Тупиковые ветви автомобилестроения
43
Не покатило
История техники изобилует примерами поворотов разной степени крутизны и развилок, после которых далеко не все пути вели в счастливое будущее. Помните сверхзвуковые самолеты? Магистральный путь гражданской авиации, казалось бы, пролегал именно туда, к высоким скоростям. Это казалось настолько очевидным, что Boeing проектировал свой широкофюзеляжный 747 в расчете на то, что вскоре все их придется конвертировать в грузовые самолеты – именно поэтому кабину пилотов вынесли в «горб». Но грянувший нефтяной кризис в корне изменил ситуацию. Boeing 747 выпускают уже пятьдесят лет, и сделали в количестве более полутора тысяч экземпляров, а Ту-144 и Concorde построили 16 и 20 соответственно, при этом первый отлетал на регулярных линиях семь месяцев, а второй 26 лет. В автомобилестроении случались похожие истории – некоторые технические решения, пусть и продержались дольше сверхзвуковых лайнеров, так и не завоевали мир. Некоторые из них мы решили вспомнить.
Хоть маслом, хоть духами
Газотурбинный двигатель
В 1963 году компания Chrysler получила 30 тысяч просьб предоставить автомобиль на время. Речь шла не о простой машине – компания сама разослала приглашения поучаствовать в испытаниях принципиально нового автомобиля. Это был Chrysler Turbine Car, первый автомобиль с газотурбинным двигателем, который можно назвать серийным. Разброс откликнувшихся по возрасту был от 12 до 83 лет. В конечном итоге отобрали 203 человека, это были автовладельцы, которые представляли различные регионы США, имели разный возраст и опыт владения автомобилями и использовали машины в разных условиях. Пятьдесят автомобилей испытывали больше года – каждому водителю машину выдавали на три месяца. Испытания закончились 28 января 1966 года. В серию новый двигатель не пошел, все автомобили были уничтожены – их просто сожгли. Как утверждало руководство Chrysler, компания не хотела, чтобы в специально разработанные и построенные итальянским ателье Ghia автомобили кто-то ставил другие двигатели. В музеях и у коллекционеров сохранилось девять Chrysler Turbine Car.
Газотурбинный двигатель представляет собой две крыльчатки: первая называется компрессор, вторая турбина. Они связаны общим валом. Между ними – камера сгорания, куда подают топливо. Компрессор нагнетает воздух, в котором сгорает топливо, и в итоге раскаленные газы создают огромное давление и вращают турбину. А она уже крутит компрессор, чтобы он продолжал подавать воздух для сгорания газов.
Преимущество газотурбинного двигателя – всеядность. Как утверждали в Chrysler, газотурбинный автомобиль можно заправлять хоть растительным маслом, хоть духами. Президент Мексики как-то раз заправил машину текилой – и она ездила!
Причин отказа от серийного производства Chrysler и не назвал. Скорее всего, сказался сразу комплекс причин, главными из которых были прожорливость двигателя и очень высокое содержание оксидов азота в отработавших газах. Эксперименты продолжались до конца семидесятых, но газотурбинные двигатели получили некоторое распространение только в военной технике и авиации.
Все вертится
Роторно-поршневой двигатель
Мотор, который теперь принято называть «двигателем Ванкеля», был представлен в январе 1960 года, а в 1964 году началось серийное производство первого серийного автомобиля с роторно-поршневым двигателем (РПД) – NSU Spider.
В РПД ротор в виде криволинейного треугольника вписан в «цилиндр», сечение которого называется «эпитрохоида». Ротор вращается не просто на валу, а обкатывается вокруг шестерни. Благодаря всей этой сложной геометрии грани ротора и стенки «цилиндра» формируют три камеры сгорания переменного размера, в которых последовательно происходят четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В РПД нет клапанов – воздух и топливо поступают через окна сбоку, так же выводятся и отработавшие газы.
В 1967 году «Спайдер», выпущенный в количестве всего 2375 штук, заменила новая модель – первая специально спроектированная для РПД переднеприводная NSU Ro 80. Она получила титул «Автомобиль 1968 года» в Европе, но не благодаря роторному мотору, а скорее стильному дизайну и простору салона. Двигатель же в первое время потребовал больших расходов на гарантийные ремонты и подорвал репутацию модели. В итоге NSU в 1969 году была объединена с Audi. Зато сам двигатель привлек внимание всего автомобильного мира: лицензии на РПД купили GM, Citroen, Alfa Romeo, Porsche, Nissan, Mazda…
С РПД активно работали и в CCCР. Лицензию, правда, не покупали и обошлись своими силами. В 1980 году был выпущен ВАЗ-21018, и десяти конструкторам НАМИ разрешили купить этот автомобиль без очереди в обмен на отчеты об эксплуатации. Однако в основном машины с РПД использовали спецслужбы: благодаря высокой мощности эти обычные с виду «Жигули» и «Самары» могли с легкостью преследовать даже мощные иномарки.
Благодаря простой конструкции РПД – компактный, легкий и тихий двигатель. Поэтому его считали весьма перспективным. Однако уплотнения в местах контакта ротора с цилиндром, а также эксцентриковый механизм, на котором вращается ротор, работают с большой нагрузкой, сам двигатель склонен к перегреву, необходимо часто менять масло. К тому же у РПД довольно высокий расход топлива, и после нефтяного кризиса семидесятых это стало для него приговором.
Возьмите сразу блок
Стандартные лампы-фары
В 1936 году в США появились герметичные неразборные лампы-фары, объединявшие отражатель, рассеиватель и нити. Удобная конструкция стала популярной, а в 1940 году – и обязательной для всех американских автомобилей. В 1958 году у конструкторов появился выбор – ставить две фары диаметром семь дюймов (178 мм) или четыре фары диаметром 5? каждая (146 мм). Такие лампы-фары были двух видов: двухнитевые с дальним и ближним светом и однонитевые, только для дальнего света. В Европе на тотальную унификацию не пошли, так что дизайнеры получили возможность для создания разнообразия – именно благодаря этому в 1961 году появились прямоугольные фары. Но удержаться от подражания ведущей автомобильной державе мира было трудно. Так что лампы-фары ставили там на некоторые модели, более того, при экспорте автомобилей в США приходилось заменять фары и убирать аэродинамическую прозрачную защиту фар, что для автомобилей вроде Citroen DS становилось стилевой катастрофой.
Но в конце концов американцы все-таки устали от однообразия, и в 1975 году появились прямоугольные лампы для четырехфарного освещения размером 165х100 миллиметров, а затем и прямоугольные – 200х142 миллиметра. Однако действие стандарта не только не давало возможности разнообразить внешний вид автомобилей, но и закрывало путь развитию конструкции фар – например, применению поликарбоната для рассеивателей. В 1983 году требование об использовании стандартных лам-фар было отменено.
Даже не думай!
Спидометры, размеченные до 85 миль в час
Доктор Эммет Браун в знаменитом фильме «Назад в будущее» был просто вынужден поставить на DMC-12 цифровой спидометр – критическая скорость для перемещения во времени была 88 миль в час, а на продаваемых в США автомобилях в начале восьмидесятых спидометры заканчивались на 85 милях в час. Ограничение было введено национальным управлением по безопасности на автомагистралях NHTSA в сентябре 1979 года, и для этого были основания. В январе 1974 года в США был установлен общий предел скорости в 55 миль в час (89 км/ч) с целью экономии топлива, которое в это время стало дефицитом из-за нефтяного кризиса. Как это свойственно демократическим странам, федеральное правительство не запрещало устанавливать более высокие лимиты, но отказывало в финансировании тех дорог, где этот предел был выше. Но в 1979 году NHTSA решило, что раз нигде в стране нельзя ездить быстрее 55 миль в час, то и спидометры градуировать надо с учетом этого. Но оставили 30 миль в запасе, чтобы лихачи осознавали, насколько они нарушают правила.
Ограничение для спидометров было отменено уже в марте 1982 года, но производство автомобилей – процесс длительный, автопроизводители уже разместили заказы на 85-мильные спидометры, поэтому их ставили на машины в течение еще нескольких лет. Благо федеральное ограничение скорости в 55 миль в час дожило до 1987 года, когда на некоторых типах дорог лимит был повышен до 65 миль в час (105 км/ч), а полная свобода в определении пределов скорости была предоставлена штатам только в 1995 году.
Накинь ремешок
Автоматические ремни безопасности
Постепенно во всех штатах были приняты законы, обязывающие водителя и пассажиров использовать ремни. Исключение – Нью-Гемпшир. Законодатели объясняют эту «вольность» тем, что статистика ДТП тут вполне благополучная из-за невысоких скоростей. И несмотря на необязательность ремней, ими пристегиваются более 70 процентов водителей и пассажиров.
В 1973 году в США был предложен стандарт, предусматривавший блокировку зажигания, если водитель не пристегнулся. Однако это, во-первых, требовало усложнения конструкции автомобиля, и, во-вторых, публика была не готова к таким ограничениям свободы даже ради безопасности. Поэтому Конгресс это нововведение отменил, ограничившись сигнализацией о необходимости пристегнуться.
Автопроизводители решили этот вопрос по-своему. Они предложили ремни, которые пристегиваются автоматически. На Volkswagen Rabbit – под таким названием в США продавали Golf – 1975-го модельного года плечевой ремень крепился к раме двери, при ее открывании уезжал вперед, а при закрывании возвращался в район плеча водителя и переднего пассажира. Кроме того, был и поясной ремень, но его надо было пристегивать вручную.
Аналогичную конструкцию взяли на вооружение Volvo и японские производители – двигающиеся ремни можно увидеть на Subaru XT в фильме «Большой» 1988 года. А General Motors сделала трехточечные автоматические ремни, у которых и верхняя, и нижняя точки крепления располагались на двери.
Попытки обязать водителей и пассажиров пользоваться ремнями наталкивались на противодействие законодателей почти во всех штатах – дескать, народу не нравится. Тогда борцы за безопасность зашли с другой стороны: с 1990 года все новые автомобили должны были быть оборудованы либо подушкой для водителя, либо автоматическими ремнями. Чтобы водителю даже пальцем не пришлось шевелить, чтобы быть защищенным при ДТП – вот она, демократия! Подушки тогда стоили раз в восемь-десять дороже, чем ремни, поэтому понятно, что выбрали автомобильные компании.
А потом неумолимая статистика показала, что подушки без ремней значительно менее эффективны. И с 1995 года обязательной стала установка и ремней, и подушек. Естественно, ремни «с ручным управлением» стоили дешевле и не требовали обслуживания. В итоге автоматические ремни ушли в прошлое.
Отвори потихоньку калитку
«Исчезающие двери»
Сдвижные двери трудно назвать чем-то необычным – если мы говорим о фургонах или минивэнах. Но вот сделать легковую машину, в которой двери задвигаются внутрь кузова, удалось только двум компаниям.
Первой была американская Kaiser Frazer. Идея «исчезающих» в передних крыльях дверей пришла в голову дизайнеру Говарду Даррину и была им запатентована. А потому и модель, на которой эта идея была реализована, получила название Kaiser Darrin. Случилось это в 1952 году. Машина выпускалась два года, но построить и продать удалось лишь 435 экземпляров. Двери заедали, пластиковая крыша протекала, а сам автомобиль с 90-сильным мотором и ценой 3668 долларов в начале пятидесятых был слишком медленным для своей цены или слишком дорогим для своей скорости.
Немецкий родстер BMW Z1 с задвигающимися вниз дверями, несмотря на высокую цену в 88 тысяч дойчемарок, разошелся тиражом в восемь тысяч машин. Буква Z в индексе означала Zukunft, то есть «будущее». Машина стала первым проектом подразделения BMW Technik GmbH, созданного в 1985 году, которое занималось концепт-карами и перспективными разработками. Так что на Z1 отрабатывали множество новых решений: сварной стальной каркас с панелями из различных видов пластика, отработка аэродинамики не только верхней части, но и нижней – ровное днище и поперечно расположенный глушитель в форме антикрыла… Что-то потом пригодилось. Но только не опускающиеся вниз двери.
Дерни за веревочку
Система procon-ten
В поисках средства защиты пассажиров до появления пиротехнических преднатяжителей ремней Audi разработала систему Programmed Contraction-Tension. Тросики, соединенные с двигателем, при его смещении в случае фронтального столкновения оттягивали вперед рулевую колонку и подтягивали передние ремни безопасности. Система была разработана для Audi 100 (C3) и применялась также на Audi 80 (B3). Она была отмечена призом принца Майкла Кентского за безопасность движения. Это позволило Audi обходиться без довольно дорогостоящих в то время подушек безопасности. Но распространения система не получила, и с удешевлением преднатяжителей ремней, подушек и управляющей электроники procon-ten ушла в прошлое.
Будьте моим спутником
Автономная навигация
До появления спутниковой навигации водители обходились атласами и картами, и задачей человека была привязка автомобиля к месту на карте. Прибор под названием Iter Avto автоматизировал этот процесс простейшим образом: он представлял собой рулонную карту маршрута, которая проматывалась пропорционально скорости машины, для чего он был соединен со спидометром. General Motors в шестидесятые годы предлагала для определения положения автомобилей встраивать в дорожное полотно магниты, но реализация системы хотя бы на основных магистралях, разумеется, требовала слишком больших вложений. Позже предпринимались попытки определять положение автомобиля автономно: например, Toyota в 1980 году встраивала в модель Crown электронный компас. Первой навигационной системой, доступной всем желающим, стала в 1981-м Electro Gyro-Cator у Honda. Разработанная совместно c Alpine и компанией Stanley Electric система была основана на гироскопе, как в авиационных автопилотах. Полупрозрачная карта отображалась на шестидюймовом черно-белом дисплее, на который выводилась отметка о положении автомобиля и указания водителю. Эта опция стоила примерно четверть от цены автомобиля и поэтому была не очень популярной.
В системе Etak Navigator 1985 года карты хранились в электронном виде, на магнитофонных кассетах – и их можно было менять! Правда, для покрытия Лос-Анджелеса надо было четыре кассеты, так что использование системы было не очень простым. Бо?льшую емкость обеспечивал компакт-диск – в 1987 году Toyota Crown Royal Saloon стала первым серийным автомобилем с навигационной системой с цветным дисплеем. А в 1990-м Mazda Eunos Cosmo первым получил систему навигации, основанную на американской системе глобального позиционирования GPS – тогда еще Navstar. Автономные системы продолжали выпускать и в Японии, и в Европе, и в США – даже после того, как в 1995 году завершилось формирование группировки спутников GPS и в 1996 году Билл Клинтон приказал открыть доступ к ее сигналам не только военным. Правда, для гражданских точность сигнала была искусственно загрублена до 100 метров, так что наработки с гироскопами и компасами пригодились, чтобы уточнять положение автомобиля. В 2000 году точность для гражданских пользователей повысили до 20 метров, и автономные системы позиционирования стали практически не нужны.
Дайте два
Пара ДВС
В России в 1999 году фирма EL Motors построила по частному заказу купе с двумя силовыми агрегатами от мотоциклов Yamaha, каждый из которых приводил в движение одно из задних колес. В дизайне автомобиля использованы мотивы ЗАЗ-965. Он получил прозвище «Апельсин» за ярко оранжевый цвет.
Как сделать полный привод, если у вас есть автомобиль, у которого уже есть передний? Просто поставить сзади второй силовой агрегат. Примерно так рассуждали конструкторы Citroen, когда решили сделать полноприводную версию маленького 2CV. Сразу же решается вопрос и с мощностью, и с надежностью: если откажет один двигатель, второй позволит доехать до места. Подвеска у 2CV была одинаковая впереди и сзади, так что достаточно было просто развернуть второй двигатель. Управление было синхронизировано, и один из двигателей можно было отключить. Топливные баки разместили под передними сиденьями. Максимальная скорость на одном двигателе мощностью 13 л.с. составляла 65 км/ч, на двух – уже 105 км/ч. С декабря 1960 по 1967 год было выпущено 693 двухмоторных Citroen. Это единственный серийный легковой автомобиль с двумя двигателями. Но не первая и не последняя попытка использовать такую схему. В 1936 году Voisin показал модель V12 с двумя шестицилиндровыми двигателями, но не получил заказов. Джон Купер повторил идею французов на Mini Cooper Twin, но автомобиль оказался довольно капризным в управлении. В 1983 году по такой схеме были построены два Volkswagen Scirocco. AMG дооборудовала вторым двигателем сзади Mercedes-Benz A-Klasse, их сделали несколько штук.
Тут вы прокололись
Безвоздушные колеса
«Непневматическая шина» NPT сохраняла работоспособность, потеряв до 30 процентов протектора.
12 апреля 1917 года Ведомство по патентам и товарным знакам США зарегистрировало очередную заявку на изобретение. Его авторы, Чарли Юхринец и Джон Юхринец, предложили автомобильную шину новой конструкции. Пружинящим элементом в ней были внутренние витые пружины, словно лепестки ромашки, расходившиеся от ступицы к наружному ободу. Такой шине были не страшны проколы – а колесная резина тогда была очень ненадежна. Но шина на пружинах, видимо, оказалась еще менее надежной. К идее безвоздушных шин вернулись лет через сто, когда производители научились отливать из полимеров сложные конструкции. Заказчиками стали военные: менять пробитое колесо Humvee под огнем – то еще удовольствие. В 2002 году компания Resilient Technologies начала для Пентагона разработку, а в 2013-м совместно с Polaris запустила производство «непневматической шины» NPT. Принцип был тот же, что и сто лет назад, – пружинящие спицы между ступицей и внешним ободом, только на этот раз полимерные, сминаемые. Пионером технологической гонки стал и Michelin со своим Tweel, и Bridgestone с Bridgestone Air Free. Но все попытки оснастить безвоздушными шинами легковой автотранспорт пока безуспешны: эти шины по-прежнему не боятся проколов, но они недешевы, а главное, не умеют ездить быстро. Даже пионер технологии Michelin производит свои Tweel только для спецтехники, снабжая их маркировкой NHS (not high speed). На 2024 год намечен выход легковых Uptis, но, судя по видео, прошлогодние их испытания на Chevrolet Bolt EV тоже прошли на невысоких скоростях. Так что пока эти колеса в автомобильном мире не катят. Другое дело – автокары, сегвеи. Космическая колесная техника для NASA, наконец. Безвоздушное же пространство.
А гори оно все
Многотопливный двигатель
Еще в 1906 году Хессельман изобрел реверсивный механизм для судовых дизелей, адаптировав детище Рудольфа Дизеля ко всем этим морским «полный вперед», «полный назад». К слову, четвертый по счету такой двигатель приобрел Руаль Амундсен для своей антарктической экспедиции, его знаменитый «Фрам» стал первым полярным кораблем с дизельной, а не паровой машиной.
В 1925 году шведский инженер Йонас Хессельман разработал всеядный двигатель, умеющий потреблять любое углеводородное топливо – бензин, керосин, солярку, мазут, керосин, генераторный газ, низкосортное масло. Новый двигатель Хессельмана был своеобразным гибридом, компромиссом: рабочую смесь в камеры сгорания его цилиндров впрыскивал топливный насос высокого давления, как в дизеле, но степень сжатия была невысокой, поэтому воспламенялась смесь от свечи зажигания, как в бензиновом двигателе. Запускался двигатель обычно на бензине, а прогревшись, переключался на керосин или солярку. Топливных баков требовалось, соответственно, два. Более серьезный минус – солярка в цилиндрах сгорала не до конца, степень сжатия была рассчитана на сгорание бензина, так что дымили двигатели нещадно. Но владельцев шведских тяжелых грузовиков и автобусов – а в 1920–1930-х двигатели Хессельмана устанавливались на все: на Scania-Vabis, на Tidaholms Bruk, на Volvo – дым не смущал. Солярка была дешевле бензина, а двигатели Хессельмана были менее прожорливы, чем бензиновые, но еще и легче дизельных. А возможность заливать в бак грузовика все, что горит, была бесценна и в мирное время, и особенно, как вскоре выяснилось, в военное. Но вот парадокс: именно в войну эволюция дизельных двигателей пошла быстрее, они становились легче, компактнее. И если войну, фигурально выражаясь, двигатели Хессельмана выиграли, то конкуренцию проиграли. Последней от них отказалась Volvo, в 1947 году.
Не мытьем, так катанием
Встроенный умывальник
До 178 км/ч разгонял Horch 930S его 3,8-литровый 92-сильный V8. Показанный на Берлинском автосалоне 1939 года четырехдневный седан стал настоящим шоу-стоппером: футуристический «самолетный» экстерьер, распашные двери без центральной стойки, складные сиденья – новинка для того времени. Но апофеозом был встроенный умывальник – из правого переднего крыла аэродинамического (коэффициент лобового сопротивления – 0,43) кузова Horch 930S выдвигалась откидная раковина со смесителем. Двухсекционный бак вмещал 11 литров воды – не только холодной, но и горячей, через специальный змеевик она подогревалась выхлопными газами. До начала Второй мировой войны концерн Auto Union успел выпустить три экземпляра Horch 930S, еще семь машин через три года после конца войны были собраны из кузовных комплектов, сохранившихся на заводе в Цвиккау – уже советском. Почему идея встроенного рукомойника не получила продолжения в автопромном люксе, можно лишь гадать: технически-то устройство несложное. Но сегодня встроенный умывальник, а также душ и туалет – штатное оборудование разве что кемперов и туристических автобусов.
Поднимите мне веки
Складная оптика
«Американочки забираются в эти машины и сидят там целыми часами, не в силах выйти. В полном расстройстве чувств они нажимают кнопку, и фонари торжественно выползают из крыльев. Снова они касаются кнопки, и фонари прячутся в свои гнезда. И снова ничего не видно снаружи – голое сверкающее крыло». Это было описание Cord 810, и авторам «Одноэтажной Америки» Ильфу и Петрову повезло: они своими глазами увидели на Нью-Йоркском салоне 1935 года родоначальника автомобильной моды на складную оптику, продержавшейся 70 лет.
Складные фары были придуманы не для того, чтобы поражать «американочек», а для улучшения аэродинамики спортивных машин. Упомянутый Cord 810 разгонялся до 177 км/ч. Но широкое распространение эта автомобильная мода получила в пятидесятые. Одним из первых складные фары получил Chevrolet Corvette Stingray поколения C2. А в 1970-х начался настоящий бум: фары складывались у всех, от роскошных купе и суперкаров Ferrari и Lamborghini до массовых моделей Toyota, Honda… Помните в объявлениях: «Продается Mazda323, слепая»? Прятали переднюю оптику Porsche и BMW, Jaguar и Aston Martin – модному поветрию не поддался разве что Mercedes-Benz, если не считать концепта. В 1990-х складная оптика начала терять популярность – ужесточались требования безопасности, выступающие детали на капоте попали под запрет. В 2004-м были сняты с конвейера последние «прячущие глаза» автомобили, в Европе – один из «автомобилей Бонда» Lotus Esprit, в Новом Свете – Chevrolet Corvette модели C5.
Третий глаз
Центральная фара
В 1934 году посетители автосалона в Праге увидели необычный автомобиль. У Tatra 77 было три фары, одна располагалась в центре передка – радиаторной решетки автомобилю не полагалось, он был заднемоторным и с воздушным охлаждением. Центральная фара была поворотной, с тремя фиксированными положениями. Такую же схему световых приборов унаследовала и вышедшая через два года в серию легендарная «Татра 87». Средняя фара включалась кнопкой на ее приборной панели и служила дополнительным прожектором, опциональная поворотная гидравлика направляла ее свет вслед за поворотом рулевого колеса. В 1948 году в Северной Америке появился родственник «Татры»: автопромышленник Престон Такер выпустил свою первую и последнюю модель – Tucker 48. У «торпеды Такера», как ее еще называли, как и у Tatra, было три фары, и центральная так же «следила за дорогой», следуя повороту передних колес. Сегодня третья фара выглядела бы анахронизмом, современная головная оптика умеет «заглядывать за поворот».