Гоночные технологии в машинах для улиц

Какими бы развитыми ни были технологии, использующиеся в гоночных автомобилях, они до сих пор придерживаются основного правила: чтобы финишировать первым, нужно доехать до финиша. Расшифровав присказку, можно сказать: автомобилю недостаточно быть монструозно мощным, он должен быть максимально надёжным. Правило распространяется на все автомобили, будь то машина из гонок на выживание, дрэг-рейсинга или недорогой спорткар.

Производительность и надёжность не всегда шли рука об руку, однако опыт десятилетий показывает, что инженерам необходимо работать в обоих направлениях одновременно, не нарушая баланс. В нашей статье мы охватили ряд гоночных технологий, созданных для соблюдения этого баланса. Многие из них уже используются в современных спорткарах и в более доступных машинах для универсального использования.



Углеродное волокно

Если ваше средство передвижения – не каток, то вес – ваш враг. Он влияет негативно не только на гоночной трассе, где время круга решает всё, но и на улице: кому хочется переплачивать за расход топлива? Вот почему автомобильные инженеры любят так называемый «карбон» - углеродное волокно. Единственный минус столь лёгкого и прочного материала – это дороговизна его производства. Автомобили NASCAR, Indy и Formula 1 состоят преимущественно из углеродного волокна. При меньшей массе оно в 3 раза прочнее стали. Например, новый электромобиль BMW i3 2015 и гибридный спорткар BMW i8 уже частично сделаны из карбона. Всё ведёт к тому, что мы будем всё чаще сталкиваться с углеродным волокном на дорогах по мере удешевления его производства.

Шины

Поверите или нет, но эти круглые чёрные резиновые штуки, натянутые на обод колеса – очень сложные в своём устройстве вещи. Огромное количество времени ушло на исследования и разработку с целью сделать шины очень прочными, а сцепление и комфорт – максимально возможными. Конечно же, больше всего исследований было проведено именно для гоночных машин для езды в любых возможных и невозможных на этой планете условиях. Современные шины для мокрой погоды могут вытеснить до 60 литров воды на скорости 300 км/ч. Самые высокотехнологичные шины способны выдерживать скорость в 320 км/ч.

Подвеска

Настройка подвески в гоночных автомобилях – целое искусство. Хорошо отстроенные шасси являют собой целую симфонию взаимодействующих компонентов. Эти компоненты созданы для максимально комфортной, безопасной и маневренной езды. Подвеска – ещё одна область гоночных исследований, где соревнования ведут к новым поразительным результатам и инновациям. Отличный пример инноваций в подвеске современных автомобилей - Chevrolet Corvette Stingray 2014 года выпуска. Жёсткость упругих элементов здесь контролируется компьютером, а нейлоновые втулки и алюминиевые компоненты делают конструкцию легче и прочнее. Начиная с моделей 2015 года, Chevrolet Tahoe LTZ будет использовать гоночную магнитную подвеску, которая сейчас стоит только на Corvette.

Система изменения фаз газораспределения

Маленький 1,8-литровый двигатель в Honda Civic 2014 года имеет в себе весьма неплохой потенциал из-за небольшого внедрения, взятого японцами из их машин Formula 1. Речь идёт о победоносных 80-х годах для концерна Honda на мировых чемпионатах. Внедрённая система называется VTEC (англ. - Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). Система изменения фаз газораспределения служит регулировщиком открытия/закрытия клапанов в зависимости от нагрузки на движок и количества оборотов в секунду. VTEC помогает экономить топливо, эффективней использовать мощность и меньше загрязнять окружающую среду. Кроме того, двигатель Honda сделан из алюминия, что снижает его вес.

Гибридные автомобили

Гибридные системы, работающие как от топлива, так и от электричества, были популяризованы моделью Toyota Prius, успешно выступавшей на гоночном поприще. В 2012 году знаменитую 24-часовую гонку Le Mans выиграли на Audi e-tron. Дизельно-электрическая модель Audi стала первым гибридом, победившим в этом состязании. В этом году все машины Formula 1 имеют системы регенерации энергии (ERS), в которых кинетическая энергия автомобиля поглощается во время торможения, накапливается в батарее, а затем используется для дополнительной мощности. Учитывая, что эти разработки рано или поздно попадут на обычные дороги, гоночный трек можно представить как огромную лабораторию. В этой лаборатории все виды автомобильной техники проверяются на прочность и производительность, чтобы «простые смертные» в один прекрасный день смогли ими воспользоваться.

Трансмиссия с двойным сцеплением

Трансмиссия Direct-Shift Gearbox (DSG) от Volkswagen – слегка не та автоматическая коробка передач в её традиционном значении. В отличие от обычной автоматической трансмиссии, DSG имитирует процесс плавного нажима и отпускания сцепления, как это обычно делает левая нога водителя в машине с ручной трансмиссией. Сами передачи меняются с помощью переключателей на руле, прямо как в гоночных автомобилях. В результате, вся операция занимает меньше времени, а переключение происходит более гладко. Принцип, внедрённый Volkswagen в дорожные автомобили, используют и другие концерны, однако только в своих гоночных автомобилях. Среди них Ferrari's SMG (sequential manual transmission), BMW DCT (double clutch transmission), система Audi S tronic и Porsche PDK (Porsche Doppelkupplungsgetriebe).

Аэродинамика

Сопротивление воздуха – нечто, чем нельзя пренебречь. В этом можно убедиться, высунув в окно ладонь на скорости 100 км/ч. Если средство передвижения имеет фору дома, оно вряд ли будет рассекать воздух так же хорошо, как авто, спроектированное с помощью аэродинамической трубы. Именно в них зарождаются автомобили с красивыми округлыми формами. Такие машины даже внешне смотрятся, как пушинки, да и не делают легче ваш кошелёк из-за экономии топлива. Чего не скажешь о внедорожниках, которые сопротивляются не только плохим дорожным условиям, но и воздуху при перемещении. Самый последний наглядный пример высшего пилотажа в аэродинамике – гибрид Toyota Prius 2015 года.
К слову, ветер может быть использован не только для экономии топлива, но и для улучшения прижимной силы. Поэтому гоночные машины срезают углы на скоростях, на которых какой-нибудь грузовик сразу улетел бы в кусты. Машина F1 создаёт прижимную силу в 1,5 тонны, причём весит в два раза меньше. В теории на гоночных авто скоро можно будет ездить по потолку.

Зеркало заднего вида

Были времена, когда зеркал заднего вида и вовсе не было. Предположительно, тогда всё происходило так: дворецкий богатого водителя постоянно оглядывался назад и информировал своего хозяина, нет ли сзади ещё одной безлошадной повозки. Весьма неплохой вариант, однако для гоночных автомобилей, где зачастую нужно сорвать манёвр своего соперника, зеркала подходят куда лучше. Одним из первых примеров использования зеркал заднего вида можно назвать машину «Оса» (The Wasp). Названная так из-за своей жёлтой окраски, гоночная машина выиграла первый в истории чемпионат Индианаполис 500 в 1911 году. Не смотря на все технические решения, сегодня зеркало заднего вида – один из самых неотъемлемых элементов безопасности автомобиля.