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.
Дело в том, что в 1930-х - 1940-х годах параллельно друг другу протекало два пусть и связанных друг с другом, но по сути совершенно разных процесса:
С одной стороны - в Европе, а в первую очередь - в Германии и соседних странах, велась серьёзная, подлинно научно-экспериментальная работа над автомобильной аэродинамикой. Уже тогда было хорошо известно, что близкой к идеальной обтекаемостью потоком воздуха обладает тело каплевидной формы, причём определённых пропорций - так что 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. Что, увы, долгое время получалось довольно плохо:
Параллельно с этим в США стал набирать популярность стиль "Стримлайн" (Streamline Moderne, от англ. stream line - "линия потока"; часто считается составной частью стиля Art Deco), активно эксплуатировавший (псевдо)обтекаемые формы - за которыми, впрочем, как правило не стояло никаких глубоких исследований, а только умозрительное желание дизайнера перенести в другую область характерные визуальные черты передовой авиационной техники тех лет.
В такой обтекаемой эстетике выполняли всё подряд - не только автомобили, корабли и поезда, для которых это потенциально могло иметь какой-то практический смысл, но и неподвижные объекты, здания, интерьеры и даже просто бытовой ширпотреб, создав в итоге целый образ "обтекаемого мира будущего":
Именно в рамках последнего направления и нужно рассматривать абсолютное большинство выпущенных в эту эпоху серийных автомобилей с "обтекаемыми" кузовами - включая и "Победу". Как уже говорилось выше, никаких серьёзных аэродинамических исследований при этом как правило не проводилось. Да в то время по сути и не существовало возможности их проведения, поскольку большие аэродинамические трубы, в которых можно было бы продуть целый автомобиль, если и имелись - то в единичных количествах, и доступ к ним у автомобилестроителей вряд ли был. А полноценно судить об обтекаемости реального автомобиля по результатам продувки его моделей в маленьких трубах, как это будет показано ниже, невозможно.
Эти направления, конечно же, в определённой степени пересекались друг с другом - например, создатели показанного выше Chrysler Airflow совершенно определённо были знакомы с работами Ярая и других европейских исследователей в области автомобильной аэродинамики, почерпнув у них целый ряд идей, и использовали продувку моделей для поиска базовой формы кузова. Но даже этим мало кто занимался: автомобили продавал именно обтекаемый стиль, а не реальная обтекаемость. Собственно, провал линейки Airflow, которая с треском проигрывала по продажам более привычно выглядящим автомобилям, у которых стилизация под обтекаемость были лишь дизайнерским приёмом, как раз и говорит об этом.
Увы, но аэродинамика - наука точная, и добиться хорошей обтекаемости тела сложной формы интуитивно, чисто умозрительными методами, практически невозможно. Как результат, по-настоящему обтекаемыми даже самые передовые в плане формы кузова серийные автомобили 1930-х - 1940-х годов по большей части не были. Точнее говоря - по сравнению с типичными машинами, разработанными до последней трети тридцатых годов и имевшими совсем уж плохо обтекаемые (Сх ≈ 0,8) угловатые кузова со множеством выступающих деталей, они действительно не только выглядели, но и фактически были намного более аэродинамичными:
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 совершенствования формы кузова в целом, включая каплевидную заднюю часть - знаменитый "фастбэк" - сколько за счёт общей "зализанности" обводов и устранения таких источников сопротивления, как отдельно стоящие фары и почти вертикально установленное плоское лобовое стекло.
Кстати говоря - сразу же сделаем оговорку. В данной статье характерную для "Победы" форму кузова мы будем называть термином "фастбэк". Однако надо понимать, что 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 задней части кузова "седан" или "купе") как такового нет, но общая для всех фастбэков черта - это форма задней части: она у них либо просто плавно снижается до самого бампера, либо имеет каплевидную или притупленную "яйцеобразную" форму. Короче говоря - отличие фастбэка от обычного седана заключается в отсутствии выступающего багажника и плавных обводах задней части кузова:
Так вот - вопреки тому, что вы могли читать в старой литературе, написанной ещё до того, как в середине 1970-х - 1980-х годах были возобновлены серьёзные исследования в области автомобильной аэродинамике, сам по себе каплевидный задок каким-то магическим влиянием на аэродинамику автомобиля не обладал. Он работал именно как одна из мер, направленных на некоторое улучшение обтекаемости - но не более того.
Примерно одновременно с "фастбэками" в моду вошли и более привычно выглядящие для нас трёхобъёмные кузова с выступающим багажником - причём по реальной обтекаемости они не так уж сильно отличались от более "зализанных" кузовов с каплевидной задней частью. 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:
Таким образом началась конкурентная гонка за интерес покупателя, в процессе которой выяснилось, что трёхобъёмный силуэт имеет целый ряд преимуществ с точки зрения практичности в повседневной эксплуатации, в частности - обзорности, объёма багажника, доступа к багажу, и так далее. И уже к концу сороковых годов эти соображения начали побеждать, а популярность "фастбэков", не дававших никаких вменяемых функциональных преимуществ, 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 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 находящихся под ним агрегатов. 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.
Решение этой проблемы известно очень давно - ещё со времён работ упомянутого выше Вунибальда Камма, которым и была предложена действительно оптимальная с точки зрения обтекаемости форма задней части кузова автомобиля, получившая впоследствии название "каммбэк". Начиналась она с повторяющей по форме идеально обтекаемую каплю покатой крыши, которая достаточно резко переходила в вертикальную заднюю стенку - как если бы у капли "отрезали" её длинный хвост:
Сегодня в месте, где обрывается плавно снижающая линия крыши, обычно выполняют ещё и небольшой спойлер - он немного улучшает характер обтекания 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.
Благодаря исследованиям Камма мы имеем наглядный пример того, как именно должен был бы выглядеть действительно хорошо обтекаемый кузов, выполненный в стилистике тридцатых-сороковых годов, но 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 и кроется значительная часть разницы между действительно обтекаемым кузовом и стилизованной "имитацией" под него. 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 с лобового стекла 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 самой 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. Если это действительно так - то становятся отчасти понятны восторги по поводу обтекаемости "Победы" в исполнении авторов 1970-х годов, вроде Долматовского - ведь они сравнивали её с современными на тот момент автомобилями, которые и правда выглядели на этом фоне довольно бледно. Но в наше время такими цифрами никого уже не удивишь.
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 эти 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 ?