"Лошади" и колеса

- Какая мощность двигателя? - спросил парень, стоящий рядом со мной в толпе, которая окружила выставочный экспонат - автомобиль "Ока".

- Двадцать два киловатта, - ответил я.

Парень взглянул на меня с удивлением, а гражданин, загородивший табличку с техническими данными, обернулся и назидательно произнес:

- Между прочим, это не пылесос, - и пояснил парню: - Тридцать "лошадей".

Да, консервативный мы, автомобилисты, народ! Давно уже у нас и в других странах введена международная система единиц СИ, а мы все еще размеры шин выражаем в дюймах, давление в них - в атмосферах, а мощность автомобильных двигателей - в "силах", да еще в "лошадиных", хотя автомобиль и лошадь - вещи малосовместимые.

Как стандартизатор говорю: хватит! Пора перестраиваться и нам на повсеместно принятую систему, и, чтобы облегчить такой переход, приведу соотношение между лошадиной силой и киловаттом: 1 л. с.≈0,735 кВт.

Раз уж речь зашла о двигателе и колесах, поговорим о вариантах их взаимного расположения, т. е. о компоновке автомобиля.

Долгие десятилетия, начиная с автомобиля "Панар-Левассор", в автомобилестроении практически монопольное положение занимала классическая компоновка, при которой двигатель располагается спереди, а ведущие колеса - задние. Ее неоспоримые преимущества: простая конструкция передней подвески, просторный моторный отсек, равномерное изнашивание шин, повышение проходимости при увеличении полезной нагрузки благодаря нагружению преимущественно задних колес, высокий КПД коробки передач, эффективное охлаждение двигателя встречным потоком воздуха.

Основной недостаток классической компоновки - наличие карданного вала и связанные с этим конструктивные ограничения, приводящие к увеличению габаритов автомобиля: необходимость иметь туннель в полу, потеря полезного объема, занятого балкой заднего моста и главной передачей. Эти недостатки особенно ощутимы при создании небольших машин, поэтому в малом классе классическая компоновка постепенно сдает свои позиции: на ВАЗе переднеприводные автомобили теснят "классические" "Жигули", АЗЛК полностью перешел на выпуск переднеприводных "Москвичей". Классической компоновке пока остается верен завод Ижмаш.

Если же говорить о мировом автомобилестроении, то на автомобилях среднего и большого классов классическая компоновка доминирует и даже прогрессирует. Появился новый вариант этой схемы - "трансэксл", при котором главная передача соединена с двигателем жесткой трубой, т. е. силовой агрегат и задний мост образуют единый блок. Коробка передач в этом случае может быть размещена за или перед главной передачей, а вместо карданного применен тонкий гибкий вал диаметром всего 20 мм с промежуточными опорами в трубе. "Трансэксл" обеспечивает очень благоприятное распределение массы автомобиля и хорошую шумо- и виброизоляцию салона.

Что касается автомобилей особо малого класса, то у них долгое время преобладала заднемоторная компоновка. Это и итальянские "фиаты", и знаменитый западногерманский "фольксваген" - жук, и чехословацкая "шкода", и наши "Запорожцы". Действительно, при такой конструктивной схеме двигатель, коробка передач и главная передача образуют единый блок, который можно легко демонтировать; передняя подвеска получается довольно простой, а малый передний свес и постоянная нагрузка задних колес массой двигателя обеспечивают маленькой машине завидную проходимость.

Но, к сожалению, недостатков у этой компоновки куда больше, чем достоинств: повышенная чувствительность к боковому ветру; плохая управляемость на скользкой дороге; маленький багажник; сложный привод механизма переключения передач; потребление большой мощности вентилятором охлаждения двигателя; неравномерная нагрузка на шины; сложность глушения шума двигателя в связи с малой длиной системы выпуска отработавших газов и др. Из-за этих недостатков заднемоторных машин ныне выпускают гораздо меньше, чем лет двадцать назад. Но "Запорожцы" с двигателем сзади еще долго будут выпускаться одновременно с переднеприводными. И это хорошо: приверженцев заднемоторной компоновки много!

Распространению переднеприводных машин в последние годы в значительной степени способствовали два обстоятельства: повышение надежности шарниров равных угловых скоростей и изобретение "свечеобразной" подвески типа "макферсон".

Для среднего водителя, не владеющего приемами спортивной езды, переднеприводной автомобиль более устойчив и легче в управлении. Пассажиры на заднем сиденье чувствуют себя удобней: пол под их ногами - ровный. Для багажа - вместительное отделение. Конструктора же прельщает в этой схеме возможность объединения в единый блок двигателя, коробки передач и главной передачи, простота задней подвески, возможность удлинения базы (кардана-то нет!), что повышает плавность хода.

Но за все надо платить! Платить ухудшением проходимости, потерей возможности быстрого разгона на скользкой дороге и на подъеме, особенно при полной нагрузке; увеличением радиуса поворота; неравномерным изнашиванием шин, сложностью и дороговизной трансмиссии и привода механизма переключения передач, появлением влияния силового привода колес на рулевое управление и еще многим.

И тем не менее на современном этапе развития автомобилестроения передний привод продолжает укреплять свои позиции. Окончательно ли? Как знать. Я думаю, что будущее за полноприводными автомобилями, которые уже господствуют в спорте и привлекают все большее внимание ведущих автомобильных фирм.

Полноприводные автомобили с колесной формулой 4×4 могут иметь отключаемый передний (УАЗ-469) или задний мост (ЛуАЗ), но могут оборудоваться и постоянным приводом на все четыре колеса ("Нива"). В последнем случае обязателен межосевой дифференциал, иначе на поворотах и при движении по неровностям дороги колеса будут проскальзывать, так как проходимый ими путь будет разным. Если на мягкой или скользкой дороге это почти незаметно, то на сухом асфальте крайне неприятно: шины изнашиваются, трансмиссия нагружается паразитным (так называемым циркулирующим) моментом, который может превышать полезный момент и будет вызывать ускоренное изнашивание карданных валов и шестерен главной передачи.

И не удивляйся, читатель, но топливная экономичность полноприводного автомобиля порой оказывается несколько выше, чем такого же по массе, но с колесной формулой 4×2. Кажется, что этого не может быть: ведь в полноприводном автомобиле больше пар трения, где имеют место потери. Да, пар трения больше, но каждая пара шестерен главной передачи и карданных шарниров передает примерно вдвое меньшую мощность, а потери пропорциональны мощности. И еще одно интересное явление: оказывается, шина, передающая толкающее усилие на дорогу, испытывает большее сопротивление качению, чем шина, пассивно катящаяся.

В заключение этой темы полезно привести средние цифры распределения массы автомобиля с классической, заднемоторной и переднеприводной компоновками между передней и задней осями. Без нагрузки это распределение составляет соответственно 53...47,40...60 и 61...39%, при двух сидящих на передних сиденьях - 53...47, 42...58 и 60...40%, при полной нагрузке - 43...57, 41...59 и 49...51%. К этим цифрам мы еще вернемся.