Май 10, 2012

Опубликовано в Новости

Разработки Audi: Не до жиру

img4f991d160da35 Разработки Audi: Не до жиру

С каждым сброшенным килограммом автомобиль становится быстрее, экономичнее и экологичнее. В компании «Ауди» целенаправленно занимаются облегчением машин вот уже без малого 30 лет. Результаты и перспективы оценил Дмитрий Федоров. ВЕС СБРОСИТЬ!

На протяжении всей своей эволюции автомобиль неуклонно набирал вес. Машины росли в размерах, обзаводились новым оборудованием, приспосабливались к жестким нормативам безопасности. При этом требовали мощных моторов – соответственно становились прожорливыми, выбрасывали больше вредных веществ. Только в 80-е годы эту тенденцию удалось переломить. В числе основателей теории облегчения была компания «Ауди».

Вложиться в программу по снижению веса – значит сэкономить на более сложных разработках, направленных на снижение расхода топлива и выбросов СО2. Убираем 100 кг массы автомобиля – и получаем от 0,3 до 0,5 л сэкономленного горючего и уменьшение выброса СО2 на 8–11 г/км. Кроме того, более легкий автомобиль проще наделить образцовой управляемостью и высокими скоростными качествами. На языке инженеров «Ауди» подобная взаимо-связь называется «весовой спиралью». Ведь чем легче кузов, тем менее массивными можно сделать элементы подвески. Легкий автомобиль резвее разгоняется и быстрее тормозит, а значит, он обойдется двигателем меньшего литража и легкими тормозными дисками.

АЛЮМИНИЙ ИЛИ СТАЛЬ?

Наиболее сложный и трудоемкий для облегчения элемент конструкции – кузов. Пятнадцать лет назад «Ауди» совершила индустриальный прорыв, когда представила публике роскошный А8 первого поколения с цельноалюминиевым кузовом, состоящим из литых и экструдированных деталей. (Последние получают, продавливая металл через отверстие требуемого сечения.) Технология получила фирменное обозначение ASF (Audi Space Frame). До появления «Ауди-А8» в мире не было крупносерийной модели с полностью алюминиевым кузовом и, самое главное, с пространственным несущим каркасом. Кстати, немецкая фирма к настоящему моменту выпустила более 550 тысяч разных кузовов, сделанных по технологии ASF.

Алюминий – очень капризный материал: хуже стали поддается штамповке, из-за толстой оксидной пленки доставляет немало хлопот при сварке. Но перспектива на 40% снизить массу кузова по сравнению со стальным аналогом стала для инженеров прекрасным стимулом.

За прошедшие годы технологии шагнули далеко вперед. Точечную сварку заменили лазерной: такой шов не только более прочен, но и почти незаметен. Благодаря этому разработчики купе ТТ отказались от декоративной накладки на стыке панелей крыши и боковины. Многие детали крепят саморезами и заклепками, избегая нагрева. Это очень важно для того же ТТ, кузов которого – комбинация алюминиевых и стальных панелей с разными термическими свойствами. Уровень автоматизации при сборке кузова к настоящему времени возрос с 25 до 80%, и отставания от традиционных «стальных» технологий по этому показателю практически нет.

Технология ASF хороша тем, что ее легко подстроить под нужды конкретной машины. Например, в А8 больше всего литых алюминиевых деталей – 34% массы конструкции. Кузов суперкара R8 на 70% состоит из экструдированных элементов, придающих ему повышенную жесткость, а для спортивного «Ауди-ТТ» и вовсе разработали гибридную пространственную раму, в которой примерно две трети деталей алюминиевые, а оставшиеся – стальные. Кстати, этим достигли лучшей развесовки по осям – более тяжелые стальные панели сконцентрированы у ТТ в хвосте и уравновешивают расположенный спереди двигатель. Интересно, что технология формовки под давлением позволила без особых затрат создать разные силовые элементы для купе и родстера – построить для каждого собственную силовую схему. В итоге жесткость кузова купе по сравнению с ТТ первого поколения увеличилась наполовину, а у родстера – вдвое!

Результаты впечатляют. Однако алюминий заметно затратнее в производстве, чем обычная сталь, – и сам металл дороже, и обработка. Активно использовать его в более массовых моделях слишком расточительно. Поэтому при подготовке моделей А4, А5 и Q5 сделали ставку на высокопрочные стали, позволяющие снижать толщину деталей без потери прочности. Например, в кузове А4 последнего поколения 11 различных сортов стали: 38% деталей выполнено из стали глубокой вытяжки, 32% – из высокопрочных марок, 18% – из особо высокопрочных, а 12% – из термоупрочненных (трос диаметром 1 мм из такой стали способен выдержать нагрузку 150 кг). В итоге кузов похудел на 10% по сравнению с машиной преды­дущего поколения, которая на 120 мм короче и на 50 мм уже.

Чем легче автомобиль в целом, тем меньше нагрузка на ходовую часть. Так, похудевший на 100 кг кузов позволяет снизить нагрузку на амортизатор в среднем на 7%. Скиньте с корпуса еще сотню – уже на 18% сократится нагрузка на стойки. Следовательно, их диаметр можно заметно уменьшить. А заодно повысить комфорт, смягчив настройки амортизаторов, пружин и стабилизаторов. Особое внимание снижению неподрессоренных масс – например, минус 1 кг с каждой детали подвески эквивалентен 5 кг, снятым с кузова. «Ауди» стремится использовать в подвеске и другие легкие материалы. Уже 15 лет стабилизаторы поперечной устойчивости для А4 изготавливают из пластмассы, экспериментируют с рычагами из кевлара.

Втрое выгоднее по сравнению с невращающимися элементами подвески облегчать колеса или тормозные диски: тут сэкономленный килограмм – за пуд! Не верите – проведите эксперимент. Навесьте свинцовые грузики на раму велосипеда, а затем на колеса. В каком случае крутить педали станет труднее? Конечно, в последнем, ведь момент инерции вращающегося элемента куда больше, чем у статичного.

Тормозные диски комбинированной конструкции – с алюминиевой ступицей и чугунной рабочей поверхностью – применяют на спорткарах R8, TT RS или RS6. Возможно, это решение перейдет и на многотиражные модели. Экономия на каждой машине – 22 кг. А если пересчитать в статическом эквиваленте, умножая реальную разницу в массе на 16, – целых 352 кг!

В стадии разработки – алюминиевые колеса составной конструкции: центральная часть у них кованая, а обода и спицы литые. Выигрыш – 14,4 кг по сравнению с чисто литыми колесами. Для получения такого же эффекта за счет облегчения кузова с него пришлось бы срезать 230 кг металла (14,4 кг × 16).

ВТОРОСТЕПЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ НЕТ Когда потери в облегченной ходовой части сведены к минимуму, автомобиль вполне потянет мотор меньшего объема, причем без ущерба для динамики. Сейчас 2-литровый турбодвигатель выдает такие же показатели, как и атмосферная «шестерка» объемом 3,2 л, но при этом экономичнее и легче. Правда, он пока не для представительских машин – кто же купит А8 с 2-литровым мотором, пускай даже наддувным?!

Немалый потенциал скрыт и в деталях двигателя. Достаточно поставить облегченные шатуны, и тут же снизится нагрузка на коленчатый вал, с которого тоже можно соскрести лишние граммы. В итоге меньше энергии затрачивается на раскручивание мотора, он умеряет аппетит и охотнее реагирует на нажатие педали акселератора. С 1996 года «Ауди» изготовляет корпуса коробок передач и впускные коллекторы для некоторых спортивных моторов из магния, который на треть легче алюминия.

Инженеры «Ауди» не брезгуют и второстепенными, казалось бы, деталями, ведь собранные по разным уголкам граммы дают в итоге весомые цифры. Наиболее яркие примеры: у кроссовера Q5 основа пола багажника сделана из пластиковых сот взамен прессованной древесины – минус 2,5 кг с машины. Передняя поперечина мягкого верха у кабриолета A5 выполнена из магниевого сплава вместо алюминия – минус 1,5 кг. Пластмассовые, а не стальные трубки системы охлаждения – еще 410 г долой.

Что в перспективе? В немецкой компании не спешат раскрывать секреты. Однако журналистам пообещали, что следующее поколение представительского седана А8 получит кузов с увеличенной на 25% жесткостью. Изю­минка – в новом алюминиево-медном сплаве, который пойдет на изготовление большинства силовых панелей пола. Полоска толщиной 13 и шириной 30 мм выдерживает без деформации подвешенный к ней груз в 10 т. И это не единственная новинка в технологиях снижения массы будущих моделей «Ауди». Как говорится, всему свое время.

Источник: http://uzr.com.ua

Похожие записи:

Нет меток для данной записи.