ПТИЦА В НАБЕГАЮЩЕМ ПОТОКЕ. ЗА КУЛИСАМИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
Что главное для спортивной машины? Мощность? Максимальная скорость? А вот и нет! Главное - сбалансированность. В том числе -и в отношении аэродинамики. На примере испытаний нового прототипа с красивым именем «Феникс» удалось разобраться как это достигается, когда подход осуществляется «по науке».
ТЕКСТ: АНТОН БОРИСЕНКО
ФОТО: АСПАС
Аэродинамические исследования - одна из самых священных частей разработки автомобильной техники. Для команд Формулы 1 наличие собственной аэродинамической трубы является практически необходимым фактором, признаком «состоятельности». Достижениями в области снижения пресловутого Сх, коэффициента лобового сопротивления, время от времени хвалятся самые разные производители серийных машин. Но «не Сх-ом единым», особенно когда речь идет о спортивной технике... В подготовке гоночных автомобилей главной задачей является не стремление к «идеализации» той или иной величины, а создание сбалансированного автомобиля. Более того - сбалансированного именно для условий данной конкретной трассы (которая может быть «быстрой» или «медленной»), и даже тех или иных погодных условий. То есть с возможностью адаптации под разные условия. Конечно, вопрос «тонких» настроек включает в себя немало аспектов (подвеска, «зашитая» в компьютер мотора программа
и многое другое), которые остаются «на совести» инженеров команд. Но когда речь идет о создании принципиально нового шасси - тут уже весь спрос именно с разработчиков: насколько ответственно они подходят к базовым элементам конструкции, насколько закладывают в нее возможности дальнейшего проведения этих самых настроек. Среди которых, естественно, и «взаимоотношения» с аэродинамикой. Поймать момент, когда такие испытания проходят, задача непростая. Как правило, подобная работа проходит
под покровом глубокой секретности. К счастью, в наших, не избалованных «сверхтайнами» команд условиях, это правило иногда не работает. Так случилось и во время испытаний спортпрототипа с именем сказочной птицы - FENIX, автомобиля российской разработки, на базе которого планируется построить новую гоночную серию. Вопросы менеджмента и рассуждения о «светлом будущем» оставим идеологам проекта, а вот аэродинамические испытания подобного автомобиля явно представляли интерес.
Дизайн прототипа разрабатывал Александр Николаевич Захаров -в представлении для увлеченных автомобилями он не нуждается. А конструктор - Игорь Васильевич Ермилин, который еще в 1985 году разработал методику подобных работ, остающуюся актуальной и до сих пор, несмотря на то, что техника с тех пор сделала не один шаг вперед. Естественно, полное наблюдение за процессом испытаний было затруднено - в первую очередь, из-за их продолжительности. Программа таких работ рассчитана на 4-5 дней как минимум. Работа с базовым вариантом обтекателей, замеры при изменяемых углах атаки закрылков, крыльев и антикрыльев, различной высоте антикрыла, установка дополнительных «шторок», регулировка пропускной способности аэродинамических отверстий и «турбу-лизаторов» - это и вправду немалый объем тестов. Во многом -достаточно рутинная работа. Для пред-ставителей прессы был отведен один день, в который проводились наиболее «зрелищные» части действа.
Аэродинамический комплекс НИЦИАМТ - сочетание монументальности и прецизионности. Цифры говорят сами за себя. Мощность электродвигателей вентилятора трубы составляет полтора мегаватта, диаметр его лопастей - 7,5 метра. А огромные весы «грузоподъемностью» до восьми тонн имеют точность измерений до 10 грамм! Запущен комплекс в 1986 г., здесь можно увидеть кажущиеся почти «допотопными» управляющие компьютеры, но тем не менее оборудование по своим характеристикам на таком уровне, что за державу не обидно.
Испытания на подобном комплексе - дело достаточно дорогое, поэтому подход требовался серьезный. Были приготовлены разнообразные аэродинамические «обвесы», предусмотрены различные варианты «организации» потоков воздуха. Причем далеко не всегда для изменения характеристик требуется какое-то специальное оборудование. К примеру, достаточно значительную разницу дала заклейка части прорезей на передних крыльях, отверстий воздуховодов переднего обтекателя... обычным скотчем.
Полный анализ полученных данных - дело небыстрое, но до начала сезона время еще есть. Тем более что осенью удалось провести не только «продувку», но и ряд ходовых испытаний. «Человеческое» участие, впечатления опытных пилотов - ничуть не менее важная составляющая в разработке нового автомобиля.
Судьба нового класса пока определяется. Цена прототипа - около €30 000, что меньше, чем стоимость машины аналогичного класса LADA Revolution. С другой стороны, « тольяттинские «баркетты», хотя «раскручивались» и не особо быстро, но обрели в минувшем сезоне особую популярность благодаря заводской программе поддержки молодых пилотов. Что ждет «Феникс», по сути - прямого конкурента уже существующего и застолбившего свое место под солнцем класса? Сборку новых машин готова взять на себя фирма «АККС», чьи производственные мощности уже отлично зарекомендовали себя в подготовке болидов «Формулы Русь». Так что с «мат-частью» проблем не ожидается. Заявленная цена - привлекательна. Теперь дело за интересом команд к новому классу отечественных машин и потенциальных спонсоров - к серии.
Благодарим Дмитрия АВДЕЕНКО
(АСПАС) за помощь в подготовке
материала и предоставленные
архивные документы
НЕ ДЫМОМ ЕДИНЫМ
САМАЯ ЭФФЕКТНАЯ ЧАСТЬ - ЛИШЬ ЧАСТЬ
Наиболее популярные кадры со всех аэродинамических испытаний - красивые потоки белого дыма, обтекающие машину. Но это только малая часть нормальной испытательной программы. Более того - далеко не самая значимая. «Визуализация» с помощью дыма проводится на самой малой скорости воздушного потока -10 м/с, что соответствует скорости автомобиля всего лишь в 36 км/ч. Естественно, в этих условиях в трубе рядом с машиной еще могут находиться люди. При скорости потока в 20 м/с (72 км/ч) визуализация производится уже при помощи специальных «флюгеров», размещенных в заранее определенных контрольных точках, и позволяет более точно исправить какие-либо погрешности в форме кузова, воздухозаборных отверстий. Так, при продувке «Феникса» оказалось, что ряд таких отверстий оптимальнее закрыть: поток воздуха при этом стал куда «организованнее», а значит, ненужные завихрения и сопротивление были снижены.
При скорости воздушного потока в 40 м/с (144 км/ч) проводится определение аэродинамических показателей: Рх (сила аэродинамического сопротивления, действующая на автомобиль в продольном направлении), Pz (прижимная или подъемная сила), Сх (коэффициент аэродинамического сопротивления), замеры давления на поверхности автомобиля. Всего же в программу испытаний «Феникса» входило определение базовых аэродинамических коэффициентов на скоростях от 10 до 200 км/ч. Также было проведено немало уже упомянутых экспериментов по оптимизации воздушных потоков.
В ЕВРОПЕ - ЕЩЕ ДОРОЖЕ!
НО НАШЕ ОБОРУДОВАНИЕ - НЕ ХУЖЕ
Какой автомобиль из тех, с которыми приходилось работать в аэродинамической трубе, оказался самым интересным по результатам исследований? Как ни странно -Таврия ЗАЗ-1102, где мы снизили Сх почти на 30%. Ходят слухи, что в НИЦИАМТ «продували» болиды F1? Пытались, но до дела не дошло. Для таких испытаний обязательным условием является вращение колес. В нашей трубе беговые барабаны -отдельно от весов, и одновременно проводить измерения сил, действующих на автомобиль, и вращать колеса не получается. Как часто сейчас у вас проводятся испытания автомобилей? В среднем - один автомобиль в месяц. Испытания - дорогое удовольствие. Стоимость установки - десятки миллионов долларов. Чтобы ее содержать и обслуживать, мы вынуждены поддерживать стоимость работ на высоком уровне. Но в Европе подобные услуги много дороже. Хотя наше оборудование иногда превосходит западные аналоги. Что еще позволяет изучать оборудование лаборатории? Беговые барабаны позволяют имитировать движение автомобиля на дороге: можно работать с двигателем, с трансмиссией, тормозами, вентиляцией, отоплением в салоне. Интересен и многопортовый, коммутируемый измеритель давления. Это 10 датчиков давления воздуха, и каждый может последовательно опрашивать 48 точек. Это позволяет измерять давление потока в 480 точках на кузове машины или во внутренних полостях.
Как определяется пресловутый Сх?
Автомобиль ставится на весы. Весы меряют три силы: боковую, подъемную и лобовую и, соответственно, три момента: момент крена, поворачивающий и опрокидывающий. Сила лобового сопротивления - первый компонент. Дальше - скорость, вернее, показатель, который называется «скоростной напор» или «динамическое давление». Потом измеряется площадь миделя - это сечение автомобиля «на просвет». Из этих компонентов и высчитывается коэффициент аэродинамического сопротивления. При этом учитывается текущее значение плотности воздуха. Для этого нужно измерить температуру, влажность и давление потока. Все оборудование, которое используется для определения, имеет высочайшую точность. К примеру, весы имеют точность около 0,02% от диапазона.
КАК БЫЛО «ДО»
ВО ВРЕМЕНА «ДО ТРУБЫ» ТЕСТ-ПИЛОТЫ ВЫНУЖДЕНЫ БЫЛИ ДЕЛАТЬ СОТНИ ЗАЕЗДОВ
Испытания аэродинамических качеств начались задолго до появления столь серьезных установок. Правда, занимали они куда больше времени, а вели эту работу тест-пилоты. На расчетных точках (в которых были проделаны калиброванные дренажные отверстия) автомобиля устанавливались гидравлические датчики, которые были связаны с U-образным жидкостным манометром, установленным в кокпите. Каждые три точки, каждая скорость исследования - отдельный заезд. Нетрудно себе представить объем работы...
Испытаний гоночного автомобиля «Эстония-20» формулы «Восток», проводившихся в июле 1983 г. сотрудниками МАДИ по договору с Таллиннским опытным авторемонтным заводом. Испытания проводились не в Подмосковье, а в Прибалтике - на двухкилометровом отрезке Вильяндийского шоссе. При этом измерительным являлся только короткий 25-метровый участок, остальная дистанция отводилась на разгон, установление необходимой скорости и торможение. За рулем автомобиля работал пилот Марк Подольский, сейчас хорошо известный любителям автоспорта как организатор и комментатор соревнований. Основной задачей испытаний было не достижение минимального коэффициента лобового сопротивления, а изучение действующих на передние и задние оси прижимных сил при разном положении антикрыльев. Впрочем, если заднее антикрыло «Эстонии-20» позволяло регулировки, то переднее имело только два «положения» - установлено или нет.
ДВЕ «БАРКЕТТЫ»
ГРОЗИТ ЛИ «ФЕНИКС» «РЕВОЛЮЦИИ»?
В российских кольцевых гонках уже существует один класс прототипов - LADA Revolution. Во время испытаний одна из таких машин также присутствовала на полигоне. Для сравнения с «Фениксом» были взяты и данные по формульному шасси Dallara (наиболее популярному в стране, в классе «Ф-1600»), а также - специально подготовленному для гонок и обычному «дорожному» ВАЗ-2112. Полученные результаты показали: новый прототип, естественно, уступает в аэродинамическом «прижиме» к трассе «формуле», но на фоне остальных автомобилей находится на очень неплохом уровне. Причем одно из важных качеств - возможность весьма широких регулировок, то есть адаптируемость под разные трассы.
Статья журнала "АВТОМОБИЛИ" февраль 2007