В научно-популярных публикациях в качестве одного из главных достижений "Победы" часто называлась хорошая аэродинамика её кузова. Такое высказывание не является ложным само по себе, но его нужно рассматривать в общем контексте эпохи этого автомобиля. А вот растиражированные в прошлом и до сих пор повторяемые в Интернете значения его коэффициента аэродинамического сопротивления (Сх) в районе 0,3 - в наше время уже можно воспринимать как устаревшие сведения.
Сразу сделаем оговорку. В данной статье характерную для "Победы" форму кузова мы будем называть термином "фастбэк". Это слово было введено в русский язык уже историками автомобилестроения, и произошло это спустя много лет после того, как "Победа" была снята с конвейера (даже в английском оно зафиксировано не ранее 1954 года). Официально тип её кузова везде указывался как "седан".
Чёткого определения данного типа кузова (а скорее это даже не отдельный тип, а просто вариант оформления кузовов "седан" или "купе") как такового нет, но общая для всех фастбэков черта - это форма задней части: она у них либо каплевидная (или притупленная "яйцеобразная"), либо просто с плавно ниспадающей до самого заднего бампера крышей. Короче говоря - отличие фастбэка от обычного седана заключается в отсутствии выступающего багажника и плавных обводах задней части кузова:
Первые фастбэки были созданы в 1920-х годах учёными в области аэродинамики, работавшими над улучшением обтекаемости кузова легкового автомобиля. Тогда уже было хорошо известно, что близкой к идеальной обтекаемостью потоком воздуха обладает тело каплевидной формы, причём определённых пропорций. Собственно, на этом этапе большая часть попыток создания обтекаемых кузовов как раз и заключалась в той или иной адаптации формы капли к функционалу автомобильного кузова, который должен не только хорошо обтекаться воздухом, но и обеспечивать удобный доступ для водителя и пассажиров, хорошую обзорность и быть практичным в повседневном вождении.
В частности - одним из таких пионеров автомобильной аэродинамики был венгр Пауль Ярай, бывший инженер по аэродинамике на дирижаблестроительной фирме графа Цеппелина, который после войны решил применить полученный опыт в новой для себя области.
Однако, наш рассказ не об этих, подлинно научных, исследованиях - в том процессе, который в конечном итоге привёл к появлению на свет "Победы" и целого сонма похожих на неё автомобилей, они участвовали весьма опосредованно, по сути став лишь одним источников вдохновения для дизайнеров.
Дело в том, что к середине тридцатых годов в моду входит стиль Streamline Moderne (от англ. stream line - "линия потока") - разновидность стиля "ар-деко", которая черпала вдохновение как раз в исследованиях в области аэродинамики и формах передовой авиационной техники:
Примерно с начала или середины тридцатых годов дизайнеры начали активно инкорпорировать в облик автомобиля "обтекаемые" элементы - этот процесс назывался streamlining. В том числе - и ту форму кузова, которую впоследствии, уже после войны, назовут "фастбэком" - пик её популярности пришёлся как раз на период с середины тридцатых по конец сороковых годов.
Но важно понимать, что при проектировании серийных моделей никаких серьёзных аэродинамических исследований как правило всё же не проводилось - и как результат их "обтекаемость" во многом оказывалась умозрительной, внешней. Точнее говоря - по сравнению с типичными машинами, разработанными до последней трети тридцатых годов и имевшими плохо обтекаемые (Сх ≈ 0,8) угловатые кузова и множество выступающих деталей, подобные автомобили действительно не только выглядели, но и фактически были намного более обтекаемыми:
Но с современной точки зрения никаких рекордных цифр там не было, да и не могло быть (Cx ≈ 0,5...0,6). Причём достигалось это некоторое улучшение обтекаемости не только - и даже не столько - за счёт формы задней части кузова, сколько за счёт общей "зализанности" обводов и устранения таких источников сопротивления, как отдельно стоящие фары и почти вертикально установленное плоское лобовое стекло. То есть, сам по себе каплевидный задок каким-то магическим влиянием на аэродинамику автомобиля не обладал, а работал лишь как одно из решений.
После того, как такие обтекаемые (по меркам тех лет) кузова стали нормой - а произошло это примерно на рубеже тридцатых и сороковых годов - они чётко разделились на две ветви развития: с более привычным для нас ступенчатым задком и с покатым "фастбэком". Например, если посмотреть на "Понтиаки" 1940 года - то мы увидим, что как четырёхдверный седан, так и купе существовали в двух версиях, отличающихся как раз конфигурацией задней части кузова:
Что здесь важно отметить - какого-то серьёзного преимущества с точки зрения обтекаемости именно "фастбэки" не имели: по сравнению с уже в достаточной степени «гладкими» кузовми автомобилей сороковых годов с более привычным трёхобъёмным силуэтом преимущество фастбэка переставало быть столь очевидным. При этом трёхобъёмный силуэт оказался существенно более практичным в повседневной эксплуатации, в частности - с точки зрения обзорности, объёма багажника и доступа к багажу, и так далее. И уже к концу сороковых годов эти соображения начали побеждать, а популярность "фастбэков" резко пошла на убыль.
Как же объясняется тот факт, что для многих фастбэков - включая ту же «Победу» или легковые модели «Татры» - в те годы в печати указывали (и в дальнейшем некритично перепечатывали) достаточно оптимистичные даже по современным меркам значения Cx ? Например, для той же «Победы» называлось число Cx = 0,31...0,33 - что «на бумаге» сравнимо с намного более поздними и куда лучше проработанными в плане аэродинамики моделями, вроде Audi 100 С3 Typ 44 (Сх = 0,30) - у которых обтекаемость кузова была уже не умозрительной, а тщательно выверенной в аэродинамических исследованиях на современном для того времени оборудовании.
Увы, но эти цифры были получены при продувке масштабных моделей в аэродинамических трубах, и являются сильно заниженными по сравнению со значением коэффициента сопротивления натурного автомобиля с кузовом той же формы. Отчасти методика исследования аэродинамики автомобиля в те годы раскрыта в этой статье (стр. 15-17), посвящённой аэродинамике ГАЗ-21 и опытных вариантов ГАЗ-24.
По сути, речь в таком случае идёт о коэффициенте сопротивления самой идеализированной формы кузова, а не конкретного автомобиля "в металле" - потому что при испытании модели в трубе не учитывается влияние на обтекаемость, к примеру, потока воздуха, попадающего через решётку радиатора внутрь моторного отсека, утечек воздуха через зазоры между отдельными кузовными панелями, или формы днища и агрегатов, находящихся под ним у реального автомобиля. А на всё это приходится очень большая составляющая аэродинамического сопротивления реального автомобиля.
Для того времени это было совершенно нормально, так делали все. Но сравнивать «в лоб» полученные при этом цифры с более-менее современным ни в коем случае нельзя.
Собственно говоря, подобная «Победе» форма кузова с «яйцеобразной» задней частью вообще не является оптимальной с точки зрения аэродинамики, во всяком случае - для массового автомобиля.
Как уже говорилось выше, в теории идеальная с точки зрения обтекаемости форма — это вытянутая в длину «капля» строго определённых пропорций и обводов: обтекание её воздухом строго ламинарно (в потоке воздуха не образуется отрывающихся от поверхности тела вихрей, на что уходит дополнительная энергия, создающая сопротивление движению тела), а Cx равен примерно 0,05. В авиации эта форма применяется практически в первозданном виде для фюзеляжей и мотогондол; но вот если сделать автомобиль именно такой формы — то при минимально пригодной для посадки пассажиров высоте у него будет длина 8...9 метров, что полностью исключает нормальную эксплуатацию:
С такими кузовами было построено некоторое количество рекордно-гоночных автомобилей, включая показанный на заглавной иллюстрации статьи Торпедо-ГАЗ, имевший практически идеально каплевидную форму, и Mercedes-Benz T80, у которого кузов как бы представлял собой несколько капель, слитых воедино:
Но для массовых автомобилей от формы идеальной капли отходили, в первую очередь укорачивая заднюю часть до вменяемых габаритов, но сохраняя каплевидный характер её обводов — а это в большинстве случаев приводило к появлению отрыва потока и образованию вихрей вдоль практически всей поверхности крыши. Получалась по сути имитация внешних признаков обтекаемости, а не реальная обтекаемость:
Точнее говоря - фастбэк потенциально может иметь и неплохую аэродинамику, но для этого его форма должна быть тщательно проработана с этой точки зрения с использованием современных техник аэродинамических исследований.
Однако уже очень давно известно, что оптимальной с точки зрения обтекаемости является другая, хотя и также происходящая от "капли", форма задней части кузова автомобиля, называемая "каммбэк": с повторяющей по форме идеально обтекаемую каплю покатой крышей, достаточно резко переходящей в вертикальную заднюю стенку, как если бы у капли "отрезали" её длинный хвост. Сегодня в месте, где обрывается крыша, ещё и делают спойлер - он немного улучшает характер обтекания потоком воздуха и заодно не даёт заднему стеклу сильно загрязняться. Примером такой формы кузова в более-менее чистом виде из современных автомобилей является Toyota Prius (Cx = 0,25).
На приведённой ниже картинке показано принципиальное отличие каммбэка (2) от типового фастэка (1) - и хотя более закруглённая форма задней части кузова интуитивно кажется более обтекаемой, на самом деле дело обстоит наоборот:
Говоря ещё точнее — сама по себе такая форма всё равно довольно далека по коэффициенту сопротивления от идеального тела обтекания - за вертикальной задней стенкой происходит интенсивное образование вихрей, создающее дополнительное аэродинамическое сопротивление:
Но при этом кузов такой формы намного практичнее в реальной жизни, чем выполненный в виде девятиметровой капли «идеально обтекаемый», и при этом имеет лучшую обтекаемость, чем другие варианты, включая и фастбэк. Поэтому и получил массовое распространение после того, как обтекаемость стала неотъемлемым требованием к автомобилю, а не просто способом сделать его внешний вид более современным и привлекательным для покупателя через положительную ассоциацию с авиационной техникой и т.п.
Разумеется, передняя часть кузова также должна иметь максимально плавные, закруглённые обводы; особую роль играют переход от капота к лобовому стеклу и от лобового стекла к боковому остеклению.
Кстати говоря, слово "каммбэк" происходит от фамилии учёного, являющегося автором такой формы кузова - швейцарского аэродинамика Вунибальда Камма. Свои исследования Камм начал ещё до Второй мировой войны, и в конце тридцатых годов на их основе было построено несколько автомобилей с очень удачными для своего времени обтекаемыми кузовами. Благодаря ним мы можем увидеть, как именно должен был бы выглядеть действительно хорошо обтекаемый кузов в стилистике тридцатых-сороковых годов - созданный на основе серьёзных аэродинамических исследований, а не умозрительной «диванной аэродинамики» в исполнении художников-конструкторов:
Обратите внимание на форму задней части, очень плавный переход от капота к лобовому стеклу и от лобового стекла к боковым, а также отсутствие водосточных желобков - как у современных автомобилей. Вроде бы не такие уж значительные отличия с точки зрения дизайна - но в них как раз значительная часть разницы между действительно обтекаемым кузовом и его стилистической "имитацией". В этом плане машина опережала своё время на много десятилетий.
Но в те времена дальнейшего развития такая форма кузова не получила — публике она показалась попросту уродливой. А красота автомобиля была в те годы гораздо важнее обтекаемости. Да и от такой практичной с точки зрения повседневной эксплуатации детали, как водосточный желобок, отказываться тоже не торопились (для этого нужны серьёзные аэродинамические исследования, позволяющие определить наилучшие способы удаления воды в движении без использования явных водоотводных желобков - а их в те годы как раз и не проводили, поскольку это сложно, дорого и вообще не было особо нужно).
Продавала автомобили в те годы не аэродинамика как таковая, а "обтекаемый" внешний вид. Поэтому во всём мире так и продолжили строить "обтекаемые" (а на самом деле - просто имеющие "зализанную" форму кузова) фастбэки и трёхобъёмные седаны, созданные дизайнерами ради дизайна - без какого-либо вмешательства со стороны учёных-аэродинамиков. А потом дизайн и вовсе стал уходить в сторону от этого направления, и аэродинамика серийных автомобилей стала не улучшаться, а скорее ухудшаться - опять же, в угоду дизайну. Это продолжалось до середины 1970-х годов, когда бензиновый кризис поставил вопрос об улучшении обтекаемости для снижения расхода топлива очень остро, заставив вернуться к подлинно научным исследованиям в этой области.
В общем, увы — по сравнению с кузовами, действительно имеющими хорошую проработку аэродинамики, «Победа» по обтекаемости это плюс-минус такой же «кирпич», как и другие автомобили того же времени.
«Победа» на приведённой выше схеме находится примерно там, где показан автомобиль с дизайном конца тридцатых годов (Cx ≈ 0,4...0,5). Неплохо для своего времени — но не более того. Естественно, что форма её кузова на этапе проектирования никаким продувкам в аэродинамических трубах не подвергалась, а получить действительно обтекаемый кузов "на глазок" невозможно.
Есть информация, что в современных исследованиях на Дмитровском автополигоне для "Победы" (не модели, не специально подготовленного автомобиля с заклеенными скотчем зазорами между кузовными панелями и т.п. подготовкой) были получены значения Cx порядка 0,44 - 0,45 - то есть, чуть лучше, чем у кирпичеобразных "классических" "Жигулей" и примерно на уровне всё ещё довольно угловатого "зубила". Увы, статья, из которой взяты эти цифры, сейчас в Интернете отсутствует — так что подтвердить или опровергнуть их я не могу. Но с реальностью они согласуются очень хорошо.
Кстати говоря - спортсменами заводской спортивной команды ГАЗа по кольцевым гонкам были предприняты попытки доработки аэродинамики автомобиля, который заключались как раз в придании ему формы и пропорций, близких к идеально обтекаемой капли за счёт установки обтекателей - именно такие доработанные машины вынесены в заглавную фотографию этой статьи:
Увы, какой эффект давали переделки - мы вряд ли уже узнаем: подход у спортсменов был столь же умозрительным, как и при проектировании базового автомобиля. Повышение скоростных качеств после переделки можно с тем же успехом списать и на облегчение, и на более мощный, чем серийный, мотор. Специальных исследований аэродинамики же, даже на самом примитивном уровне ("окуривание" автомобиля дымом с целью определения характера потока воздуха вокруг него, и т.п.) насколько мне известно не проводилось.
И ещё один момент. В те годы под улучшением аэродинамики понимали исключительно снижение сопротивления — о таких важных сегодня составляющих аэродинамических качеств автомобиля, как прижимная и подъёмная сила, никто ещё не задумывался. А между тем, у кузова, имеющего более или менее каплевидный силуэт, на относительно высокой скорости движения начинали проявляться весьма скверные аэродинамические эффекты, связанные с возникновением подъёмной силы, которая стремилась приподнять переднюю часть автомобиля, частично лишая его управляемости, и сильной подверженностью сносу боковым ветром:
Вот эта картинка великолепно иллюстрирует сказанное выше про возникновение подъёмной силы, стремящейся оторвать управляемые колёса от дороги. И у "Победы" этот эффект был ещё сильнее - её кузов имеет форму профиля крыла и на высокой скорости стремиться "пойти на взлёт". А вот у хорошо проработанного в плане аэродинамики современного автомобиля как правило на передней оси возникает даже направленная вниз, к полотну дороги, прижимная сила, а не подъёмная.
В те годы бороться со всем этим ещё не умели, и даже чётко не осознавали причину этих явлений (сегодня это делается установкой спойлеров, щитков, антикрыльев и тому подобными мерами). Кстати, в той же статье назван и истинный Сх ГАЗ-21, измеренный на натурном автомобиле: 0,497...
Вскоре выяснилась и уже упоминавшаяся выше по тексту низкая функциональность кузова "фастбэк" в повседневной эксплуатации. Так, из-за покатой крыши высота потолка над задним сиденьем была занижена, а обзор назад оказался очень плохим из-за маленького, сильно наклонённого заднего стекла. Объём багажника фастбэка также уступал "нормальному" седану - к примеру, у "Победы" в него влезали, помимо запасного колеса и набора инструментов, только несколько не очень больших чемоданов.
Собственно, в СССР, видимо, уже в первые годы выпуска нового автомобиля хорошо понимали, что с типом кузова немного просчитались. Например, дизайнер НАМИ Юрий Долматовский ещё в 1946 году предлагал уйти от каплевидной «филейной части» автомобиля, вместо этого выполнив на ней «перелом поверхности», выделив тем самым самостоятельный визуальный объём багажника — как это было сделано на многих американских седанах первого послевоенного поколения или на ЗИС-110:
Но на тот момент одумываться было уже поздно - машина пошла в серийное производство в том виде, в котором была спроектирована. Впрочем, следующая попытка переделать "Победу" в седан была предпринята всего через пару лет, причём снова с участием Юрия Ароновича. И со временем, уже в начале пятидесятых, плавно "перетекла" в создание "Волги" ГАЗ-21, в конструкции которой были устранены и многие другие конструктивные недочёты "Победы".
Конкурентом "Волги" на этапе проектирования был другой фастбэк, "Звезда". Но от него остались только несколько рисунков и фотографий - видимо, непрактичность такого кузова и отсутствие у него перспектив уже были в полной мере очевидны.
Ранее в той же серии статей:
К 75-летию «Победы». Так что же произошло 28 июня 1946 года ?
