автомобилей. Например, у автомобиля Citroën C5 при фронтальном краш-тесте при серьезнейшей деформации передней части кузова все стойки крыши минимально смещены или деформированы, а значит пространство внутри салона не уменьшилось и вероятность травм снижена. Кстати, американская методика краш-тестов имитирует столкновение на более низких скоростях. Поэтому европейская методика более показательна как оценка прогресса в построении безопасного автомобиля.
На краш-тесте по методике EuroNCAP Hyndai i30 получил четыре из пяти возможных звёзд по безопасности взрослых пассажиров, но лишь две звезды из четырёх по безопасности пешеходов.
Автомобили 60-х годов по сравнению с современными были заметно более прочными и при столкновениях повреждались, соответственно, меньше. Но из-за этого вся сила удара доставалась водителю и пассажирам. Современная конструкция предполагает максимальные пластические — то есть необратимые деформации кузова и узлов автомобиля: капот складывается в аккуратную «гармошку» чтобы не пробить ветровое стекло и не повредить пассажиров, продольные лонжероны кузова (несущие балки кузова) эффективно гасят удар, складываясь в заранее заданных местах. Зато спасённые жизни водителей и пассажиров служат доказательством, что это решение пожертвовать прочностью автомобиля, сделать его местами уязвимым, оправданно.
Обеспечение безопасности пешеходов также стало заботой инженеров. Для того, чтобы сбиваемому был нанесён минимальный ущерб, активно внедряются более «мягкие» капоты двигателя, бескаркасные стеклоочистители и мягкие бамперы. Например, на Peugeot 308 увеличили расстояние между капотом и двигателем, так что при столкновении автомобиля и пешехода более мягкий капот может больше прогнуться и, соответственно, лучше погасить силу удара. Как результат — 3 из 4 звёзд за безопасность пешеходов. Это лучше, чем у более крупных автомобилей Peugeot, да и других автомобилей классом выше.
Таких результатов удалось достичь за счёт покатого, как у минивэнов, наклона капота и ветрового стекла. Конечно, такие капоты чаще деформируются по неосторожности, стеклоочистители стоят дороже, а бамперы хоть и могут принять прежнюю форму при столкновении на скоростях до 5 км/ч, но при авариях, даже небольших, требуют как минимум покраски. Но это обдуманное решение инженеров — реакция на требование общественных организаций делать «социально ответственные» автомобили.
Инженеры Jaguar на современном поколении XK вместо того, чтобы увеличивать расстояние между капотом и двигателем, использовали систему Pedestrian Sensing из датчиков столкновения с пешеходом в передней части автомобиля и специальных креплений капота двигателя с пиропатронами. В момент столкновения по сигналу датчиков срабатывают пиропатроны и приподнимают капот, увеличивая расстояние между капотом и двигателем, и падение пешехода на крышку моторного отсека существенно смягчается.
Не во всём производители идут навстречу желаниям потребителей. Например, недовольство владельцев автомобилей вызывает способ установки подушек безопасности: в большинстве европейских автомобилей пиропатрон со сложенной подушкой безопасности устанавливается под переднюю панель. Для того, чтобы подушка могла раскрыться, с внутренней стороны панели делаются надрезы, ослабляющие часть поверхности панели. При ракрытии подушка безопасности рвёт большую и дорогостоящую панель салона. Такая же ситуация с боковыми подушками безопасности, установленными в спинках сидений. Лишь немногие бюджетные модели, например, Peugeot Partner, Renault Logan, Lada Kalina, предусматривают раскрытие передней подушки безопасности пассажира через отдельный небольшой «лючок» в передней панели, который после аварии легко заменяется.
Алюминиевый дебют
Не всегда новшества, предлагаемые инженерами, обеспечивающие улучшение практически всех характеристик, воспринимаются покупателями положительно. Так стало, например, с использованием деталей подвески из алюминия — прочного и лёгкого материала. Изготовленные из алюминиевых сплавов рычаги подвески обеспечивали снижение так называемых неподрессоренных масс и тем самым улучшали управляемость, комфортабельность и безопасность автомобиля.
Однако для алюминия и его сплавов характерна «усталость металла» — резкое изменение свойств металла, делающее его весьма хрупким. Детали подвески из алюминиевых сплавов после определённого количества работы, превышающей порог прочности металла, могут просто сломаться. Детали из стали, теряя прочность, деформируются, что не столь опасно, к тому же порог, после которого наступает «усталость металла», у стали и её сплавов существенно выше.
Для того, чтобы не допустить эксплуатации алюминиевых деталей подвески сверх нормы, их стали делать единым узлом с регулярно заменяемыми элементами подвески — шаровыми опорами, иногда с сайлент-блоками или другими втулками, заменяемыми по прошествии определенного пробега (через каждые 40–60 тысяч километров). Но такие детали и работы по их замене оказались дорогостоящими. Идя навстречу потребителям, многие производители автомобилей, обзаведшихся во второй половине 1990-х деталями подвески из алюминия и его сплавов, в нынешнем десятилетии получили наследников без деталей из «крылатого» металла.
Есть и весьма любопытные ситуации, когда автомобиль становился более хрупким. Например, история с внедрением легкосплавных литых колёс. Началось их применение с автогонок, где очень важна масса каждого узла и детали. Вскоре подобные решения стали применяться на дорожных автомобилях. Но это была, скорее, эстетическая потребность.
Audi RS4 — экстремальной версии модели A4. Специалистами была существенно переработана ходовая часть автомобиля. Автомобиль оснащали красивыми, легкосплавными колесами большого диаметра с низкопрофильными покрышками. Желая уменьшить неподрессоренные массы и сделать жёсткую подвеску для максимально точных реакций автомобиля, инженеры в итоге своих «усовершенствований» пришли к серьёзному увеличению нагрузки на подвеску автомобиля.
Желание покупателей получить красивые колёса сделало автомобиль более уязвимым. При наезде на бордюр, попадание в глубокую яму стандартные стальные штампованные колёса деформируются. Но таким колёсам можно сравнительно легко вернуть прежнюю форму. Восстановить форму легкосплавных колёс при деформации возможно лишь на специальном станке. Если нагрузки превысят определенный порог, существует вероятность, что легкосплавное колесо треснет‚ в этом случае уже ни продолжить движение на таком колесе, ни отремонтировать его нельзя.
Что дальше?
Инженеры и дизайнеры постоянно работают над тем, чтобы найти оптимальное сочетание безопасности, экологической чистоты, экономичности, комфорта и надежности автомобиля.
В будущем краски могут стать более мягкими, не столь подверженными сколам от камней. Уже сегодня перспективные технологии окраски от компании Nissan позволили получить лакокрасочное покрытие, не только более устойчивое к неглубоким царапинам, но ещё и самовосстанавливающееся. Неглубокие поверхностные царапины на краске сами «затягиваются» через несколько дней.
Инженерам компании Nissan удалось создать краску Scratch Guard Coat, которая, благодаря специальным добавкам, не твердеет полностью при высыхании. Это свойство позволяет краске сохранять способность затягиваться в поврежденных местах.
Едва ли автомобили станут опять делать жёстче, чтобы мелкие аварии не оставляли следов. Но ничто не мешает делать автомобиль более «ремонтопригодным», чтобы повреждённые части легче менялись. Например, уже сейчас передние фары ведущих производителей крепятся на легкозаменяемых пластиковых упорах, которые при ударе по фаре ломаются и гасят удар, оставляя дорогостоящую фару целой.
Автопроизводителям пока не удаётся удовлетворить все требования, предъявляемые к современному автомобилю. Приходится выбирать важнейшие и, ориентируясь именно на них, продолжать попытки создать совершенное авто.