КАИ АВТОВАЗа. Повелители ветра

Вазовскому КАИ (комплексу аэродинамических испытаний) всего 4 года. Здесь пока не получил завершения ни один из новых проектов, принятых к реализации. Но отдача уже есть

Вазовскому КАИ (комплексу аэродинамических испытаний) всего 4 года. Здесь пока не получил завершения ни один из новых проектов, принятых к реализации. Но отдача уже есть.

Борьба за снижение аэродинамических потерь (а в конечном счете, «обучение» автомобиля более быстрой езде при меньших затратах мощности и расходе топлива) не могла не привести разработчиков волжских малолитражек к постройке собственного комплекса аэродинамических испытаний. И его появление не замедлило сказаться. Вот лишь один пример реальной отдачи.

Известно, что 106-ю модель ВАЗа тщательно доводят в многочисленных спортивных «конюшнях», улучшая ее динамику и управляемость. Для этого изменяются характеристики силового агрегата, трансмиссии и ходовой части. В то же время вопросам аэродинамики уделяется внимания гораздо меньше.

Между тем понижение клиренса спортивной машины (как один из способов оптимизации воздушного потока под днищем автомобиля), без соответствующей доводки остальных элементов кузова, может привести к ухудшению коэффициента аэродинамического сопротивления (Сх). Именно это и произошло с представленной на фотографиях 106-й. После продувки в аэродинамической трубе в навеску автомобиля пришлось вносить изменения. В частности, были трансформированы передний бампер с нижним спойлером и антикрыло, тем самым создана отрицательная подъемная сила, равномерно распределяемая на колеса автомобиля.

Ну а теперь — о собственно комплексе аэродинамических испытаний. Все его составляющие — иностранного производства, приобретенные у ведущих в этой области фирм.

Лазерный стенд по определению площади поперечного сечения, обошедшийся ВАЗу почти в 1 млн DEM, спроектирован компанией ISRA Sistemtechnik GmbH, а изготовлен при содействии компании Carl Schenck AG. На стенде можно замерять поперечное сечение (до 4 м2) легковых автомобилей и микроавтобусов в натуральную величину, макетов автобусов и грузовиков в масштабе от 1:2 до 1:5, а также архитектурных сооружений.

Использование HeNe-лазера на специальной подвеске, чувствительного экрана и видеокамер с двумя режимами разрешения обеспечивает высокую точность измерений. Они могут проводиться автоматически, процесс занимает от 15 до 30 минут. При этом информация отображается на экране монитора, а затем распечатывается на принтере.

Самое грандиозное сооружение комплекса — аэродинамическая труба (АДТ) для образцов в натуральную величину. (Есть и модельная АДТ — для работы с макетами. Обе — производства канадской компании DSMA International Inc.)

АДТ (усовершенствованный вариант той, что используется в исследовательском центре Porsche) позволяет оценивать аэродинамические характеристики натуральных объектов или их макетов. Здесь помимо значения Сх с помощью специальных весов можно получать и все шесть аэродинамических составляющих, действующих на автомобиль (трех сил — лобовой Рх, боковой Ру, подъемной Рz и трех моментов — крена Мх, опрокидывающего Му, поворачивающего Мz). Можно определять параметры воздушного потока на поверхности объекта и вокруг него, визуализировать обтекание объекта воздухом и определять уровень шумов. Специалисты выдают не только результаты измерений, но и рекомендации по доводке образцов.

Главный вентилятор полноразмерной АДТ обладает колоссальной мощностью — 2,3 МВт. С его помощью воздушный поток разгоняется до 60 м/с, что соответствует скорости движения автомобиля в 216 км/ч. Изменив угол атаки лопаток, можно добиться прироста скорости еще на 10-15%. Впрочем, опытные специалисты уже при скорости потока в 10 м/с достаточно достоверно прогнозируют поведение объекта в более мощном воздушном потоке.

Интересно, что АДТ, по сути, — огромный аэрогриль. Прирост температуры каждые полчаса работы трубы — 10 °С. Расплавить пластилиновый макет в таких условиях ничего не стоит. Чтобы этого не произошло, в системе охлаждения постоянно циркулирует 15 тонн этиленгликоля, и рабочая температура в чреве АДТ поддерживается на уровне 20-25 °С.

Особую гордость инженеров ВАЗа составляют упомянутые шестикомпонентные тензометрические весы. Других таких в России нет. Они также изготовлены фирмой Carl Schenck AG, а смонтированы рабочими тольяттинского завода.

Хотя главный объект комплекса — полномасштабная АДТ, гораздо больший объем работ приходится на модельную, позволяющую экономить средства на проведение испытаний и вносить изменения в проект на ранней стадии.

Например, подготавливаемый к производству пикап ВАЗ-2323 необходимо было оснастить съемным тентом. Его оптимальную конфигурацию удалось подобрать, используя макет, обойдясь без изготовления нескольких образцов тента и каркаса в натуральную величину.

В другом случае уменьшенную модель перспективного минивэна исследовали на предмет забрызгивания грязью при движении, чтобы выяснить, будет машина «грязнушкой» или «чистюлей». Визуализировав потоки воздуха, обтекающие автомобиль, узнали, что с «опрятностью» не все в порядке, и теперь специалисты решают эту проблему.

Оценка аэродинамических качеств полномасштабных объектов может принести весьма неожиданные результаты, как было с «Консулом». Оказалось, на скорости свыше 120 км/ч виниловое покрытие на крыше лимузина (не приклеенное к плоскости крыши) вздувается, ухудшая Сх и увеличивая шумы.

Полный цикл аэродинамических испытаний — с выдачей отчета и соответствующих рекомендаций — автомобиль проходит в течение одного рабочего дня. Современное оборудование — лишь инструмент. Главное достояние КАИ, конечно, — специалисты. Их подготовка началась задолго до появления собственного центра. Знания и опыт приобретались на Дмитровском полигоне (в единственном тогда месте, располагающем АДТ для испытаний автомобилей) и при доводке семейства «восьмерок» в исследовательском центре Porsche.

Результат очевиден: у «копейки» Сх равнялся 0,55, у «девяносто девятой» — 0,438, а у «десятки» — уже 0,33 (мы привели показатели седанов, чтобы сравнение было корректным). Конечно, это еще далеко от лучших характеристик зарубежных машин, но надо учитывать, что в рекламных целях данные иномарок частенько завышаются.

Специалисты Управления специальных испытаний ВАЗа планируют со временем перейти к исследованиям математических моделей и глубже заняться изучением аэродинамики подкапотного пространства, днища автомобиля, системы приточной и вытяжной вентиляции.

Сейчас комплекс аэродинамических испытаний занят лишь на треть, то есть работы ведутся в одну смену, тогда как можно было бы организовать три. Заказов со стороны не счесть — и от других автозаводов, и от строителей, которых интересует ветровая нагрузка архитектурных сооружений. Проблема в одном — в кадрах. Судя по всему, тольяттинским «повелителям ветра» необходимо создавать собственную школу.

Значения коэффициентов аэродинамического сопротивления некоторых моделей (данные производителя)

Модель — Сх
ВАЗ-2101 — 0,55
ВАЗ-2106 — 0,524
ВАЗ-2104 — 0,531
ВАЗ-2109 — 0,459
ВАЗ-21099 — 0,438
ВАЗ-2110 — 0,33
ВАЗ-2111 — 0,362
ВАЗ-21109 — 0,35
ВАЗ-2118 — 0,366
ВАЗ-2121 — 0,536
ВАЗ-2120 — 0,417