Остановись... мгновенно!

ТЕХНИКА

/ОБОЗРЕНИЕ

ОСТАНОВИСЬ... МГНОВЕННО!

НЕ РАЗГОН ДО "СОТНИ", А ТОРМОЖЕНИЕ ОТ НЕЕ - ВОТ ГДЕ СКРЫТА ПОРОЙ ЦЕНА ЖИЗНИ

ТЕКСТ / АЛЕКСЕЙ ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ

ВЧЕРА И ЗАВТРА

Стартуя от перекрестка с визгом покрышек, мы радуемся ускорению, вжимающему в спинки сидений, быстро уходящей вправо стрелке спидометра - и в этот момент, конечно, не задумываемся, как будем возвращать ее обратно. Да, прибегать к экстренному торможению приходится нечасто - и слава Богу. Это, как минимум, стресс у водителя и шишка на лбу пассажира. Фольклор призывает не верить тормозам. И все же они - последний бастион активной безопасности, и если он падет (не хватит хотя бы полметра тормозного пути) - неприятности гарантированы.

Неудивительно поэтому, что конструкторы уделяли и уделяют тормозам не меньше внимания, чем, скажем, двигателю, и прогресс в этом деле не менее заметен. Автор особенно остро почувствовал это, когда после "Жигулей" оказался за рулем чудом сохранившегося с 50-х годов ЗИМа. Кое-что в нем даже понравилось: вальяжная плавность хода, простор заднего дивана, возможность трогаться и разгоняться практически не переключая передачи... Но тормоза! Чтобы осадить почти двухтонный лимузин, набравший городские 60 км/ч, приходилось так давить на широченную педаль, что, казалось, она (или спинка сиденья!) отломится. И все равно увидеть на асфальте черный след не удалось ни разу.

Сегодня мы избалованы усилителями, без которых не обходится даже крошка "Ока": заблокировать колеса на полном ходу может даже изящная дамская ножка, но... что же дальше? Сорок с небольшим метров, необходимые для полной остановки автомобиля со скорости 100 км/ч, ныне считаются вполне удовлетворительными, но есть ли еще резервы для сокращения тормозного пути? Оказывается, есть, и немалые.

С ЗАКОНАМИ ФИЗИКИ НАПЕРЕВЕС

Энергию движения автомобиля просто так не уничтожить. Если впереди нет подъема, который мог бы перевести кинетическую энергию в потенциальную, остается лишь обогреть окружающее пространство нагревающимися тормозами и шинами. Совершить это преобразование помогут силы трения - между колодками и диском, колесами и дорогой. Первую, вообще говоря, можно сделать сколь угодно большой и остановить вращение колес почти мгновенно. (Другой вопрос: хорошо ли, когда ставший неуправляемым автомобиль понесется на дымящихся шинах прямо и только прямо?) А вот искусственно прижать автомобиль к дороге с силой, превышающей его вес, нечем. Аэродинамика тормозам не слишком поможет - скорость-то падает...

Трение скольжения всегда меньше трения покоя. Это означает, что тормозной путь автомобиля, идущего юзом, будет больше, чем на вращающихся колесах. Потому опытные водители применяют прерывистое торможение, не давая колесам окончательно остановиться. Правда, заставить ногу на педали мелко "дрожать", когда так хочется надавить изо всех сил, дано не каждому, и потому эту задачу переложили на электронику.

СЕНСОРЫ И "ТРОНИКИ"

Антиблокировочная система - АБС задает прерывистый режим торможения, отслеживая вращение колес с помощью датчиков. Это не только сокращает тормозной путь на сухом однородном дорожном покрытии: становится возможно в любом случае сохранить управляемость автомобиля до последней секунды и, может быть, увернуться от столкновения. Увы, АБС не безгрешна. На дороге с неоднородным покрытием (например, когда под одним из колес лед) она может даже снизить эффективность торможения, пытаясь не допустить пробуксовки. АБС и не всесильна - она призвана лишь уменьшать давление в системе, но не увеличивать его. А это могло бы в ряде случаев пойти на пользу.

Все, наверное, наблюдали характерный клевок автомобиля при интенсивном торможении. Возникающий момент разгружает заднюю и нагружает переднюю ось: стало быть, можно увеличить давление в передних тормозных цилиндрах, не рискуя заблокировать колеса. Похожий эффект проявляется и в поворотах - ведь внешние колеса нагружаются сильнее внутренних! Правда, чтобы реализовать эти возможности, придется отказаться от общего гидравлического контура с равным для всех колес давлением и управлять каждым тормозом индивидуально. Такая система получила название SBC (Sensotronic Brake Contrtol) и, видимо, вот-вот появится на автомобилях. Как же работают "тормоза будущего", каков эффект и какой ценой он достигается?

Водитель полностью освобождается от "силовых" обязанностей - создавать давление в гидросистеме. Специальный насос поддерживает в ресивере с рабочей жидкостью 140-160 атм независимо от двигателя, и это выгодно отличает новинку от, скажем, привычных пневмосистем большегрузных автомобилей. Теперь педаль тормоза лишь воспринимает желание водителя, которое, прежде чем передаться управляющим клапанам, будет всесторонне оценено компьютером. Сюда стекаются сигналы от многочисленных подчиненных систем: АБС, например, поставляет информацию о скорости вращения колес, ESP (система стабилизации) - об угле поворота, угловых и поперечных ускорениях автомобиля, коробка передач - о включенной ступени и даже педаль газа рассказывает о том, насколько быстро водитель снял с нее ногу и перенес на тормоз. Последняя информация несет сигнал о предстоящем экстренном торможении и позволяет еще до его начала выбрать зазоры в исполнительных механизмах. Мелочь? Но только она одна сокращает тормозной путь на 3%, а это, быть может, решающие полтора метра.

Обработка сигналов о траектории движения и скорости вращения колес позволяет подать максимально допустимое в данных условиях давление в тормоз внешнего переднего колеса. Поведение машины остается стабильным в любой ситуации, а тормозной путь сокращается.

SBC пригодится и в городской толчее: в пробке можно включить специальный режим, когда автомобиль будет тормозить, едва водитель снимет ногу с педали газа. Не даст система и скатиться назад при остановке на подъеме: сама зажмет тормоза и отпустит их, когда водитель прибавит газ.

Отметим, что идеология SBC особенно легко может быть реализована в системах управления по проводам, где привычные гидроцилиндры и трубки сменили электромоторы и кабели. Перспективными электромеханическими тормозами (Brake by wire), в частности, активно занимается фирма "Бош".

Не оставлен без ответа извечный вопрос недоверчивого автолюбителя: что произойдет, если, не дай Бог, обесточится бортовая сеть или прекратит свою работу гидронасос? Тогда последним импульсом отключающегося "мозга" SBC подключит главный тормозной цилиндр и восстановит традиционную схему торможения.

КОМАНДНЫЙ ЗАЧЕТ

В декабре прошлого года фирма "Континенталь" провела в Ганновере демонстрационный заезд экспериментального "Гольфа", который, разогнавшись до 100 км/ч, остановился всего через тридцать (точнее, 29,44) метров! Рекордно короткий тормозной путь ясно показал рубеж, к которому можно и должно стремиться.

На этом "Гольфе", кроме электрогидравлической тормозной системы, работающей аналогично описанной выше SBC, разработчики применили активную пневмоподвеску (!) и управляемые амортизаторы, оптимизировав их параметры для сокращения тормозного пути. Эти системы помогли полностью проявить себя экспериментальным шинам "Конти Брейк Контакт", все строение которых подчинено одной цели - максимальной эффективности замедления. Кстати, этим обусловлены их слабости: по износостойкости, долговечности, сопротивлению качению, боковой устойчивости предложенный вариант оказался не самым лучшим.

Рекордный "Гольф" напоминал серийный лишь кузовом и отдельными агрегатами... Впрочем, пока речь шла о наглядной демонстрации: замедление в 1,31 g (!) уже реально, хотя цена решения пока непомерно высока.

НЕТ-НЕТ, МЫ ХОТИМ СЕГОДНЯ!

Вернемся, однако, к серийным тормозам. Что новенького уже появилось на автомобилях? Одна из главных примет - постепенный уход со сцены барабанных тормозов и неуклонный рост диаметра дисковых. Все правильно: требуется переводить в тепло все больше энергии за все более короткое время. Да и АБС внесла свою лепту: теперь почти все тепло рассеивается в тормозных механизмах, а не между шиной и дорогой. Поэтому диски делают вентилируемыми, изготавливают из новейших композитно-керамических материалов, не боящихся высоких (за 1000°С!) температур. Приходится подтягиваться и тормозным жидкостям - их температура кипения давно перевалила за 200°С и продолжает расти.

Помимо вакуумного усилителя, за "пропиской" в серийном автомобиле обратился так называемый "брейк эссист". Это устройство распознает экстренное торможение и резко усиливает давление на поршень главного цилиндра независимо от решительности водителя. В отличие от перспективной SBC, "брейк эссист" не может перераспределять усилия между колесами, а только "додавливает" педаль, гарантируя включение АБС в работу. Тем не менее, несложный и недорогой "ассистент" иногда сокращает тормозной путь неопытного водителя на целых семь метров!

Свою лепту внесли и шинники. Учась у природы, они реализуют в покрышках эффект кошачьей лапы: при торможении серийная шина "Континенталь Премиум Контакт" как бы расползается по асфальту, цепляясь за него большей поверхностью с тщательно подобранным рисунком протектора.

Так, добирая где метр, где больше, удалось сократить тормозной путь сегодняшних легковых автомобилей примерно до 40 м со 100 км/ч и лишь вседорожникам да мини-вэнам "позволены" лишние пять метров.

И все же читателям хочется пожелать как можно дольше обходиться без замеров тормозного пути на дороге...

Величины тормозных и боковых сил при торможении в повороте. Слева - автомобиль с АБС, справа - с SBC.

Узлы "Сенсотроника" в автомобиле и на столе.

Функциональная

схема электрогидравлических тормозов - основы SBC.

Керамические тормозные диски работают вплоть до 2000°С!

Так тормозят сегодня.