Сталося так, що творці перших автомобілів немов би забули про опір повітря. Зробили швидкохідну саморушну візок, а форму їй надали високу, незграбну, ступінчасту, як навмисне, чи не пристосовану для руху в повітряному середовищі.
Першими схаменулися на початку XX століття конструктори гоночних і рекордних автомобілів. Вони стали робити машини низькими і вузькими, на зразок човнів. Це допомогло. Потім, використовуючи форми риб і птахів, стали згладжувати, скруглять поверхні кузова, загострили радіатори, подовжили «хвости» і бризковики-крила, прибрали виступаючі ліхтарі, закрили спиці коліс накладними гладкими дисками. Але звичайні автомобілі продовжували зберігати свою каретну форму, поки не наблизилися до рубежу стокілометрової швидкості.
На цій швидкості Необтічне автомобіль витрачає на опір повітря до трьох чвертей потужності двигуна! І відповідно три чверті витрачається палива.
Машини Яра і Румплера
На початку 20-х років оцінили значення обтічності автомобіля німецькі авіаконструктори Пауль Ярай і Едмунд Румплер. Вони провели ряд дослідів з моделями автомобілів в аеродинамічних трубах і довели: чим більший шлях повинні зробити потривожені рухом автомобіля частки повітря, тим більше тертя між ними, тим більша потужність витрачається на це тертя. Якщо рух частинок плавне, то тертя порівняно невелика. Коли ж частинки наштовхуються на нерівності, провалюються в поглиблення, то відбувається завихрення повітряного потоку. Тертя частинок зростає.
Ідеально-обтічна форма (у вигляді сигари), яку вже застосовували до літаків, дирижаблів, торпедам, рекордним автомобілів, для звичайного автомобіля виявилася невідповідною: виступаючі колеса порушували її, та й неможливо було дотримати правильну пропорцію довжини і діаметру, який залежить від комплекції людей і не може бути сильно зменшений. Щоб додати автомобілю ідеальні пропорції, довелося б удвічі-втричі подовжити його.
Кузов яраевского автомобіля складається з підстави і надбудови; основи надається профіль сигари і округлені прямокутні обриси в плані, а надбудова робиться похилим. Румплер стверджував, що головне - направити повітря з боків автомобіля. В цьому випадку частинки повітря обходять половину ширини кузова; шлях ж повітря між дорогою і машиною - тісний, а спрямувалися вгору часткам доводиться «перестрибувати» через весь автомобіль (в той час його висота досягала двох метрів). На основі цієї теорії Румплер надавав автомобілю форму човна з майже прямокутним профілем.
Довгий час обидві теорії бурхливо обговорювалися на сторінках журналів, але до перевірки їх на серійному автомобілі справа не доходила. Досвідчені машини Яра і Румплера вважали некрасивими і складними у виробництві, відкидали через їх незвичайності. Однак поступово округлення форми кузовів по волі моди і завдяки успіхам в пресовому справі наблизило в 30-х роках форму звичайних автомобілів до обтічної.
Серед них особливе місце займає американський «Крайслер-Ерфлоу» ( «повітряний потік»), спроектований Г. Бюрінгом. Широкий, короткий, похилий капот, похила задня стінка, поставлені під кутом (У-образні) скла спереду і ззаду, зрушений вперед пасажирський салон зменшеного по висоті кузова помітно відрізняють «Крайслер» від звичних для того часу форм автомобіля і сприяють обтічності. Такі форми стали можливими внаслідок зсуву двигуна вперед, застосування особливої головної передачі в задньому мосту, несучої конструкції кузова і пружинної незалежної підвіски передніх коліс.
Як тільки сидіння виявилися перед заднім мостом, конструкторам, природно, захотілося знизити їх. Але тут в підлогу кузова врізався високий тунель для карданного валу. Щоб знизити і тунель, змістили вниз провідну шестерню головної передачі заднього моста (гипоидная передача).
Все ж автомобілі 30-х років не були по-справжньому обтічними. Схил даху був занадто крутим, і потік повітря рано відривався від поверхні кузова, створюючи завихрення; але і при такому схилі зниження і звуження «хвоста» робило задню частину кузова тісною.
Обтічні машини початку 20 століття
Вихід намітився в деяких експериментальних автомобілях, наприклад на зразку машини професора В. Камма (Німеччина). Якщо форми серійних кузовів того часу можна назвати яйцевидним, то каммовская форма нагадує обрізану з кінців сигару. Вона наближається до форми ідеально обтічного тіла в його середній частині. Повітря незначно завихряется спереду і ззаду, але плавно обтікає більшу частину «сигари». Внутрішнє приміщення має достатній обсяг при помірній довжині кузова.
У ЗВ'ЯЗКУ З ЗБІЛЬШЕННЯМ ШВИДКОСТІ ВСЕ велике значення надавалося обтічно АВТОМОБІЛЯ. ПЕРШІ ПРОБИ В ЦІЙ ОБЛАСТІ не узгоджується з загальною будовою АВТОМОБІЛЯ І С тогочасною технологією ВИРОБНИЦТВА. У 30-Х РОКАХ ПРОГРЕС ПРЕСОВОГО СПРАВИ І ЗНИЖЕННЯ АВТОМОБІЛЯ ДЛЯ ЙОГО СТІЙКОСТІ ВІДКРИЛИ ДОРОГУ обтічним кузовом
Обтічні автомобілі, про які розказано, створювалися на основі класичного компонування. Виняток серед названих машин складають «Румплер» (у якого двигун розташований у вузькій кормі «човна», а пасажирський салон - в широкій середньої і передньої її частини) та «Татра» моделей 77 і 87.
«Аеродинамічні Татри» проводилися до середини 50-х років. Це великі швидкохідні (до 150 км / ч) машини, але принципи їх влаштування змусили задуматися і конструкторів машин масового виробництва. Г. Ледвинка розмістив 8-циліндровий двигун і коробку передач по різні боки заднього моста, двигун полегшив і вкоротив, розташувавши циліндри в два ряди і застосувавши повітряний їх охолодження. В результаті на провідні колеса припадало близько 60% навантаження, т. Е. Як у тодішніх автомобілів класичної схеми. Низький кузов, втоплені в ньому і закриті бічними щитками задні колеса, тригранне «панорамне» вітрове скло, плавно переходять в поверхню дверей передні крила, короткий пологий капот (під яким знаходилися багажне відділення, бак для палива і запасне колесо), вертикальне ребро-кіль над задньою частиною кузова - все це різко відрізняло «Татра» від інших автомобілів.
Треба зауважити, що кіль видавав хворе місце «Татри» - недостатню стійкість на високих швидкостях через зрушеною вперед маси обтічного кузова. Але ця особливість не турбувала тих конструкторів, які спробували застосувати вигідну схему «Татри» на менш швидкохідних автомобілях. Вигідну, так як вона давала відносне скорочення довжини, висоти і маси машини.
Були й інші спроби побудувати оригінальні обтічні автомобілі з двигуном позаду: В. Шлер (Німеччина) забезпечив «Мерседес» кузовом, схожим на панцир черепахи; А. Дюбонне (Франція) надав машині форму риби. В обох випадках місце водія знаходилося в носовій частині кузова. Автомобіль «Дюбонне» досягав 175 км / год і витрачав набагато менше палива, ніж «Форд» з тим же двигуном, що розвиває 130 км / ч.
1 - ДВИГУН; 2 - КОРОБКА ПЕРЕДАЧ; 3 - ЗАПАСНІ КОЛЕСА; 4 - БАК ДЛЯ ПАЛИВА; 5 - кіль- СТАБІЛІЗАТОР; 6 - гіпоїдних передач; 7 - несучі КАРКАС КУЗОВА; 8 - НЕЗАЛЕЖНА ПІД-вагомих
Інші конструктори пов'язували зміна компонування ні з обтічністю кузова, а з найбільшою компактністю, легкістю і простотою використання автомобіля. Найбільш яскравий приклад - він же один з найбільш ранніх - автомобіль-малютка «Ганомаг» (Німеччина). У його конструкції усунуто всі, без чого машина може рухатися, агрегати розміщені так, щоб краще використовувати обсяг кузова. Ширину автомобіля визначило двомісне сидіння. Простір між передніми колесами звільнено від балки осі, ресори замінені пружинами. Утворилося місце для ніг вершників, а між задніми колесами - для механізмів. Зникли крила, підніжки, карданний вал. Самі того не відаючи, конструктори передбачили схему автомобіля, що отримала поширення через тридцять років. Масового випуску «Ганомаг» завадили його незвичайна форма і недосконалість механізмів. Все ж до нього звикли, і за три роки було продано 16 тис. Машин.
Поява автомобілів з приводом на передні колеса
Великою подією в розвитку компонування легкового автомобіля стала поява автомобілів з приводом на передні колеса.
Першим з них на ринок надійшов ДКВ - дітище осів в Німеччині данського інженера і промисловця Й. Расмуссена. Встановивши двоциліндровий двигун не вздовж осі машини, а поперек, біля самих передніх коліс, Расмуссен, можна сказати, одним пострілом убив кількох зайців. Провідним (переднім) колесам забезпечив задовільну навантаження, зчеплення з дорогою. Капот і весь автомобіль зробив коротким. У трансмісії усунув конічні шестерні. Усе разом узяте плюс цельнодеревянная конструкція кузова (при цьому економиться дефіцитний метал) давало машині легкість, хорошу динаміку при економічній витраті палива. Передній привід і низьку підлогу кузова забезпечували стійкість автомобіля. Органічним ж його недоліків - делікатним, вразливим шарнірам на півосях, поганий маневреності через малого кута повороту цих шарнірів, втрати зчеплення коліс з дорогою при розгоні і їзді на підйом в той час не надавали значення. Було випущено більше 100 тис. ДКВ.
Розповідаючи про автомобіль ДКВ, потрібно відзначити і його двигун, на відміну від більшості автомобільних - двотактний. Такі двигуни, як ми знаємо, залучали простотою пристрою ще Е. Ленуара і К. Бенца, які прагнули позбутися від галасливого клапанного розподілу. У кожному циліндрі двотактного двигуна передбачені три отвори. При ході до верхньої мертвої точки поршень відкриває нижній отвір; горюча суміш, заздалегідь змішана з мастилом, засмоктується в картер з карбюратора, - При ході поршня вниз вона стискається в картері і спрямовується через перепускний трубку у верхню частину циліндра. Поршень йде вгору і ще стискає суміш, іскра її запалює. Відбувається робочий хід, а потім випуск газів через третій отвір. Простота пристрою і хороші показники потужності двотактного двигуна купувалися, однак, ціною збільшеного витрати палива (а також підвищеною токсичністю вихлопних газів, якої в той час ще не надавали значення). Двигуни за зразком ДКВ випускали багато фірм. На сучасних автомобілях їх встановлюють вкрай рідко.
«Фіат-500» ( «Тополина») і «Сітро- ен-7СУ» ( «Траксьон аван») - сенсації автомобільного світу 30-х років. Їх виробництво тривало і після другої світової війни: 1 - двигун; 2 - радіатор; 3 -сцепленіе; 4 - коробка передач; 5 - головна передача; 6 і 8 - шарніри; 7 - піввісь; 9 - бак для палива; 10 - карданний вал: II - запасне колесо
Автомобілі з передніми ведучими колесами невеликими серіями будували і інші фірми в США, Німеччині та Франції. Вирішальний поворот в компонуванні автомобіля позначився при появі в 1934 році моделі «Сітроен-Траксьон аван» (конструктор Жюль Саломон). Вона як би зв'язує до- і повоєнні ланки автомобільної техніки в єдиний ланцюжок. У періоді «до» це була передова конструкція, «після» - доживає свої дні, але все ще здатна змагатися з новими моделями.
У моделі «Траксьон аван» передній привід поєднується з незвичайними для серійних машин того часу рішеннями - верхньоклапанної двигуном, несучим кузовом, підвіскою коліс на скручуваних стрижнях (торсионах). На відміну від ранніх передньопривідних автомобілів інших марок у "Сітроена" коробка передач встановлена попереду ведучого моста. Вал до неї від двигуна проходить крізь картер головної передачі. Тим самим двигун зміщений вперед, що збільшує зчіпну масу на передніх ведучих колесах і звільняє додатковий простір в кузові. Ці особливості плюс низька посадка, широко розставлені колеса, рівну підлогу, відсутність підніжок надають «Траксьон аван» неповторну своєрідність.
Критики пророкували машині провал. Але, як і у випадку з «Фордом-Т», її незвичайного не відштовхнула покупців. Якби в той час автомобільні журнали вибирали «кращий автомобіль року», як це робиться тепер, то, без сумніву, таким автомобілем в 1934 році став би «Траксьон аван». З «Фордом-Т» його ріднить і довголіття, він випускався до 1956 року.
Передньопривідні і задньомоторний автомобілі з їх об'єднаними механізмами, зниженим підлогою продовжували залучати конструкторів. Вони похитнули абсолютне панування класичної компоновки автомобіля. В кінці 30-х років випуск «некласичних» машин в Європі досяг 10% від усього випуску легкових автомобілів. Чи піде в історію класичне компонування автомобіля або її змінить інший варіант з кращими показниками - про це і про перспективу розвитку конструкції автомобіля буде розказано в останньому розділі.