На пределе сил. Насколько вредит машине езда с максимальной скоростью?
Во время дальних путешествий некоторые водители стараются преодолеть максимально большие расстояния за малое время. Поэтому они значительно превышают установленный скоростной режим и пускаются на опасные обгоны. Высокая скорость, частые торможения и разгоны с полной загрузкой силового агрегата, а также неаккуратный «рваный» стиль вождения способствуют возникновению непредвиденных поломок. Как долго машина может ехать на пределе возможностей и какая скорость является для нее предпочтительной?
Крейсерская скорость
Автомобиль, как и все другие средства передвижения, имеет расчетные режимы работы. Для машин это крейсерская скорость, которая зависит от трансмиссии и ее передаточных чисел. Современные легковые автомобили с 6-ступенчатой автоматической коробкой передач имеют оптимальный диапазон оборотов мотора в районе 2-3 тысяч. На максимально высокой ступени трансмиссии они соответствуют скорости в 100-110 километров в час. В этом диапазоне наблюдается оптимальная экономичность. Мотор потребляет небольшое количество топлива и выдает достаточную тягу для совершения ускорений и обгонов.
Однако, когда скорость увеличивается, растет и сопротивление воздуха. А так как сопротивление зависит от квадрата скорости, затрачиваемое количество энергии растет по экспоненте. Превышение скорости на 40 км/ч от разрешенных 90 км/ч влечет за собой двукратное увеличение потребления топлива. На а если скорость подбирается к 150-170 км/ч, то автомобиль начинает работать на износ. Ресурс мотора, подвески и трансмиссии стремительно сокращается. Могут возникать необратимые повреждения силового агрегата или иных технических систем, особенно если так ехать десятки часов подряд.
Ресурсные испытания
Чтобы оценить возможности техники на износ, проводятся ресурсные испытания. Эксперты журнала «За рулем» проводят их на Дмитровском полигоне в течение 60 часов.
По регламенту испытаний автомобили находятся на трассе фиксированное время: по 12 часов в сутки. Заезды проводятся за одну рабочую неделю, то есть в течение пяти дней. Испытатели разгоняют машины до максимально возможной скорости на кольце Дмитровского автополигона протяженностью 14,1 км. Кроме водителя в салоне «сидят» три водоналивных манекена по 75 кг, имитирующих частичную загрузку машины.
Во время заездов разрешены остановки для дозаправки, смены водителей и непредвиденного ремонта. Длительность одной остановки не может превышать 60 минут. Если по истечении часа неисправность не удается устранить, то автомобиль дисквалифицируется.
Что ломается в машине из-за высокой скорости?
Как правило, в первые 2 дня 12-часовые заезды не вызывают серьезных повреждений техники. На скоростях свыше 150 км/ч быстро истираются шины. Однако третий день по истечении 24-30 часов езды на максимальной скорости для ряда автомобилей становился критичным.
Ломался газораспределительный механизм (ГРМ), выходили из строя компенсаторы клапанов, помпа, искажаются углы настройки колес, пропадает зажигание в цилиндрах, причиной чему могут быть свечи или катушки. Трескаются сочленения гидравлического усилителя рулевого управления, из-за чего могут образоваться протечки масла. Проблемы возникают с системой выпуска, страдает раскалившийся катализатор. Большие проблемы могут ожидать подвеску. Сильно перегружаются сайлентблоки, разбиваются опорные подшипники и амортизаторы.
Но гораздо опаснее неявные повреждения силового агрегата. Если после 60-часового марафона взять пробы моторного и трансмиссионного масла, то картина оказывается безрадостной. В нем, как правило, наблюдается большое содержание продуктов износа, есть металлическая стружка и из-за перегрева снижается эффективность присадок. Применяемый в смазке загуститель уже не может выдержать высокие нагрузки. После поездок на расстояние в 2 тысячи километров в одну сторону с высокой скоростью необходимо поменять масло.
В общем, список неисправностей немалый. И наибольшие повреждения при таком стиле езды получают, конечно же, не новые машины, а уже успевшие поездить не один год по дорогам России.
Таким образом, поездки на высоких скоростях с долгой работой мотора в красной зоне тахометра вредны для техники. Проблемы могут наступать уже через 20-30 часов напряженного ритма, на второй или третий день долгого пути. Поэтому для сохранения работоспособности автомобиля лучше придерживаться крейсерской скорости в 110 км/ч. Тогда можно отсрочить многие поломки.
Цифра дня: до какой скорости может разогнаться автомобиль?
С момента создания первого автомобиля в 1885 году машины не перестают совершенствоваться, прибавляя в мощности и скорости. Современные спортивные модели показывают удивительные результаты, о которых в начале прошлого века инженеры не могли и мечтать. Однако почти все они пока далеки от рекорда, установленного в пустыне Блэк-Рок.
В 1997 году английский пилот и автогонщик Энди Грин смог развить сверхзвуковую скорость 1227,986 км/ч. Для заезда был подготовлен гиперкар Thrust SSC, который больше напоминал сухопутный самолет.
На разгон до «сотни» ему потребовалось 0,9 секунды, а до 1 тыс. км/ч — всего 16 секунд. Это стало возможно благодаря двум турбовентиляторным моторам Rolls-Royce Spey. Суммарная мощность агрегатов составила 110 тыс. л. с., а расход топлива — 18 л в секунду. Аналогичные двигатели устанавливали на знаменитый истребитель-перехватчик McDonnell Douglas F-4 Phantom II.
Сегодня реактивный Thrust SSC занимает почетное место в международном Транспортном музее в Ковентри. Он считается первым автомобилем, который пересек звуковой барьер. Однако это не совсем так. За 18 лет до рекорда Грина звук уже «обгоняли». Это сделал 36-летний голливудский каскадер Стэн Баррет. Его трехколесный Budweiser Rocket тоже имел два двигателя — жидкостной ракетный агрегат мощностью 48 тыс. л. с. и твердотопливный ускоритель от авиационной ракеты Sidewinder мощностью 12 тыс. сил. Заезд провели в декабре 1972 года на авиабазе «Эдвардс» в Калифорнии. Каскадер смог разогнать машину до 1190,344 км/ч и преодолел звуковой барьер, но зафиксировать рекорд официально не получилось. Радарные спидометры на земле работали неправильно и вместо скорости Budweiser Rocket зафиксировали скорость проезжающего мимо грузовика. К тому же многочисленные наблюдатели не услышали «хлопка», которым обычно сопровождается пересечение звукового барьера.
Позже подтвердить бортовые данные машины помогли сканеры ВВС США. Они указывали, что Budweiser Rocket действительно превысил скорость звука. Несмотря на это, рекорд Стэна Баррета так и остался непризнанным. Создатель Thrust SSC Ричард Ноубл оказался более настойчивым. Почти сразу после победы 1997 года он приступил к строительству еще более мощного гиперкара. Новая цель шотландского предпринимателя — покорить рубеж скорости в 1609 км/ч. Сверхзвуковой автомобиль Bloodhound SSC уже прошел необходимые испытания. На этот раз машина оснащена сразу тремя двигателями общей мощностью 135 тыс. лошадиных сил. А вот пилот все тот же — знаменитый 56-летний британец Энди Грин. Специально для гиперкара подготовлена 18-километровая трасса в Южной Африке. Установить очередной рекорд планировали в конце 2019 года. Однако в декабре Ноубл сообщил о заморозке проекта из-за проблем с финансированием.
До какой скорости может разогнаться человек?
Многие факторы указывают на то, что физическая граница скорости бега человека вполне реальна. Причём объяснения кроются совсем не там, где их стали бы искать в первую очередь. На интересующий нас параметр так или иначе влияет множество переменных — от темпа перестановки конечностей до обуви, в которую они облачены. Однако если подходить к вопросу с точки зрения физиологии, самым важным является то, что происходит, когда нога бегуна находится на земле, в так называемой опорной фазе.
Самые быстрые спринтеры на планете — это люди, которые способны оттолкнуться от поверхности с наибольшей мощью. Чем сильнее их ноги, тем больше энергии они генерируют при каждом толчке, и тем большую скорость позволяют набирать. Загвоздка в том, что чем стремительнее бег, тем меньше то время, которое конечности пребывают на земле. Так, во время рывка, близкого к рекордному, касание длится менее одной десятой секунды. Это значит, что для дальнейшего увеличения скорости необходимо отталкиваться ещё сильнее за ещё меньшее время. И в этот момент организм человека встречается с серьёзным барьером.
Мускульные клетки, получив от мозга команду сократиться, не могут сделать это в мгновение ока. Для начала они должны подготовиться. Этот процесс занимает время, которое не может быть короче определённого предела. И хотя у некоторых людей мышечные волокна реагируют быстрее, в целом мускулам требуется больше одной десятой секунды, чтобы сработать на свою полную силу. То есть спортсмен во время очень быстрого бега не в состоянии использовать всю мощь своих мышц, так как его ноги проводят недостаточно времени на поверхности. Естественно, спринтеры пытаются улучшать технику бега, например, с силой опуская стопы на землю, чтобы дополнительно стимулировать мышцы. Однако значительного эффекта это не даёт.
По мнению ученых, предел скорости существует по той причине, что спринтерские качества — это совсем не то, что развивала в нас эволюция. Мышцы человеческих ног должны выполнять множество разных задач — стоять, поддерживать массу тела, ходить, бежать. Они должны быть и сильными, и выносливыми, и быстрыми, но получить всё сразу невозможно. Приходится чем-то жертвовать, и в нашем случае это скорость бега. Указать этот предел довольно непросто. Хотя бы потому, что у некоторых людей мышцы ног откликаются на сигналы от мозга быстрее, чем у других. Однако если верить исследованию, которое было проведено в 2010 году, человек в самом идеальном случае может разогнаться всего лишь до 50 км/ч.
Для преодоления этого барьера надо будет прибегнуть либо к помощи генной инженерии, либо придумать, как сделать так, чтобы ноги во время бега дольше оставались на земле. Последнее в природе удаётся таким быстрым спринтерам, как, например, гепарды и борзые собаки. Впрочем, как видно по упомянутому выше исследованию, до теоретического предела скорости человеческого бега даже самые выдающиеся спортсмены ещё не добрались. Этого запаса хватит как минимум на несколько десятилетий, так что мы можем и дальше с интересом следить за соревнованиями по лёгкой атлетике.