сэкономила бы примерно от пяти до семи единиц энергии топлива, которое не нужно было бы подавать в двигатель для того, чтобы она добралась до колес! Таким образом, вместо того, чтобы сосредоточивать усилия на устранении одной десятой процента потерь в карданной передаче, конструкторы должны поставить во главу угла сбережение энергии путем создания принципиально более экономичного автомобиля.
Стратегия сверхлегкости
Использование сверхпрочных и вместе с тем сминаемых при аварии, ударогасящих материалов (главным образом, современных композитов) помогло сделать автомобиль, рассчитанный на четыре-пять пассажиров, в 3 раза легче. Он весит всего 473 кг. Улучшенный дизайн в 2–6 раз повысил аэродинамические свойства его обтекаемого профиля. Покрышки лучшего качества при меньшем весе машины уменьшили износ резины в 3–5 раз. Автомобиль проектировался не как танк, а скорее как самолет.
«Сверхлегкая» стратегия уже претворена в жизнь. В конце 1991 г. «Дженерал моторс» представила свою разработку сверхлегкого четырехместного автомобиля «Алтралайт» из углеродволоконного композита. Модель экономична, безопасна, отличается прекрасным комфортом, изяществом отделки, а также высокими спортивными характеристиками (разгон от 0 до 100 километров в час за 8 секунд), которые можно сравнить с приемистостью двенадцатицилиндрового БМВ, но с меньшим, чем у автомобиля «Хонда Сивик» двигателем (111 л.с.). За 100 дней 50 специалистов создали два автомобиля «Алтралайт».
Этот и другие эксперименты показали, как очень легкая и обтекаемая конструкция позволила сделать весьма привлекательную машину в 2–2,5 раза более экономичной по сравнению с обычным автомобилем.
Гибридный электрический привод
Между тем в ходе других экспериментов (в основном в Европе) было установлено, что «гибридная» система электрической тяги увеличивает экономичность на 30–50 % частично за счет регенерации 70 % энергии на торможение, ее временного накопления и затем повторного использования для подъема в гору и для ускорения. Автомобиль получает энергию за счет сжигания любого подходящего жидкого или газообразного топлива в миниатюрной бортовой силовой установке любого вида (двигатель, газовая турбина, топливный элемент и т. д.). Горючее является более удобным способом накопления энергии, нежели аккумуляторные батареи, которые дают менее 1 % полезной энергии на единицу веса. Именно поэтому батарейные автомобили, как заметил голландский специалист П. Д. ван дер Коох, «перевозят в основном батареи, но не очень далеко и не очень быстро — иначе им потребовалось бы еще больше батарей».
Изучив положение дел, аналитики Института Рокки Маунтин обнаружили нечто удивительное: искусное сочетание стратегий сверхлегкости и гибридного привода повышало экономичность не в 2–3 раза, как ожидалось, а примерно в 5 раз. Это походило на открытие уравнения, согласно которому два плюс один равняется пяти. Вскоре, однако, основные причины этой магической синергии стали понятны:
• выигрыш в весе нарастает как снежный ком, поскольку, чем легче автомобиль, тем больше комплектующих деталей уменьшаются в размерах или становятся ненужными;
• «накопление» экономии в весе происходит еще быстрее в случае гибридного привода;
• когда стратегия сверхлегкости почти полностью устранит безвозвратные потери энергии (на нагревание воздуха, шин и дороги), единственным местом, куда может пойти энергия колес, станет система торможения, а «регенеративное» электронное торможение возвратит большую часть этой энергии;
• экономия колесной энергии умножается затем вдвое или втрое благодаря предотвращению потерь в карданной передаче при доставке этой энергии к колесам.
Таким образом, если бы автомобиль «Алтралайт» компании «Дженерал моторс» был оснащен гибридным электрическим приводом вместо традиционного двигателя и ведущего моста в блоке с коробкой передач, его экономичность возросла бы не в 2, а примерно в 4—6 раз, т. е. до 1,2–2,1 л на 100 км. Разработчики ИРМ вскоре нашли пути повышения экономичности привлекательной семейной автомашины (литр бензина на сто с лишним километров). Этого в конечном счете достаточно, чтобы пересечь Соединенные Штаты на одном баке горючего (0,8–1,6 л/100 км). И, к их большому удивлению, оказалось, что такой автомобиль настолько проще, а его изготовление настолько легче, чем штамповка, сварка и покраска стали, что в итоге он мог бы стоить примерно столько же, сколько и сегодняшние автомобили — а может быть, и еще меньше.
Идея распространяется
Осенью 1993 г. ISATA, крупнейшая в Европе конференция по автомобильной технологии, присудила этой разработке свою Ниссанов-скую премию как одной из трех лучших из 800 представленных работ. Производители автомобилей стали уделять ей значительное внимание, она все шире освещалась в печати. Разработка была выдвинута на соискание трех премий США за дизайн. В апреле 1994 г. Министерство энергетики США провело испытание созданного студенческой командой из Университета Западного Вашингтона двухместного легкого гибридного автомобиля на автострадах Лос-Анджелеса. Показанный результат составлял 1,16 л на 100 км. Осенью 1994 г. научный руководитель ИРМ председательствовал на международной конференции в Аахене, посвященной сверхлегкому гибридному варианту, который теперь называют «гиперавтомобилем». Небольшая швейцарская фирма «ЭСОРО» продемонстрировала легкий четырехместный гибридный автомобиль, потребляющий 2,4 л на 100 км. Среди заслуживающих особого внимания достижений следует назвать четырехкратное уменьшение цены на углеродное волокно за последние два года. Данное обстоятельство может подорвать позиции стали как материала для изготовления автомобильного кузова при любом объеме производства.
К концу 1996 г. более 25 известных производителей во многих странах решили выпускать на рынок гиперавтомобили. Некоторые компании связали себя обязательствами, вложив значительные средства (составляющие в сумме примерно два миллиарда долларов), для того чтобы достичь цели прежде, чем это сделают их конкуренты. Десятикратный потенциал гиперавтомобилей в плане сокращения продолжительности производственного цикла, расходов на оборудование и оснастку, количества деталей кузова, персонала, занятого сборкой, и рабочих площадей мог бы дать в конкурентной борьбе решающее преимущество компаниям, которые выйдут на рынок первыми.
Не занимают позицию сторонних наблюдателей и правительства. Организованное президентом Клинтоном «Партнерство по созданию нового поколения транспортных средств», заключившее в 1993 г. с тремя крупнейшими производителями автомобилей в США соглашение о разработке в течение 10 лет автомобиля с утроенной экономичностью, оказывает весьма действенную поддержку. Ожидается, что в 1997 г. калифорнийские органы технического надзора отнесут гиперавтомобили к категории «транспортных средств с нулевым выбросом выхлопных газов», поскольку они выбрасывают меньше токсичных веществ, чем энергоустановки для подзарядки электромобилей. Это дополнительный стимул для выпуска гиперавтомобилей на рынок к 2003 г., когда 10 % продаваемых в Калифорнии автомобилей должно иметь «нулевой выхлоп».
Готов или не готов — вот он
