Экспериментальный автомобиль ГАЗ-А-Аэро: обтекаемость, скорость, экономичность
Экспериментальный автомобиль ГАЗ-А-Аэро: обтекаемость, скорость, экономичность
Содержание:
К тридцатым годам прошлого века легковые автомобили научились развивать весьма высокие скорости, следствием чего стала необходимость проработки аэродинамики. В нашей стране примечательные результаты такого рода были получены в 1934 г. Первым отечественным обтекаемым автомобилем стал экспериментальный ГАЗ-А-Аэро конструктора Алексея Осиповича Никитина.
Реконструкция облика ГАЗ-А-Аэро. Рисунок Denisovets.ru
Теория для практики
Работы по новой теме стартовали в 1934 г. и выполнялись автомобильной кафедрой Военной академии механизации и моторизации Красной Армии (ВАММ РККА) по инициативе А. О. Никитина. К исследованиям привлекались другие организации, имевшие необходимую научно-техническую базу.
К тому времени легковые автомобили развили скорости до 100-110 км/ч, чему способствовало применение новых конструкций шасси, более мощных двигателей и т.д. Зарубежный опыт показывал, что дополнительный прирост характеристик можно получить за счет совершенствования кузова автомобиля и сокращения сопротивления воздуха.
Варианты моделей для продувки в аэродинамической трубе. 1 — серийный ГАЗ-А; 2 — будущий опытный образец; 3,4,5 — другие варианты аэродинамических компоновок. Графика журнала «Мотор»
Исследования в ВАММ начались с теоретической проработки имеющихся вопросов и поиска оптимальных решений. Удалось найти основные идеи, способствующие улучшению характеристик. В то же время, их можно было комбинировать разными способами и получать отличающиеся результаты.
А. Никитин с коллегами проработали четыре варианта обтекаемого кузова и собрали соответствующие масштабные модели для продувки в аэродинамической трубе Московского авиационного института. Вместе с ними планировалось испытать модель машины ГАЗ-А с исходным кузовом типа «фаэтон». Четыре тестовые модели имели значительное сходство, но отличались формами разных агрегатов, а соответственно и характеристиками.
Испытания показали резкое сокращение коэффициента сопротивления воздуха при прямом обдуве модели. Для разных моделей он составлял 31–66 проц. от характеристики исходного автомобиля. Также проводились исследования с боковым ветром, показавшие явные преимущества новых кузовов.
Испытания модели ГАЗ-А в аэродинамической трубе. Фото журнала «Мотор»
Подробные результаты расчетов и испытаний были опубликованы в журнале «Мотор», №2 за 1935 г. Автором статьи «Обтекаемый автомобиль на шасси ГАЗ-А» был сам А. Никитин.
Опытный образец
В 1934 г. ВАММ РККА совместно с экспериментальным цехом Горьковского автозавода построил и испытал опытный образец автомобиля с обтекаемым кузовом. Основой для него стало доработанное шасси ГАЗ-А – по этой причине экспериментальная машина позже получила название «Обтекаемый ГАЗ-А» или ГАЗ-А-Аэро. Для контроля результатов использовался второй автомобиль ГАЗ-А в базовой комплектации.
Опытный автомобиль сохранил раму и ходовую часть базового ГАЗ-А. Силовая установка на разных этапах испытаний включала штатный двигатель или его форсированную версию. Мотор модернизировали за счет установки алюминиевой головки и повышения сжатия, что привело к увеличению мощности до 48,4 л.с. Механическая трансмиссия не изменялась. Органы управления остались прежними.
Испытания модели будущего ГАЗ-А-Аэро. Фото журнала «Мотор»
Новый обтекаемый кузов имел смешанную конструкцию. На деревянном каркасе устанавливались изогнутые стальные листы разных форм. Для улучшения аэродинамики использовались преимущественно изогнутые детали разной кривизны. Двигатель прикрыли выгнутым лобовым обтекателем с жалюзи и бортами схожей конструкции. За капотом находилось V-образное лобовое остекление. Крыша кузова плавно переходила в наклонный хвост с заостренной задней частью.
Колеса прикрыли крыльями-обтекателями каплевидной формы. Передние обтекатели имели боковые вырезы для управляемых колес, задние были сплошными. На передних крыльях предусматривались полуутопленные обтекатели фар.
Из-за крупных крыльев пришлось отказаться от задних дверей. Передние двери получили небольшие ручки. Кроме того, они полностью перекрывали подножки. Все это было связано с необходимостью сокращения сопротивления воздуха.
Опытный образец на испытаниях. Фото Denisovets.ru
Автомобиль ГАЗ-А-Аэро за счет особого кузова имел длину 4970 мм. Несмотря на новые крылья, ширина осталась на уровне базовой машины – 1710 мм. Высота – 1700 мм. Снаряженная масса с заправкой и ЗИП – 1270 кг, т.е. почти на 200 кг больше, чем у ГАЗ-А. Предполагалось, что дальнейшее совершенствование конструкции позволит сравнять массу двух кузовов. В ходе испытаний автомобили везли измерительное оборудование и бригаду из пяти испытателей. При этом масса ГАЗ-А доходила до 1625 кг, а ГАЗ-А-Аэро – до 1700 кг.
Автомобиль на трассе
Испытания ГАЗ-А-Аэро проводились на трассах автозавода и на дорогах г. Горький. Опытный и контрольный автомобили за несколько недель прошли тысячи километров в разных условиях и помогли собрать массу данных для последующего анализа. В целом стало ясно, что обтекаемый кузов имеет серьезные преимущества перед стандартным фаэтоном.
Максимальная скорость ГАЗ-А-Аэро со стандартным двигателем достигла 100 км/ч, с доработанным – 106 км/ч. Серийный автомобиль разгонялся до 82,5 и 93 км/ч соответственно. Прирост скорости составлял 15–21 проц.
Обтекаемая машина имела лучшую динамику. Разгон с места до 70 км/ч занимал 27,5 секунд против 35,5 с у ГАЗ-А. Серийный автомобиль с большим сопротивлением быстрее замедлялся. Так, затухание скорости с 70 до 40 км/ч происходило на дистанции 330 м. ГАЗ-А-Аэро в тех же условиях проходил 440 м.
Вид с другого ракурса. Фото Denisovets.ru
В условиях города обтекаемый автомобиль показывал весьма скромную экономию. При средней скорости 30 км/ч этот автомобиль тратил 5 л бензина на 46,7 км пути, и экономия по топливу составляла всего 3%. В других условиях преимущества проявлялись ярче. Так, на трассе при непрерывном движении со скоростью 50 км/ч экономия достигла 12% относительно расхода ГАЗ-А. Максимальная экономия бензина в 26,2% была получена на 80 км/ч. Сравнение на более высоких скоростях оказалось невозможным из-за ограниченных характеристик ГАЗ-А.
Проводились замеры мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления движению. На 50 км/ч ГАЗ-А тратил на это 12,2 л.с., ГАЗ-А-Аэро – 8 л.с. (экономия 34%) На скорости 90 км/ч эти параметры доходили до 46 и 29 л.с., что соответствовало экономии более 36%. При этом у экспериментальной машины оставался запас мощности для дальнейшего разгона, и при скорости 100 км/ч затраты на сопротивление доходили до 37 л.с.
Обтекаемый автомобиль показывал лучшие характеристики при боковом ветре разной силы под разными углами. Кроме того, поездка с высокой скоростью была менее шумной. На серийном фаэтоне наблюдался срыв вихрей с лобового стекла и задней части кузова, являвшийся причиной дополнительных шумов. На новом кузове подобные проблемы отсутствовали.
Вид сбоку. Хорошо видны профиль кузова и отдельных элементов. Фото Denisovets.ru
Профессионалы и общественность смогли узнать подробные результаты ходовых испытаний из стати А. Никитина «Дорожные испытания обтекаемого автомобиля на шасси ГАЗ-А». Она вышла в мартовском номере журнала «Мотор» за 1935 г.
Задел на будущее
По результатам испытаний двух автомобилей ВАММ РККА и ГАЗ сделали несколько основных выводов. Главный касался общей пользы обтекаемых кузовов. Даже при установке на достаточно старое шасси такое изделие давало заметный рост ходовых и экономических характеристик. При этом кузов ГАЗ-А-Аэро был далеко не оптимальным с точки зрения аэродинамики – сказывались ограничения, накладываемые конструкцией шасси.
Предлагалось продолжать исследование автомобильной аэродинамики и учитывать ее при создании новых образцов. Развитие автомобильной техники и дорог в будущем должно было привести к новому росту скоростей движения, из-за чего обтекаемость становилась решающим фактором. Новые решения можно было внедрить на малосерийных спортивных автомобилях, а затем перенести на технику общего пользования, как нередко делалось за рубежом.
Вид на характерный хвост. Фото Carakoom.com
В 1934 г., после завершения испытаний, опытный автомобиль ГАЗ-А-Аэро передали Автомобильному совету общества Автодор для проведения новых исследований. Какие-либо сведения о дальнейшей его судьбе отсутствуют.
После успеха экспериментального проекта ГАЗ-А-Аэро специалисты автомобильной кафедры ВАММ РККА продолжили теоретические изыскания по ряду направлений, в т.ч. по теме аэродинамики. Вскоре появились новые теоретические результаты, рекомендованные к использованию в будущих проектах легковых автомобилей.
Однако активные работы в этом направлении продолжались всего несколько лет. В конце тридцатых ученым пришлось плотно заняться тематикой военного автотранспорта, и эксперименты с обтекаемостью ушли на второй план. Реальные успехи в этом направлении удалось получить только после войны. В этот период стартовало производство современных машин с обтекаемым кузовом, и в основе новых проектов лежали наработки А. О. Никитина и его коллег.
