Mercedes-Benz F400 Carving
Даже самый опытный автомобилист, наверное, придет в ужас, представив себе, как поведет себя его машина, если все четыре ее колеса будут наклонены относительно поверхности дороги под углом 20°. Но вот специалисты знаменитой компании «Мерседес» готовы доказать, что это не просто возможно, но еще и очень удобно.
Наиболее значительным инженерным творением считается колесо. На примере этого древнейшего изобретения можно проследить развитие транспортных средств — начиная с телеги древних шумеров и заканчивая современными концепт-карами. Ведь колесо — это настоящий символ бесконечности прогресса! О том, куда оно способно докатиться, свидетельствует автомобиль Mercedes-Benz F400 Carving. Это далеко не просто шоу-кар, назначением которого в лучшем случае является оценка покупательского интереса, это еще и облаченная в фантастическую оболочку научно-исследовательская лаборатория. В F400 колесо стало одним из главных объектов эксперимента. От точки его соприкосновения с дорогой (профессионалы называют ее «пятном контакта») берут свое начало устойчивость и управляемость автомобиля, безопасность и комфорт.
На автомобильное колесо воздействует целый ряд физических сил и моментов. Еще древние усвоили, что его не нужно устанавливать под прямым углом к поверхности дороги. Едва уловимое на глаз отклонение от перпендикуляра (угол развала) дает, оказывается, массу преимуществ! В старину небольшой развал использовали, чтобы препятствовать соскакиванию колеса с оси. В современном автомобиле, где крепление колеса само по себе достаточно надежно, сохраняется тот же принцип. Так называемый отрицательный развал, с наклоном плоскости колеса внутрь автомобиля, позволяет машине более цепко «держаться» за дорогу в крутых виражах. При положительном развале гораздо легче поворачивать колеса.
Всем нам не раз приходилось встречать небрежно написанные на куске картона вывески «сход-развал». Сход, а если правильно, то схождение — еще один угол, на этот раз управляемых колес относительно продольной оси автомобиля. Схождение компенсирует одну из сил, которая во время движения автомобиля стремится развернуть колеса в разные стороны. Как раз для того, чтобы в итоге колеса катились прямо, и устанавливается незначительное их схождение. Оба параметра подбираются для каждой конкретной модели автомобиля еще на стадии испытаний, а затем жестко устанавливаются.
И вот представьте, что F400 переворачивает все с ног на голову. Его колеса могут наклоняться прямо во время движения, причем диапазон изменения развала составляет целых 20° (для сравнения — угол развала передних колес «Жигулей» 1-й модели — 0,5°). От разработчиков F400, руководимых профессором Хербертом Кехлером — главой отдела перспективных разработок концерна DaimlerChrysler, — для того, чтобы пойти на значительное усложнение конструкции шасси, потребовалось определенное мужество. Достаточно сказать, что при наклоне ведущих задних колес удлиняются на 40 мм и полуоси трансмиссии. Известно, что чем легче колесо и элементы подвески, тем меньше их собственные колебания оказывают влияние на весь автомобиль в целом. Так называемые неподрессоренные массы стараются делать из наиболее легких материалов — алюминия, магния, титана и даже углепластика. Тут же конструкция опоры колеса отягощается и дополнительным шарниром, и парой гидроцилиндров, и штоками. И все это не только много весит, но вдобавок еще сложно и дорого. В результате невольно возникает вопрос — зачем?
Все зависит от того, как определять приоритеты. Облегчение неподрессоренных масс, конечно, положительно скажется на поведении машины, но вряд ли будет способно кардинально улучшить ее устойчивость в скоростном вираже. Когда под действием центробежной силы кузов кренится, то колеса меняют свое положение, а их способность передавать боковые силы ухудшается. Автомобиль начинает «вываливаться» наружу поворота. И тут совсем недалеко и до полной потери шинами сцепления с дорогой — опасного явления, известного как «снос» (для передней оси) или «занос» (для задней).
Поэтому создатели F400 поставили вопрос ребром. При повороте автомобиля колеса с внешней стороны должны наклоняться и упираться шинами в асфальт! Примерно как горнолыжник нарезает по трассе зигзаги бортами лыж — «карвов». Отсюда и название экспериментальной машины — Carving. Похожим образом проходят виражи и скоростные байки: мотоциклист почти кладет машину набок, но шины особого сечения удерживают ее.
Впрочем, одним только прохождением поворотов преимущества новой подвески F400 не ограничиваются. Вспомним еще об одной беде — явлении аквапланирования. Оно возникает при быстрой езде по мокрой трассе, когда канавки протектора шины не успевают справляться с отводом воды в стороны. Автомобиль попросту «въезжает» на воду и моментально перестает слушаться руля. Специальная «дождевая» резина дорогая и далеко не всегда пригодна для езды в обычных условиях. Что же в связи с этим предлагают создатели F400? Как только компьютер автомобиля распознает начало «всплытия», всем колесам поступает команда «встать на ребро», и машина движется, как бы рассекая водяную пленку. Как только угроза минует, колеса возвращаются в первоначальное положение. Все происходит в доли секунды.
Другой вопрос — оправданно ли подобное усложнение конструкции автомобиля? Но этот вопрос отнюдь не ждет заранее заготовленного положительного ответа. Многие из проблем, с которыми «расправился» F400, решаются и другими способами, возможно, даже менее затратными. Те же гоночные болиды при их колоссальных боковых перегрузках вполне способны сохранять управляемость на шинах традиционного типа. Так стоит ли ставить колесо ребром? Привлекательность F400 и других экспериментальных конструкций состоит в их смелости. Дерзкая идея может, оказавшись тупиковой, подтолкнуть к правильному решению. Какие-то идеи приходят в серийные автомобили из гонок (те же тормоза с углепластиковыми дисками), другие же возникают после абстрактных экспериментов, вроде постройки F400.
Так возник и замысел изменять на ходу параметры подвески. Надо отметить, что это — далеко не редкость для серийных автомобилей. Известны, например, задние подвески с подруливающим эффектом, помогающим автомобилю сохранять правильную траекторию и являющимся пассивным воздействием, так сказать, ответом автомобиля на возникающие в вираже физические силы. Электронное управление жесткостью упругих элементов подвески — другой, гораздо более активный путь. Но на нем еще далеко не все открытия сделаны, о чем, собственно, и напомнил Mercedes-Benz F400 Carving.
(c) Денис Орлов

Управление всеми системами, включая такие ответственные, как рулевой механизм и тормоза, в F400 взяла на себя электроника. Принцип же by wire, то есть «по проводам», не только страхует действия водителя в опасных ситуациях, но и в известной степени развязывает руки конструкторам. Теперь многие узлы автомобиля можно располагать в более подходящих для них местах, делая общую компоновку машины рациональнее. Дверцы — «крылья майского жука», как, впрочем, и весь дизайн Carving, — заслуга Оливье Буле, сейчас занимающего пост главного дизайнера Mitsubishi Motors.
Гибкость подхода к проектированию автомобиля — современная тенденция, подкрепленная мощным программным обеспечением, принятым на вооружение инженерами. Примером тому могут послужить фары F400. Головные осветительные системы автомобилей все больше усложняются. По логике, должен расти и размер такого узла. Ему бы просто не нашлось места в крохотных «закрылках», прикрывающих передние колеса F400! Теоретически с подобной проблемой могут столкнуться и создатели серийных автомобилей, имеющих, говоря языком профессионалов, «плотную компоновку». Решение кроется в применении оптоволокна. Мощные источники света помещают в пустующем пространстве под капотом, прямо перед двигателем (там, кстати, они прекрасно охлаждаются).
От них по специальным кабелям к миниатюрным линзам излучателей, размещенных под прозрачными декоративными колпаками, проходят световоды. Число излучателей и их расположение — прерогатива дизайнеров (отдел перспективного дизайна под руководством Харольда Лешке) и специалистов по аэродинамике. Каждый излучатель может быть оснащен гидравлическим или электрическим приводом и менять направление и форму светового пучка. Кстати, и на серийных автомобилях вскоре появятся фары, отслеживающие направление дороги вслед за поворотом руля и колес. Ценное нововведение, особенно, если несешься на полной скорости на таком снаряде, как F400...

(с) Вокруг света

Изюминка концепта (компания называет его исследовательским транспортным средством) - в возможности изменять в повороте угол наклона (развал) колес. Эту идею Mercedes эксплуатирует уже не первый год - вспомните концепт F300, у которого в повороте по-мотоциклетному наклонялись не только оба передних колеса, но и кузов. У F400 кузов остается неподвижным, а наклоняются только внешние по отношению к повороту переднее и заднее колеса - на угол до двадцати градусов. Отвечает за это гидравлика.
Шины у концепта тоже необычные, асимметричного сечения (размерность внутренней части 255/45R17, внешней 255/35R19). Внутренняя часть покрышки, которая вступает в работу при наклоне колеса, имитирует мотоциклетную шину: она скругленная, с особым рисунком протектора и из резины специального состава - все это добавляет ей "цепкости".
В результате F400 Carving необычайно устойчив в поворотах: выдерживает боковые ускорения до 1,28 g - на треть больше, чем автомобиль традиционной конструкции, например, родстер SLK.
Изменяемый развал используется и для других целей. При экстренном торможении, например, дружно наклоняются все четыре колеса - Carving "растопыривает лапы", и его тормозной путь со скорости 100 км/час сокращается на 5 метров. Или при боковом скольжении - соответствующий наклон колес повышает эффективность системы стабилизации ESP...
В "лаборатории на колесах" исследуют и другие новинки. Среди них - рулевое управление без жесткой связи баранки и исполнительных механизмов (все осуществляется "по проводам"), построенная по этому же принципу тормозная система, активная гидропневматическая подвеска с регулируемыми амортизаторами и головное освещение с использованием волоконной оптики и дополнительных фар, включающихся в поворотах...
Наклоняющиеся колеса создали проблему для дизайнеров - потребовалось увеличить колесные арки. Над ее решением бились более двух лет, был даже проведен международный конкурс, в котором участвовали сотрудники студий Mercedes в Германии, Японии и США. Получился строго двухместный родстер с длинным плоским капотом и короткой кормой. Внешность его напоминает предыдущие спортивные концепты Vision SLR и Vision SLA. Поднимающиеся двери выполнены в духе классического SL, но в связи с отсутствием у Carving крыши их петли закреплены по-иному.
Размеры автомобиля 3979х1890х1150 мм, колесная база 2450 мм, колея 1586 мм спереди и сзади. Легкий (на 100 кг, или 60%, легче стального) кузов изготовлен из "формульных" композитных материалов.
Под капотом - 3,2 л двигатель V6 (218 л.с., 310 Нм). От серийного его отличает система смазки с сухим картером - при боковых ускорениях 1,28 g обычный мотор остался бы без масла. Коробка шестиступенчатая с секвентальным переключением. Разгон до сотни - 6,9 сек., максимальная скорость - 241 км/час.

(с) Михаил Васильев

КУЗОВ
Дизайн - Родстер
Год разработки - 2001
Кол-во дверей/мест - 2/2
ДВИГАТЕЛЬ
Расположение - спереди
Кол-во цилиндров - V6
Объем цилиндров, куб.см. - 3200
Мощность, л.с. (кВт) при об/мин - 218 (160)
Крутящий момент, Nm - 310
ТРАНСМИССИЯ
Коробка передач - автоматическая
Кол-во передач - 6
КОЛЕСА
Размер дисков, дюймов - 17-19
Шины - 260R17/19
РАЗМЕРЫ И МАССА
Длина/ширина/высота, мм - 3979/1890/1150
Колея передняя/задняя, мм - 1586/1586
Колесная база, мм - 2450
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
Максимальная скорость, км/ч - 241
Разгон 0-100 км/ч, сек - 6,9
Топливо - бензин
ConceptCar.ee - Энциклопедия концепт-каров • Проект Ермакова Ильи • Эстония • 2003 • info@conceptcar.ee