Краткая история эволюции автомобилестроения

Краткая история эволюции автомобилестроения

  • 2 февраля 2021
  • 0
За сто лет существования автомобиля каждый его элемент максимально усовершенствован, при том что концептуально все серийные машины близки к своим прародителям.

Как ни удивительно, но все революционные новшества в автомобильной сфере были придуманы на границе XIX и XX веков. И весь двадцатый век инженеры с конструкторами доводили, улучшали и вписывали в новые стандарты идеи великих теоретиков и изобретателей – Отто, Даймлера, Бенца, Тринклера, Дизеля, Карно, Бендикса.

Безусловно, техническая эволюция элементов автомобиля была грандиозной, но вектор ей задавали всё же не инженеры, а маркетологи. История знает массу примеров, когда автомобили, построенные без учёта требований рынка, оказывались абсолютно провальными, несмотря на то что были технически безупречны: AMC Pacer, Mercedes-Benz R-класса, Jeep Commander, Lamborghini LM002, Pontiac Aztec.

Сегодня рама сдала свои позиции в пользу несущего кузова, но для покорителей настоящего бездорожья альтернативы ей нет

МАЛЕНЬКАЯ КРЕПОСТЬ

Поговорим о составляющих автомобиля подробнее. Начнём с кузова, который эволюционировал главным образом в четырёх направлениях: снижение веса, повышение прочности, улучшение аэродинамики и удешевление. Моторизованная повозка конца XIX века по большому счёту представляла собой обычную карету, к которой вместо лошадей пристегнули двигатель.

Каркас. Кузов современного кроссовера очень близок к каркасным схемам. Те же пространственные связи, такие же зоны жёсткости и деформации  

Первые крупносерийные автомобили поголовно имели рамную конструкцию, кузов строили отдельно и водружали на неё. По этой схеме – собственно кузов и шасси (рама с силовым агрегатом, подвеской и трансмиссией) – автомобили строят до сих пор, но постепенно её вытеснила схема с несущим кузовом. По сути, рамными остались только грузовики и пара-тройка внедорожников. Современные технологии позволяют сделать сложнейшую, но лёгкую и прочную конструкцию с элементами разной прочности из разных материалов. В схеме с несущим кузовом особо прочные участки окружают пассажирский салон. Это стойки кузова, силовой набор днища (лонжероны, поперечины), дверные проемы, узлы крепления подвески и агрегатов. Вокруг них располагают менее прочные элементы, рассчитанные на деформацию при аварии. Они в свою очередь закрыты аэродинамической оболочкой. Автомобиль напоминает яйцо с тонкой, но прочной скорлупой, которое уложили в мягкую варежку, покрытую снаружи фольгой.

ВНУТРИ МОТОРА

Моторостроителям, в отличие от кузовных мастеров, пришлось почти всю свою науку начинать с нуля, взяв из эпохи пара лишь конструкцию поршня в цилиндре да систему смазки. Но в своём старании они достигли небывалых высот, особенно после того, как взяли в союзники смежные отрасли – химию сплавов, науку о трении и термодинамику. Если сравнить литровую мощность бензинового мотора начала века и равного ему по объёму современного, то обнаружится разница более чем в десять раз! Как этого достигли? Преимущественно повышением степени сжатия, для чего пришлось разрабатывать новые сверхпрочные составы, способные выдерживать возросшие нагрузки. Правда, обратной стороной медали стали неремонтопригодность и высокая стоимость моторов. К счастью, большинство производителей пока ещё сохраняют в линейке двигателей по одному-два представителя старой школы – не слишком форсированных и умеренно требовательных. 

Коленвал. За вековую историю совершенствования моторов так и не нашлось надёжной замены конструкции с кривошипом  

Поскольку возможности улучшения механической части двигателей уже около двадцати лет как исчерпаны, настала эра совершенствования обвески – турбин, устройств питания и выпуска. Но в стараниях успеть завоевать новую нишу на рынке сверхсовременных двигателей нет-нет да и случаются проколы. В серийное производство запускают разработки, которые правильнее назвать экспериментальными. Яркий пример – двигатели с никасиловым покрытием стенок цилиндров, не допускающим эксплуатационных вольностей и неремонтопригодным. Моторы с маленьким рабочим объёмом и несколькими турбинами также нельзя назвать абсолютно проверенной конструкцией.

В противоборстве «компрессоры – турбины» верх одержали последние. При неизменной конструкции современные турбины выигрывают за счёт новых материалов  

Получается, что часть моторного эксперимента перекладывают на плечи покупателя. И дальше всё зависит от того, насколько он технически грамотен и насколько хорошо заботится о своей ультрасовременной машине. Привычное «там чуть-чуть, да здесь слегка» для такой продукции не подходит. Даже незначительное отклонение от требований производителя, или просто чуть более резкое чем обычно вождение, или лёгкий перегрев, или банальный недолив масла могут стать причиной фатального разрушения мотора. Современные мощные турбодвигатели требуют к себе такого же внимания, какое уделяет механик спортивной команды «сердцу» автомобиля-чемпиона. Увы, многие производители скромно умалчивают об этом в руководствах по эксплуатации.

ВСЕМУ СВОЁ ВРЕМЯ

Мы часто сетуем на то, что раньше двигатели были о-го-го – работали на любом масле и бензине, чинились на коленке в любом гараже и выдерживали чуть ли не миллионные пробеги. Лучшие экземпляры последней трети ХХ века – моторы Toyota, Mercedes-Benz, американские V-образные двигатели – действительно поражали своей надежностью, но сегодня они заметно проигрывают по экономичности, мощности, стоимости и весу. К требованиям чисто техническим добавились и экологические ограничения, также заставившие отмести многие старые наработки.  

Прочность и простота. Обычные рессоры правят бал там, где превалируют большие нагрузки  

МЕЖДУ ДОРОГОЙ И КУЗОВОМ

Пожалуй, сильнее всего изменилась за сто лет подвеска – от простейших рессор, которые, кстати, и сегодня встречаются на многих внедорожниках, до сложных независимых схем с двумя и более рычагами. Тут всё понятно: простота конструкции обратно пропорциональна управляемости. К чести разработчиков, даже самые сложные схемы с пневматикой, перенастраиваемыми амортизаторами и массой электронных систем, не заставляют обладателей беспокоиться об их сохранности. Единственным слабым местом продвинутой ходовой можно признать низкопрофильные колёса большого диаметра, когда резины покрышки так мало, что она просто не способна погасить удар от неровностей. Но тут уж каждый выбирает сам: стильный облик на больших 20-дюймовых колёсах или комфорт и долговечность дисков.

Для комфорта на асфальте внедорожнику необходима сложная многорычажная подвеска  

В современном полноприводном автомобиле остаётся ещё немало интересных составляющих, совершенствование которых ставит автомобиль на качественно новую ступень: разнообразные трансмиссии, умные тормоза, системы безопасности, бортовая электроника и многое другое. К их обсуждению мы ещё вернемся.

Текст Евгений Хапов