Насколько реально понять «характер» автомобиля, взглянув на одни лишь цифры его технических параметров? Получить представление об управляемости, прикинуть плавность хода, оценить безопасность? Если знать некоторые нюансы, то, в целом, это возможно
Рассмотрим типичный набор характеристик автомобиля, выделив в нем наиболее интересные и важные параметры. Надо оговориться, что коль скоро мы оперируем косвенными признаками, то не стоит сразу же искать опровержение изложенным выводам – такие исключения всегда найдутся. Хотя бы потому, что любое утверждение имеет свою область определения, за границей которой и начинается инженерный гений.
Как известно, масса – один из главных параметров, определяющих динамику разгона и топливную экономичность. Однако нельзя не отметить и ее влияние на пассивную безопасность: в столкновении двух автомобилей разной массы более тяжелый из них, как правило, обеспечивает лучшую защиту пассажиров, ведь перегрузки в нем оказываются меньше – он просто сносит более легкого «соперника». И в этом смысле результаты краш-тестов EuroNCAP в достаточной мере условны: испытания имитируют столкновение с объектом равным по массе, а потому хоть автомобили разных размеров и получают схожие оценки, в реальности степень защиты может сильно различаться.
А вот на длине тормозного пути, вопреки расхожему мнению, масса автомобиля не сказывается. Да, более тяжелому автомобилю необходимо большее тормозное усилие, но и сцепление с дорогой у него лучше, а в результате – то же самое замедление, что и у легкой машинки. Разве что от тормозов уже требуется хорошая энергоемкость, дабы поглотить и рассеять большую кинетическую энергию.
Не влияет масса и на скорость движения в повороте. Теоретически, и тяжелые, и легкие автомобили на дуге способны демонстрировать одну и ту же скорость, а уж кто из них на практике окажется быстрее, зависит от свойств шин и кинематики подвес-ки. Но, в любом случае, принципиальной разницы не будет.
Компоновка – расположение двигателя и трансмиссии – очень интересный параметр, влияющий на управляемость. От этого зависит распределение массы автомобиля, а значит, и момент инерции относительно задней оси. Если основная доля массы приходится на носовую часть, как у переднемоторных (в особенности переднеприводных) моделей, то момент инерции велик, и машине трудно резко сменить направление движения – в ответ на быстрое вращение руля она просто начинает скользить передними колесами. Если же передок, напротив, легкий, а масса сосредоточена ближе к задней оси, то момент невелик, и автомобиль играючи переходит из одного поворота в другой. Это уже случай среднемоторных и заднемоторных моделей.
Не стоит путать распределение массы с развесовкой, то есть распределением веса по осям, – это разные параметры. Например, у двух автомобилей развесовка может быть 50:50, но у одного вес сосредоточен в носовой и хвостовой части, а у второго – в середине кузова. Соответственно, и вести себя на дороге эти модели будут по-разному.
Крутящий момент – важнейший параметр, позволяющий не только оценить динамику автомобиля, но и понять «характер» мотора. Ведь крутящий момент – это фактически сила, определяющая ускорение автомобиля. При этом нужно учитывать не только максимальное значение крутящего момента, но и обороты, на которых оно достигается: чем они ниже, тем раньше при старте с места автомобиль выходит на пик ускорения. Именно это свойство двигателя – низкие обороты максимального момента – и называется «тяговитостью», столь важной в условиях городской езды. Оно же лежит и в основе понятия эластичности, то есть способности мотора сопротивляться увеличению нагрузки при неизменном положении педали «газа» – эластичным двигатель становится только после преодоления оборотов максимального момента.
А что же мощность? Мощность есть не что иное, как произведение крутящего момента на обороты, при которых этот момент развивается. То есть, на оборотах максимальной мощности ускорение автомобиля меньше, чем на оборотах максимального момента. Но зачем сильно раскручивать двигатель, если ускорение только падает? Дело в том, что ранний переход на следующую передачу уменьшит передаточное число трансмиссии, и момент на колесах, а с ним и ускорение упадут еще сильнее! Именно поэтому крутящий момент на высоких оборотах – мощность – играет ключевую роль в процессе динамичного разгона.
Таким образом, критерием совершенства двигателя, свидетельством эффективности его газодинамики является большая разница между оборотами максимумов момента и мощности – первые должны быть как можно ниже, а вторые – максимально высоки.
Экономичность двигателя определяется многими параметрами, но в нашем распоряжении, как правило, оказывается только один из них – степень сжатия. Впрочем, и этого немало, ведь степень сжатия определяет тепловой КПД двигателя: чем в большей степени расширяются отработавшие газы в цилиндре, тем полнее их тепловая энергия преобразуется в механическую.
Для бензиновых двигателей типичная степень сжатия составляет около 10. Однако лучшие их представители могут достигать и 12,5, что позволяет рассчитывать на хорошую экономичность.
Степень сжатия дизельных двигателей гораздо больше – в среднем около 17. Во многом этим и объясняется их экономичность. Однако дальнейшее ее повышение не всегда идет на пользу. Загвоздка в том, что при большой степени сжатия становится трудно контролировать процесс сгорания, что ухудшает его полноту и ведет к увеличению расхода топлива и росту токсичности выхлопа. Поэтому в современных дизелях не гонятся за степенью сжатия, а надежность воспламенения обеспечивают высокоточным распылом топлива под большим давлением.
Об аэродинамическом сопротивлении и коэффициенте обтекаемости Cx (или Cd, как он зачастую обозначается в характеристиках) мы уже рассказывали (см. № 11 2015 г.), в рамках же этой публикации лишь акцентируем внимание на некоторых вещах.
Величина Cx очень важна как критерий совершенства формы кузова, однако сила сопротивления воздуха определяется не только этим коэффициентом, но и площадью поперечного сечения автомобиля. Говоря точнее, меньшее сопротивление будет испытывать та модель, у которой произведение этой площади на коэффициент Cx минимально. Увы, производители редко сообщают поперечную площадь, а потому практической пользы от знания Cx немного – даже схожие по габаритам машины могут иметь приличную разницу в площади, и, как следствие, более экономичным и динамичным на высокой скорости способен оказаться совсем не тот автомобиль, которого ожидаешь увидеть, судя по величине Cx.
Клиренс (дорожный просвет) и высота кузова в значительной мере определяют высоту центра тяжести автомобиля, а потому, выбирая модель с большим дорожным просветом, почти всегда приходится жертвовать ходовыми качествами. Ведь повышение центра тяжести означает увеличенные крены и меньшую устойчивость в поворотах, избежать которых можно лишь путем ужесточения подвески. Таким образом, автомобиль с большим клиренсом и высоким кузовом – это всегда либо худшая управляемость и болтанка, либо достаточно жесткая подвеска.
Единственный способ уйти от этого безрадостного выбора – применить активные стабилизаторы и амортизаторы с переменной жесткостью, но воплотить все это удается только на очень дорогих кроссоверах уровня BMW X5. При этом от увеличенной амплитуды колебаний вследствие высокой посадки пассажиров избавиться все равно не получится – в этом смысле машины с высоким кузовом, но небольшим просветом, например минивэны, предпочтительнее кроссоверов, ведь люди в них сидят не так высоко над землей.
Большая колесная база ухудшает геометрическую проходимость, но положительно сказывается на устойчивости движения и плавности хода. Автомобиль с длинной базой лучше держит прямую и медленнее уходит в занос – при той же линейной скорости соскальзывания оси угловая скорость поворота кузова получается меньше.
Аналогично и с плавностью хода: если водитель маленького автомобильчика фактически подпрыгивает на колдобине вместе с колесом, то за рулем большой машины он лишь замечает, как вначале подскакивает нос автомобиля, а затем – его «корма», то есть смещение в вертикальной плоскости точки расположения водителя оказывается меньше. Именно поэтому длинное авто априори обеспечивает лучший комфорт движения.
