Hand Made

Первый отечественный ралли-рейдовый прототип категории T2

Создание этого автомобиля началось более трех лет назад. Именно тогда чемпионам России 2002 года в группе Т1-1 Владимиру Фролову и Марату Юсипову пришлось решать, на чем выступать дальше. Дело в том, что в это время произошло изменение технических требований РАФ, и их Mitsubishi Pajero 2,4 выпала из класса. В итоге они решили воплотить свою давнюю мечту – создание ралли-рейдового прототипа с нуля и своими руками. Правда, в силу сложившихся обстоятельств машину им пришлось строить дважды...

Любой автомобиль начинается с его общей компоновки, необходимой для весовых и прочностных расчетов. Если на этом этапе вкрадется ошибка, то в дальнейшем устранить ее последствия будет невозможно. Следующий по фатальности возможных ошибок этап – создание несущей системы, поэтому во главу угла было поставлено конструирование пространственной рамы, которую постарались сделать достаточно прочной и очень жесткой (это основа хорошей управляемости). В результате создателям прототипа удалось получить очень жесткую, равнопрочную конструкцию с интегрированным каркасом безопасности. Не забыли и о пассивной безопасности: рама машины имеет зоны деформации с разной жесткостью смятия при лобовом ударе. При аварии сначала деформируется легко съемная передняя часть, потом зона передней подвески, а жесткая клетка, в которой находится экипаж, остается невредимой. Очень интересно решена проблема обслуживания и ремонта труднодоступного двигателя. Рама просто разъединяется, и ее передняя часть со всем силовым агрегатом и передней подвеской выдвигается вперед.

Секреты эластокинематики

Независимая подвеска прототипа выполнена по наиболее распространенной на спортивных автомобилях схеме на двойных поперечных рычагах, что обеспечивает широкие возможности для получения оптимальных кинематических характеристик. В структуру подвески введены эластичные элементы, обеспечивающие корректировку углов установки колес под действием боковой и продольной сил (этот процесс обычно называют эластокинематикой). Глубина проработки вопросов кинематики подвески и, самое главное, согласование кинематических характеристик передней и задней подвесок, расположение оси крена и ее изменение при ходе подвесок поражают и одновременно радуют. По моему печальному наблюдению, большинство людей, создающих внедорожную спортивную технику, не только не придает этому значения, а даже не подозревает о существовании подобных вопросов. На сегодняшний день «высшим пилотажем» является параллельное расположение тяги Панара и рулевой тяги при монтаже переднего моста. О доворотах мостов и их смещении при работе подвески вообще никто не думает, зато потом обычно начинаются рассуждения о недостатках кинематических схем и разнообразные попытки решить проблему регулировкой сход-развала или установкой дорогих импортных «железок». Конечно, этот автомобиль тоже далек от идеала, но его создатели прекрасно это осознают и отчетливо представляют себе пути дальнейшего совершенствования. Так, например, после радикальной перестройки прототипа, произошедшей из-за переноса двигателя, пришлось переделать переднюю подвеску. В результате она перестала согласовываться с задней по высоте центра крена. Соответственно, следующим этапом совершенствования машины будет создание новой задней подвески, и она уже в процессе разработки. При этом будут решаться две задачи: во-первых, получение необходимых кинематических характеристик, во-вторых, высвобождение места для размещения большого топливного бака.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ

Постройке этой машины, в отличие от большинства прототипов российской, да и зарубежной незаводской постройки, предшествовали серьезные инженерные проработки, была даже куплена программа, позволяющая не только рассчитывать несущие конструкции на прочность, но и проводить расчеты упругодемпфирующих элементов в динамике и оценку характеристик эластокинематики подвески. Началу конструкторских работ над этим проектом предшествовала большая подготовительная работа по сбору информации о нагрузках, действующих в элементах подвески и несущей конструкции. Ее недостаток является камнем преткновения на всех этапах создания любого автомобиля, и спортивного в частности. Условия эксплуатации настолько разнообразны и противоречивы, что, например, создание ABS для автомобиля произошло на три десятилетия позже, чем в авиации, и только с появлением развитой электроники (самолеты долгое время прекрасно обходились гидромеханическими антиблокировочными системами).

Что же говорить о создании прототипа для ралли-рейдов, условия движения в которых столь разнообразны, что могут встречаться и шоссейно-кольцевые, и трофийные участки. Соответственно, требования к машине также весьма противоречивы. Поиск компромисса в этих условиях затруднен. Даже у таких гигантов, как PSA, MMC и VW Group, на это ушли годы и миллионы долларов, а в данном случае ситуация осложнялась еще и ограниченностью финансовых ресурсов, поэтому изначально решили базироваться на максимально доступных и надежных серийных агрегатах с минимальными переделками. Создатели понимали, что этот путь хотя и не дает возможности сразу сделать конкурентоспособный автомобиль, но зато можно будет обкатать конструкцию в боевых условиях и потом совершенствовать ее, доводя только агрегаты и не трогая основ. Так, 3,5-литровый силовой агрегат и многие узлы подвески и рулевого управления были взяты отMitsubishi Pajero, редукторы мостов с жесткими штатными блокировками – от Toyota LC 80, а часть кузовных панелей – для удешевления строительства – от ВАЗ-2108. Конечно, авторы понимали, что использование стальных кузовных деталей увеличивает массу машины про сравнению с пластиковыми, но пришлось выбрать путь снижения стоимости изготовления. На пластик решили перейти позже, когда все вопросы с формой и аэродинамикой будут решены окончательно.

Прототип изначально строился по среднемоторной схеме, обеспечивающей наилучшую развесовку и наименьший момент инерции вокруг вертикальной оси. Но фортуна переменчива: в тот момент, когда прототип был построен, FIA объявила о запрете на участие таких автомобилей в дорожных гонках с целью снижения издержек команд, и РАФ, в отличие от большинства европейских автомобильных ассоциаций, тут же последовала за ней. Машина успела проехать только одну гонку и оказалась вне закона, при том, что ее французские аналоги до сих пор участвуют в национальном чемпионате и ездят на « Дакар». В результате только что построенный прототип остался не у дел, хотя в своей первой гонке он показал себя неплохо, несмотря на «детские болезни» – недостаточную, по сравнению с импортными конкурентами, мощность двигателя и недостаток тестов (машину пришлось подстраивать в ходе гонки). После долгих раздумий было принято решение перестроить машину в соответствии с новыми техническими требованиями, хотя на деле это означало, что автомобиль придется практически изготавливать заново, перенося двигатель в переднюю часть базы.

Учитывая градации рабочих объемов при классификации автомобилей по правилам FIA, был выбран и найден на разборке двигатель от легкового Lexus 400 LS, имеющий мощность 300 л.с. (без рестриктора) и отличающийся высокой надежностью. Одним из его дополнительных достоинств была малая высота, облегчавшая его размещение и позволявшая получить низкое расположение центра масс автомобиля при большом клиренсе. Основная же трудность его применения была в том, что он в принципе не используется на машинах с ручной коробкой передач, соответственно, маховик для него пришлось делать самостоятельно. Но все эти трудности были преодолены, и двигатель удалось состыковать с коробкой передач и «раздаткой» от TLC 80, славящимися своей надежностью, хотя и с не очень подходящими передаточными числами.

Градусы, миллиметры, килограммы

При взвешивании машины оказалось, что у нее практически идеальная развесовка: на переднюю ось приходится 49,5% массы автомобиля, и это при том, что бак был залит под завязку, а это более 100 кг, расположенных перед задней осью. Вместе с тем общий вес машины явно великоват (2129 кг) – сказывается наличие стальных деталей кузова. Да и вес серийных агрегатов Toyota тоже очень велик, но на это пришлось пойти ради увеличения надежности при одновременном снижении цены. Если их заменить на специальные гоночные, то можно выиграть немало килограммов. Правда, это приведет к росту стоимости автомобиля на несколько десятков тысяч евро. Кстати, оставаясь в пределах правил, машину можно облегчить еще примерно на 100 кг (не более)…

На стенде опрокидывания автомобиль повел себя лучше своих заочных соперников. По крайней мере, российский прототип стоял на градус дольше, чем прошлогодний Mitsubishi L200 Алексея Беркута и на три градуса дольше Toyota LC Сергея Гири. При этом крен кузова оказался на градус больше, чем у L200. В любом случае, для спортивного автомобиля угол опрокидывания маловат. Конечно, при таких показателях машина не опрокинется во время заноса на сухом асфальте, но вместе с тем она может «упасть» и в грунтовом повороте, если колеса найдут хотя бы небольшой упор или коварный бугорок.

Гораздо более неприятная вещь выяснилась на стенде для определения ходов подвески. То есть сами ходы оказались вполне приемлемыми, тем более что они ограничены техтребованиями, но оказалось, что угловая жесткость передней подвески существенно больше, чем задней. Это хорошо для гражданского автомобиля (снос передней оси безопаснее), но не для спортивного. Предполагается, что за рулем последнего пилот высокой квалификации, и управляемый занос – один из способов прохождения поворотов. Нам было известно, что ходы подвесок этого автомобиля составляют разрешенные правилами 230 мм, и вывесился он, не выбрав полного хода. Учитывая избыточный крен кузова, отмеченный при опрокидывании, можно предположить, что угловую жесткость задней подвески можно увеличить, снизив недостаточную поворачиваемость. Для этого необходим задний стабилизатор поперечной устойчивости.

«Что-то воздуху мне мало»…

При испытаниях на динамометрической дороге автомобиль откровенно разочаровал. Максимальная скорость составила всего 151 км/ч, причем проблема явно была в двигателе. До 3000 об/мин он тянул отменно, но откровенно «скисал» после 3500 и с трудом выкручивал положенные 6000, несмотря на то, что буквально за несколько дней до теста его настраивали на стенде с беговыми барабанами, и там все работало хорошо. Несколько позже на кроссовой трассе удалось обнаружить одну из причин падения мощности: шланг, подводящий воздух к воздушному фильтру, «схлопывался» на больших оборотах и перекрывал путь воздуху. После устранения этой проблемы эффект провала мощности при разгоне пропал, но максимальная скорость практически не увеличилась. В общем, поиски «пропавшей мощности» будут продолжены.

На «переставке» никаких особых неожиданностей не произошло, так как уровень боковых ускорений определялся сцепными свойствами шин. Но реа-кции автомок участку специальной булыжной профилированной дороги. Кстати, именно на этом отрезке мы в ходе предыдущих тестов испытывали подвески Mitsubishi L200 Алексея Беркута и Toyota LC 80 Сергея Гири. Остается лишь пожалеть, что проблемы с двигателем не дали мне разогнать автомобиль более 135 км/ч, но на этой скорости машина практически не требовала коррекции траектории, легко проходила повороты, а подвеску не пробивало на больших буграх. Но ощущалось, что колеса то и дело теряют контакт с дорогой. Нельзя сказать, чтобы подвеска из-за избыточной жесткости безупречно отрабатывала профиль дороги. Ее настройка больше подходила для преодоления крупных единичных неровностей. Было заметно, что в сравнении с L200 подвеска не так хорошо отрабатывает неровности, хуже держа дорогу и не обеспечивая необходимого на длинных спецучастках комфорта. Но на фоне TLC 80 Сергея Гири это просто лимузин...

P.S. После участия в очередном этапе в конструкцию прототипа планируется вносить дальнейшие изменения. А стало быть, есть надежда к концу сезона получить положительные результаты. А вообще-то хотелось бы услышать, что на очередном «Дакаре» победил прототип российской постройки. Но до этого, по-видимому, еще очень далеко.

Евгений СПЕРАНСКИЙ
Драйв-эксперт ORD

ОН ПЛОХО ВЫСТАВЛЯЕТСЯ В ЗАНОС

Автомобиль имеет высокую реакцию на управляющее воздействие, но из-за больших уводов высокопрофильных шин заметно запаздывает в реакциях, что усложняет такой маневр, как переставка. Прототип обладает хорошей курсовой и траекторной устойчивостью при движении по дорогам с неровным профилем, хотя и ведет себя несколько хуже, чем Mitsubishi L200 Алексея Беркута. Автомобиль поддается всем спортивным приемам силового управления, но из-за большой недостаточной поворачиваемости трудно выставляется в занос, а из-за низкого крутящего момента двигателя возникают трудности при управлении тягой. Можно сказать, что автомобиль обладает хорошим потенциалом, но его еще надо учить ездить.

Владимир ФРОЛОВ
Чемпион России по раллирейдам 2002 года. Руководитель спортивной команды. Пилот.

ЭТО НАШЕ ДЕТИЩЕ

Вся эта «история болезни» началась очень давно. При поступлении в МАДИ я выбрал конструкторско-механический факультет и специализацию «Автомобили повышенной проходимости», причем до этого я практически поступил на Мехмат МГУ, но забрал оттуда документы, поняв, что никакая математика мне не нужна, а нужны именно автомобили повышенной проходимости. С тех пор эта мысль закралась в подсознание, и я начал двигаться к постройке спортивного автомобиля. Сначала это было просто участие в раллирейдах на стандартном автомобиле. В результате я понял, что самое ценное – сделать спортивный автомобиль своими руками с нуля. И вот эта идея начала развиваться и вылилась в наш предварительный проект по созданию спортивного автомобиля. На сегодняшний день мы подошли к определенному рубежу, когда эта выстраданная годами машина уже едет и когда можно показать другим сделанное своими руками, что не каждому по силам. Поэтому мы и в дальнейшем будем совершенствовать этот образец, и я скажу, что это приносит массу положительных эмоций. Это что-то такое, что невозможно объяснить словами, можно только почувствовать на себе. Непосредственное участие в конструировании автомобиля чрезвычайно для меня важно. Это нечто высокое, правильное, что вдохновляет на тяжелый труд, на движение вперед, и я рад, что в этом процессе я участвую с головой и ногами, а не только как наблюдатель и организатор. Создание автомобиля с нуля – очень тяжелый труд, не изведанный на сегодняшний день в нашей спортивной дисциплине. Этот автомобиль – наше детище, которое мы будем учить правильно бегать и правильно прыгать, и я просто уверен, что за какой-то не очень длительный период времени у нас получится взрослый сильный юноша, который сможет бороться на равных с сильными спортсменами из-за границы. И мы будем прикладывать все свои спортивные навыки, будем тренироваться, будем учиться побеждать.

Марат ЮСИПОВ
Мастер спорта, чемпион России 2002 и 2003 гг. Главный конструктор проекта. Штурман.

ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ТЕЛЕЖКА

Этот тест – практически первый выезд машины после радикальной переделки, вызванной изменением технических требований. Она коснулась всех систем автомобиля, включая изменение кинематики подвески. Необходимо было правильно сделать шасси (потом его не переделаешь) и обеспечить возможность регулировки всех остальных узлов. Можно сказать, что наш автомобиль – испытательная тележка, но соответствующая всем техническим требованиям и требованиям безопасности. Я лично, как инженер проекта, глубоко удовлетворен прошедшими испытаниями. Мы получили шасси, которое легко управляется, прощает ошибки, стабильное на высокой скорости и в то же время достаточно «живое». Кроме того, машина не перегрелась, не сломалась и не распалась! Теперь будем работать дальше. Нужно настраивать амортизаторы, пружины, стабилизаторы (задний стабилизатор мы уже ставим). Нужно корректировать программу управления двигателем, подбирать передаточные отношения. Будем работать над весом – надо скинуть 100 кг. Нужно выбрать компромисс между дорожным просветом и высотой центра тяжести под разные трассы. Потом предстоит работа над надежностью, будем искать и устранять недостатки. В то же время мы понимаем, что конкурировать с современными заводскими машинами довольно тяжело, и просто так их не объехать. Но я думаю, что если мы выведем нашу машину по скорости на соответствующий уровень, то у нас в рукаве останутся козыри – дешевизна в производстве, обслуживании и возможность какой угодно модернизации. С философской точки зрения мы горды тем, что не купили, а построили спортивный автомобиль такого уровня.

По результатам теста

Уже после теста на автомобиль был установлен задний стабилизатор, рассчитанный в соответствии и с учетом наших рекомендаций. Чтобы правильно подобрать характеристики пружин, стабилизаторов и амортизаторов, необходимы многочисленные тесты, а этот этап доводки прототипа в самой начальной стадии. До наших тестов специалистами фирмы Ohlins была проведена лишь первичная подборка жесткости пружин и клапанов амортизаторов, и на машине стоял второй вариант настроек, который был еще далек от идеала. Даже во время наших тестов производилась подстройка амортизаторов. В общем, до окончания настройки автомобиля в целом еще далеко.

текст: Алексей ИСАЕВ
фото: Александр ДАВИДЮК
Алексей ВАСИЛЬЕВ
из архива команды

Новый комментарий

Войдите на сайт чтобы получить возможность оставлять комментарии.

Hand Made

Новый комментарий

Содержание журнала