Доброго дня!
Ещё до рассвета автомобиля было теоретически известно, что наибольшее препятствие для достижения высокой скорости и топливной экономичности всегда представлял воздух, а точнее его сопротивление. Разрешение таких проблем на практике — длинная и захватывающая история. Мечтатели, инженеры, гонщики и предприниматели — все соблазнялись потенциальными преимуществами аэродинамики. Усилия, предпринятые для понимания и развития этих вопросов, позволили построить одни из самых замечательных автомобилей, когда-либо созданых, даже если они бросали вызов эстетическим предпочтениям своего времени. Сейчас мы живём во времени высокоаэродинамических машин, но проходя этот путь с появления автомобиля, человек встречал большое «воздушное сопротивление».
Истоки аэродинамики уходят во времени, как минимум, на двести лет назад. Идеальная обтекаемая форма была описана в 1804 году сэром Джорджем Кейли (George Cayley) как «очень продолговатый сфероид». И уже в 1865 году Самуал Калторп (Samual Calthorpe) запатентовал так называемый «воздухорассекающий поезд», который выглядел удивительно продвинуто с учетом того времени.
Гонщики, особенно те, которые гонятся за желанным рекордом наземной скорости (РНС), как правило, были первыми, кто начал на практике использовать аэродинамические средства. La Jamais Contente (Всегда недовольный — рус.) - это первый автомобиль, разогнавшийся свыше 100 км/ч, который побил рекорд наземной скорости в 1899 году. Самое занимательное, что это был электромобиль!
Эволюция аэродинамики автомобилей, установивших рекорды наземной скорости проходила достаточно быстро, как это видно на примере Stanley Steamer Rocket 1906 года. Здесь хотелось бы остановиться подробнее. Компания Stanley Motor Carriage была американским производителем паровых автомобилей. Компания основана в 1898 году и зарегистрирована в 1901 году. Автомобили, производимые компанией, назывались Stanley Steamers (Паровики Стэнли). Они производились с 1896 по 1924 год. В начале 1900-х годов пар использовался для привода локомотивов, пароходов и даже швейных машин. А вышеназванный Stanley Steamer Rocket преодолела 200-километровый барьер скорости и развил 205,44 км/ч! Этот рекорд держался до 1924 года, и до 2009 года для транспортных средств с паровым двигателем.
Первая задокументированная попытка создать аэродинамический, обтекаемый пассажирский автомобиль датируется 1914 годом. Этот автомобиль построен компанией ALFA (впоследствии Alfa Romeo) совместно с кузовным ателье Кастанья (Carrozzeria Castagna) для итальянского графа Рикотти (Ricotti), и получил название ALFA 40/60 HP Aerodinamica. Очень продвинутый внешне, как будто только сошёл со страниц научно-фантастического романа, из-за чрезмерно тяжелого полностью алюминиевого кузова оказался не столь быстрым, как того хотелось. С технической точки зрения автомобиль ничем не отличался от серийной модели, но имел обтекаемый кузов с формой дирижабля. Это был один из первых опытов перенесения принципов воздушных полетов в область наземных транспортных средств. В целях аэродинамики внутрь салона помещены не только места водителя и пассажиров, но и двигатель. Открытыми остались лишь колеса, фары и радиатор. Для лучшего обозрения установлено трехсекционное панорамное лобовое стекло, дополненное круглыми боковыми окнами. Хорошая обтекаемость позволила увеличить скорость лишь на 14 км/ч по сравнению с серийной машиной. Его максимальная скорость составила 139 км/ч и была сравнима только со скоростью форсированных гоночных экземпляров.
Аэродинамически прорывным легковым автомобилем стал Rumpler Tropfenwagen (в дословном переводе кузов-капля) 1921 года, который был совершенно не похожим на другие автомобили своим целостным кузовом, оригинальным дизайном и инженерной конструкцией. Tropfenwagen разработан австрийским инженером-авиастроителем Эдмундом Румплером (Edmund Rumpler) и стал первым аэродинамическим серийным автомобилем. Коэффициент лобового сопротивления (Cd) Rumpler равен всего 0,28, что удивило более поздних инженеров и является конкурентоспособным значением даже сегодня. Для сравнения, десятка самых аэродинамических серийных автомобилей в 2014-2015 годах попадала в значение 0,26, а Fiat Balilla в середине 1930-х, напротив, обладал значением 0,60. Чтобы обеспечить необходимую аэродинамическую форму автомобиля, при разработке впервые в мире использовались изогнутые окна – ветровое и боковые стёкла значительно изгибались, позволяя снизить лобовое сопротивление. На Rumpler Tropfenwagen ставился необычный верхнеклапанный двигатель W6 от Siemens и Halske объемом 2580 куб. см. производительностью 36 л.с. Мотор устанавливался прямо перед задней осью. Двигатель, трансмиссия и главная передача были собраны вместе и установлены как единое целое. Задние «качающиеся» оси, изобретенные Румплером, были подвешены на ведомых листовых рессорах, а передняя балка была подвешена на ведущих листовых рессорах, т.е. задние колёса реагировали на неровности независимо друг от друга, в результате чего автомобиль прекрасно держал дорогу.
Важно помнить, что Cd является коэффициентом и обозначает относительную «аэродинамическую скользкость» тела, независимо от его общего размера. Кирпич любого размера имеет Cd 1,0; пуля около 0,295. Форма Rumpler была не только очень аэродинамической, но и довольно высокой и квадратной, что привело к тому, что сто или около того серийных автомобилей использовались в основном в качестве такси, ездящих по Берлину из-за их вместительных салонов. Ироничный конец для Rumpler, но его идеи породили заимствования и распространились по всему миру.
Влияние Tropfenwagen на гоночные автомобили было гораздо более непосредственным и продолжительным. Гоночная машина Benz Tropfenwagen 1923 года, он же Benz RH, являлся его прямым родственником и использовал его компоненты.
А началось все с того, что после того, как на Берлинском автосалоне Tropfenwagen увидел Ханс Нибель (Hans Nibel) – главный конструктор Benz, то проявил очень большой интерес к этой революционной концепции автомобиля. Benz приобрел лицензию у Румплера в первой половине 1922 года. А в конце 1922 года подготовил прототип открытого автомобиля, который по своей сути являлся открытой версией Rumpler Tropfenwagen только с эмблемами Benz. Затем, к 1923 году в Бенц самостоятельно разработали гоночный спортивный автомобиль. Как и в случае с Rumpler, кузов имел аэродинамическую форму, а двигатель был установлен перед задней осью (среднемоторная компоновка). Benz приводился в действие 2-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с четырьмя клапанами на цилиндр, который выдавал от 80 до 90 л.с. Передняя ось была жесткой и подвешена на листовых рессорах, задния ось, опять же, «качающаяся». На все колёса устанавливались механически управляемые барабанные тормоза. Два автомобиля были впервые выставлены на Автодроме-ди-Милано в Монце на Гран при Европы 9 сентября 1923 года, где финишировали на четвертой и пятой позиции под управлением Фердинандо Минойя (Ferdinando "Nando" Minoia) и Франца Хёрнера (Franz Herner) . В 1925 году бизнесмен из Пфорцхайма и частный автогонщик Адольф Розенбергер (Adolf Rosenberger) выиграл гонку в горном парке Кассель на автомобиле Benz . Несколько гоночных автомобилей с измененными кузовами Benz RH периодически участвовали в различных гонках.
С расположенным по средине двигателем и «качающимися» осями сзади, Rumpler Tropfenwagen являлся не только прямым предком легендарных гоночных автомобилей Benz и Auto-Union тридцатых годов, но и всех гоночных автомобилей со средним расположением двигателя по сей день. Настоящий первооткрыватель!
Чтобы представить возникающее поле автомобильной аэродинамики в перспективе, типичный двухобъёмный автомобиль двадцатых годов был более аэродинамичным, двигаясь назад, а не вперед, как это доказал DeSoto, двигаясь задом наперед на тестах. Также в ходе рекламной кампании DeSoto Airflow колесил по США, чтобы привлечь внимание к автомобильной аэродинамике и подготовить общественность к выходу нового, более дорогого и роскошного Chrysler Airflow. Дизайн DeSoto представлял собой первую большую попытку сгладить объекты и детали, сопротивляющиеся потокам воздуха, и имеющиеся на автомобилях той эпохи. Передние фары были перенесены из своих традиционных мест перед радиатором и размещены в скрытых креплениях с обеих сторон широкой решетки в стиле водопада, в которой отсутствовали традиционная вертикальная горловина радиатора и декоративное украшение крышки. Вместо плоского ветрового стекла, которое стояло на большинстве автомобилей (и создавало лобовое сопротивление), было установлено ветровое стекло, разделённое на две отдельных стеклянных панели, каждая из которых наклонена, чтобы лучше перенаправить воздух вокруг. Передние и задние крылья получили более плавные и округлые формы. Задние колеса закрывались специальными кожухами, так же, для направления встречных потоков воздуха.
Из-за цельной конструкции автомобиля пассажиры располагались в пределах рамы автомобиля. Кузов был более жестким, а автомобиль, в целом, обладал лучшим распределением веса благодаря расположению двигателя над передними колесами, в отличие от обычной практики установки центра тяжести двигателя непосредственно за передними колесами. Автомобильная пресса дала автомобилю положительные отзывы за управляемость и ускорение.
Родившийся в Венгрии Пауль Ярай (Paul Jaray) использовал свой опыт работы в авиационной области, особенно в разработке дирижаблей Zeppelins, для разработки специальной формулы принципов аэродинамического проектирования автомобилей, которая привела к получению патента. В 1919 году Ярай разработал и построил аэродинамическую трубу для испытания дирижаблей.
В 1921 году Пауль подал патентную заявку на «Обтекаемый автомобиль». В 1922 году на машиностроительном заводе фирмы Ley в тюрингском Арнштадте на шасси автомобиля Ley Т6 по проекту Ярая был построен аэродинамический кузов. Данная машина считается первым обтекаемым автомобилем, созданным на базе теории аэродинамики и аэродинамических исследований.
В начале 1920-х годов инженер пытался реализовать идею автомобиля без выступающих крыльев и с более рациональной компоновкой кузова. Полагал, что обтекаемая форма кузова автомобиля дает ряд ощутимых преимуществ по сравнению с угловатой формой кузова. В 1923 году переехал в Швейцарию, открыв офис в Бруннене. Пауль разрабатывал собственные автомобили начиная с Ley 1923 года, а затем разработал модели для Chrysler, Mercedes-Benz, Maybach, Apollo, Dixi, Audi, Adler, Jawa, Ford, Steyr и других. Эксперименты с аэродинамикой и опыт, полученный при продувке «Цеппелинов» был использован им для проектирования автомобильных кузовов для Benz, Adler, Hanomag, Maybach и Audi. Автомобильные компании Chrysler и Peugeot заплатили ему за использование идеи оптимальной формы обтекаемого кузова для их моделей Airflow и 402. В 1927 году Ярай основал консалтингово-инженерную компанию Stromlinien Karosserie Gesellschaft в Цюрихе, где разрабатывал аэродинамические кузова для различных фирм, но ещё до того создал три образца кузова для компаний Ley, Audi и DIXI (которая позже станет BMW). А обтекаемый стримлайнер (транспортное средство обтекаемой формы) на базе Audi Type K существенно опередил своё время.
Одним из самых влиятельных и известных дизайнеров всей эпохи был австриец Ханс Ледвинка (Hans Ledwinka). После того как он стал главным инженером-конструктором в чешской фирме Tatra в 1921 году он разработал основу для серии замечательных автомобилей Tatra и, в конечном итоге, заднемоторную основу с каркасами обтекаемых линий, независимыми подвесками, воздушным охлаждением двигателя, которые оказали глубокое влияние и по существу надстроили шаблон того, что стало известно, как «стримлайнер». А их влияние распространилось на автомобили по всему миру в течение многих лет.
Компактная Tatra v570 1933 года является предшественником многих больших Татр, которые скоро появятся, и построена с явным влиянием Ярая, но не лицензирована им. Этот автомобиль более похож на ранние разработки Фердинада Порше (Ferdinand Porsche), которые приводят к созданию первого Volkswagen.
Прототип Volkswagen – предшественник Beetle, выпущенный в 1934 году, действительно очень сильно напоминает Tatra v570 с некоторыми дополнительными усовершенствованиями. Хотя визуальные подсказки на самом деле не так значительны, как они могут показаться сейчас, потому что они были самыми современными элементами дизайна того времени и широко применялись и распространялись по обе стороны Атлантики.
Также было отмечено, что готовый VW Beetle имеет поразительное сходство с дизайном Джона Тьяарды (John Tjaarda ) 1933 года. А именно сходство с обтекаемым автомобилем с задним расположением двигателя, который он создал для компании Briggs Manufacturing Company. В Briggs, базирующемся в Детройте, Тьяарда разрабатывал радикальный автомобиль для Ford, который стал известен, как Linkoln Zephyr. Компания Ford продемонстрировала выставочный образец на выставке «Century of Progress Exhibition» (Век прогресса) в Чикаго 1933-34 гг, как "Автомобиль мечты Бриггса" (Briggs Dream Car). Один из более поздних экземпляров выглядел почти точно так же, как Beetle, если укоротить колесную базу и убрать два боковых окна. Утверждается даже, что Фердинанд Порше посетил Компанию Бриггса, когда Тьяарда был там руководителем отдела Научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), и некоторые автоисторики утверждают, что на «Народный автомобиль Порше» повлияли проекты Тьяарды.
Но при всём при том, первым серийным стримлайнером из-за океана стал потрясающий Chrysler Airflow в 1934 году. По сути, прагматичный подход Airflow также сохранил традиционную переднемоторную заднеприводную конфигурацию, но добился некоторых значительных улучшений в плане дизайна и установки двигателя дальше от передней оси. Это, в сочетании с более широким корпусом, значительно улучшило внутреннее пространство.
У Chrysler Airflow имелись некоторые проблемы с лобовым сопротивлением. Виной тому большая площадь решётки радиатора в виде водопада. Эти проблемы в 1936 году исправил изумительный Lincoln Zephyr. Прагматичная адаптация прототипа Tjaarda по-прежнему сохраняла свою привлекательность и имела успех в продажах, несмотря на то, что была механически не столь совершенна, как Airflow.
Еще менее прагматичным, но очень продвинутым американским автомобилем был Stout Scarab. Авиационный инженер Уильям Б. Стаут (William B. Stout) сконструировал этот чрезвычайно вместительный предшественник минивэна, используя унифицированную конструкцию кузова и заднее расположение двигателя Ford V8. Первый вариант построен в 1932 году, а еще несколько вариантов (всего девять) были построены в середине тридцатых годов, но серийное производство так и не сдвинулось с мертвой точки, потому что запрашиваемая цена почти в четыре раза выше чем у Chrysler Imperial Airflow того времени. Но это не значит, что те тоже хорошо продавались.
Гораздо более радикальным подходом к рационализации стал Dymaxion Бакминстера Фуллера (Buckminster Fuller), первый из нескольких прототипов которого увидел свет в 1933 году – в разгар плодородного периода стримлайнеров по обе стороны Атлантики. Заднемоторный Dymaxion также оснащался двигателем Ford V8, но с трехколесным шасси и рулевым управлением, привязанным к заднему колесу, что позволяло ему разворачиваться на месте.
Еще одним менее известным вариантом популярного аэродинамического транспортного средства с двигателем Ford V8 был Dubonnet Ford 1936 года, чей очень гладкий и обтекаемый кузов позволял ему разогнаться до 108 миль в час (173,81 км/ч)!
Но вернемся в Чехословакию – в дизайнерские студии Tatra.
В 1933 году изготовлено несколько глиняных макетов, демонстрирующих развитие как маленького VW-подобного v570, так и более старших моделей. Первый из них – T77 построен в 1934 году. T77 обладал коэффициентом лобового сопротивления Cd 0,212! Это рекордное значение было побито серийным автомобилем EV-1 GM только в 1995 году, его коэффициент достиг значения в 0,195! Длиннохвостый и заднемоторный T77 оснащался V8 с воздушным охлаждением и задал направление дизайна Tatra вплоть до 1980-х годов. Имя Татра стала синонимом продвинутой обтекаемой формы довоенной эры, обеспечивающей быстрое передвижение (160 км/ч) на начинающих строится автобанах Третьего рейха.
Чтобы продемонстрировать, насколько быстро и далеко распространялась тема аэродинамики в это золотое для нее десятилетие, например, прототип Schlörwagen 1939 года при первоначальных испытаниях показал коэффициент Cd 0,186. При повторных испытаниях прототипа компания VW в семидесятых годах получила коэффициент Cd 0,15. Любое из этих значений помещает Schlörwagen в верхнюю часть списка самых аэродинамических концептуальных автомобилей, когда-либо созданных (полный список здесь). Что касается конкретно Schlörwagen, разработанного Карлом Шлором (Karl Schlör) и представленного публике на Берлинском автосалоне 1939 года, то он так и не поступил в производство, а единственный прототип, как это часто бывало, не сохранился.
Важно отметить, что рост интереса к аэродинамике в 1930-х годах возник из-за желания заново изобрести автомобиль и исходя из предположения, что средние скорости движения будут расти с появлением современных автомагистралей. Развитие аэродинамики было очень перспективным мероприятием, так как большинство водителей все еще двигались со скоростью 50-70 км/ч за пределами городов, а первые автострады уже строились в Германии и в США.
А какие красивые и аэродинамически эффективные автомобили подарили нам 30-е. Чего стоят только Pierce Arrow и Bugatti Atlantique coupe.
При подготовке материала использованы следующие источники: carstyling.ru, automobile-age.info, autowp.ru, cardesign.ru, работа - Ferdinand-porshe-falshivyy-geniy.html, curbsideclassic.com, youtube.com, google.com, en.wikipedia.org, oldtimer.ru, airwar.ru, abs-market.ru
Все фотографии получены из открытых источников.
Для вас с огромным удовольствием, Артем Авраменко
Нажать на кнопочку лайк и поделиться не займёт у вас много времени, но будет главной наградой для автора. Читайте и подписывайтесь!
