РЕМОНТ И СЕРВИСКОНКуРСБыстрее звука?За ответ на задачу № 9 «Сверхмаксимум» Сергей Корженовский из Тольятти получает от редакции 6000 рублей, а от ОАО «Концерн «Моринфорсистема-АГАТ» – электрический компрессор «Муссон».Максимальная скорость машины растет с увеличением мощности двигателя. Но что будет с ней, если мощность наращивать бесконечно? В этом суть задачи. Чтобы несколько ограничить вашу фантазию, приняли такие условия: машина полноприводная, с полной массой 1500 кг, площадью фронтальной проекции 1,9 м2 и коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,3. Стремясь избежать ненужных споров, условились, что прочность шин, трансмиссии и т. д. для таких смелых экспериментов достаточна. Конечно, скептики гнули свое: «Под капот легковушки тысяча лошадей не влезет». Или: «Бросьте, на таких скоростях любая машина рассыплется!». Стоило ли присылать такие ответы?! Слава богу, скептиков оказалось немного. Да, таких мощных автомобильных двигателей нет, но фантазия на что? Ракетчики уже давно оперируют мощностями в миллионы киловатт, а в условии вовсе не сказано, что мотор от «Запорожца». Что же ограничивает скорость? Оказывается, многое. Например, одной лишь прочности шин на разрыв мало: случись в них мощные резонансные колебания, приводящие к отскоку протектора от покрытия, – ехать станет невозможно. Победитель конкурса напоминает ио другом: история рекордов скорости на суше часто пишется кровью! Так, если сумма поперечных аэродинамических сил (например, от бокового ветра) действует впереди точки нейтральной поворачиваемости автомобиля, то его может сбросить с дороги и случайный порыв. Предложения читателей использовать реактивную тягу от этой проблемы не избавляют: контакт машины с дорогой, ее устойчивость, управляемость обеспечивают колеса, которые катятся по своим законам. Вспомним и об управлении. Положим, коэффициент сцепления шин с покрытием равен 0,9 – как в ответе победителя конкурса. Значит, боковое ускорение машины не должно превысить 0,9g = 8,83 м/с2, иначе даже на плавном, радиу214 За рулем 12/2008сом 1000 м, повороте уже при скорости 338 км/ч машину сорвет с трассы. Чтобы избавиться от этого ограничения, кузов конструируют таким, чтобы аэродинамические силы прижимали машину к дороге, а на изгибе трассы дорожное полотно наклоняют к центру поворота. Большинство ответивших поняли, что дело, как всегда, в балансе тяговых сил и сил сопротивления. Первые ограничены весом автомобиля: если колеса шлифуют дорогу даже на высшей передаче, сцепные свойства шин падают и дальнейший разгон проблематичен. А вторые зависят от скорости машины, то есть от мощности двигателя. Составить нехитрое уравнение может каждый. Однако встречались и чудаки, забывавшие о необходимости контакта шин с покрытием, – они вычисляли скорость исходя только из аэродинамики! При таком подходе нетрудно разогнаться хоть до скорости звука, но, увы, на бумаге. Один энтузиаст «достиг» аж 608 м/с – и только тут понял, что «едет» не туда. Итак, у нас авто 4х4. В создании тяговой силы участвует полный вес: F = m.g.μ, где m = 1500 кг, g = 9,81 м/с2, а μ – коэффициент сцепления шин с покрытием. Победитель принял его равным 0,9, отсюда F = 13 243 Н. За выче-том 1% на преодоление сопротивления шин останется 13 111 Н. Большей тяги, не привлекая прижимную силу, не получить. Вот это ключевой момент. Тяговая сила должна противостоять аэродинамическому сопротивлению Fw = 0,5.Cx.S.ρ.v2, где v – скорость в м/с; Cx = 0,3; S = 1,9 м2. Плотность воздуха ρ примем равной 1,2 кг/м3, как у победителя. Тогда тяга Fw = 13 111 Н позволит достичь чуть больше 700 км/ч. Но это лишь при условии отсутствия прижимной или подъемной сил. Мы высоко оценили инициативу Сергея Корженовского, несколько расширившего задачу: «На практике автомобиля с нулевой подъемной силой не существует». Последняя вычисляется с использованием коэффициента подъемной силы Сz – по аналогии с Fw. Результат показан на графике, построенном победителем: он исходил из того, что мощность двигателя – около 10 000 л.с. На вертикальной оси шкала скоростей, на горизонтальной – значения Сz: слева отрицательные (прижимная сила), справа положительные (подъемная сила). Верхняя кривая на графике показывает возможности полноприводного автомобиля, нижняя относится к машине с приводом на одну ось (нагрузка на нее – 60% полного веса авто). Как видно из графика, этот довесок, то есть прижимная сила, вершит революцию в скоростных показателях машины. При Cy = – 0,175 и скорости 950 км/ч действует дополнительная прижимная сила, равная примерно 13 900 Н – условно сцепной вес авто стал почти вдвое больше и достиг 28 615 Н. Выходит, можно реализовать тяговую силу 25 753 Н при силе сопротивления воздуха около 23 816 Н. Вот что значит правильная аэродинамика: чем сильнее прижимает машину к дорожному полотну поток воздуха, тем большие скорости ей доступны, и тогда лишь бы «силенок» хватило. Так, по расчетам победителя, для достижения 1000 км/ч нашему авто потребуЗадача № 12СПАСЕНИЕ УТОПАЮЩЕГО Из протокола: «На автомобиле г-на Клюева тормоза задних колес не работали, в результате чего при экстренном торможении произошла перегрузка передних. Клюев ехал с превышением разрешенной скорости. Пытаясь остановиться по требованию инспектора, интенсивно тормозил, затем, избегая наезда на остановившиесяется мотор мощностью свыше 10 000 л.с. Поршневой двигатель такой мощности раздавит машину своим весом. Неспроста рекорды скорости устанавливали на реактивной тяге. Ну а если автомобиль приподнимает подъемная сила, предельно возможная скорость, естественно, снижается. Полноприводная машина целиком использует свой сцепной вес, а заднеили переднеприводная – лишь часть его. Отсюда их более скромные динамические показатели. В своем письме победитель подчеркнул то, что должны понимать все рекордсмены: если по достижении определенной скорости машина, недостаточно прижатая к покрытию, начнетего шлифовать, то это угрожает потерей курсовой устойчивости. Аэродинамическое сопротивление начнет действовать несимметрично ив результате может перевернуть автомобиль, оторвать его от трассы. Авария неминуема. Вот почему так опасны попытки побить «наземный» рекорд скорости. И не стоит думать, что все наши рассуждения относятся к области чистых фантазий. За окнами зима, гололедица. Когда сцепление шин с поверхностью ничтожно, автомобиль легко теряет устойчивость и перестает слушаться руля и при существенно более скромных скоростях! Мы поздравляем Сергея Корженовского с победой в этом туре конкурса!машины, пересек полосу встречного направления и выехал на газон, где повредил рекламный щит. Клюев показал, что смог снизить скорость лишь до 60–70 км/ч, после чего торможение прекратилось, хотя педаль «была твердая» и водитель давил изо всех сил…» Если вы не понаслышке знакомы с подобным отказом тормозов, расскажите,как намерены останавливать машину в экстренной ситуации. Ответ с пометкой «Конкурс» отправьте до 1 января 2009 г. по адресу: 107045, Москва, Селиверстов пер.,10, или по e-mail:
[email protected]. Укажите свой контактный телефон или иной удобный для вас способ быстрой связи.На правах рекламыЗа рулем 12/2008 215
