Рейтинг@Mail.ru
Главная / Обзор / Инжиниринг, стоящий за первым в мире автомобилем, способным на 1600

Инжиниринг, стоящий за первым в мире автомобилем, способным на 1600 км/ч

Инжиниринг, стоящий за первым в мире автомобилем, способным на 1600 км/ч

Ранее британцы раскрыли Bloodhound SSC – автомобиль, предназначенный для достижения скорости 1600 км/ч. Что стоит за этим инженерным чудом?

Два месяца назад команда британских инженеров обнародовала Bloodhound SSC – самый мощный автомобиль в мире, предназначенный для достижения скорости свыше 1 600 км/ч. То, что выглядит как ракета на колесах, - очевидное чудо инженерной мысли. Давайте посмотрим, как это чудо было построено.

Автомобиль имеет длину 13,5 метров и весит 7,5 тонн. Спаренные ракетный и реактивный двигатели суммарно производят эквивалент 135 000 л. с. В то время как его предшественник Thrust SSC разогнался до 1 228 км/ч, Bloodhound надеется улучшить этот показатель примерно на 400 км/ч.

Как вы можете себе представить, такая амбициозная цель потребовала некоторого дизайнерского анализа. К счастью, за дело взялись эксперты из Формулы-1 и аэрокосмической промышленности, которые создавали машину с чистого листа. Они также обратились за помощью к королевскому подразделению инженеров-электриков и инженеров-механиков британской армии и 71-й эскадрилье ВВС.

О некоторых технологиях машины рассказал руководитель команды инженеров по механическому дизайну Марк Элвин. Перед тем как присоединиться к проекту Bloodhound, он работал инженером-конструктором в Westland Helicopters и Williams F1.

На вопрос о самой большой трудности в Bloodhound Элвин дал неожиданный ответ: «Колеса. Они вращаются с частотой 10 500 об/мин, и это означает, что радиальная перегрузка на ободе в 50 000 раз превышает силу тяжести. Таким образом 1 килограмм, размещенный на колесе, будет при максимальной скорости весить 50 тонн».

Чтобы построить нечто достаточно прочное и выдерживающее такие нагрузки, команде пришлось выковать колеса из тонкого длинного алюминиевого цилиндра, сжатого буквально в блин. «Такой метод фантастически кристаллизует зернистую структуру», - объясняет Элвин. – «Затем мы обработали и отбалансировали колесо путем удаления микронов материала. Ну и в самом конце обдули дробью, чтобы увеличить долговечность».

К тому же колеса были тщательно протестированы. «Rolls-Royce раскрутил одно до 10 000 об/мин, и мы с помощью лазера измерили его раскатку и провели расчет нагрузки. Хорошая новость в том, что колесо выдержало, а раскатка составила всего 0,2 миллиметра. Этот факт идеально вписался в прогнозы команды».

Когда в следующем году машина попытается достичь 1 600 км/ч на высохшем озере Хакскин Пан в Южной Африке, ее колеса будут непохожи на колеса автомобилей, поскольку на внешней стороне не будет никакой резины. Только голый металл! Плюс ко всему профиль колеса имеет 90-градусную V-образную форму. «Оно как лодка», - комментирует Элвин. – «Колесо работает по принципу, что на скорости около 650 км/ч машина поднимется над поверхностью пустыни. Оно будет скользить по земле с пятном контакта всего 3 миллиметра в ширину».

Вы можете подумать, что с такой маленькой площадью соприкосновения машина будет сильно извиваться на скорости, но это неверно. Огромный плавник в задней части будет определять ее устойчивость.

Если вы бросите дротик задом-наперед, он перевернется в воздухе. Это произойдет потому, что центр давления лежит перед центром тяжести. Бросьте его правильной стороной, и он устремится вперед безо всяких проблем. Задние крылья обеспечивают ему стабильность. Гигантский хвостовой плавник Bloodhound осуществляет ту же задачу.

Элвин подчеркнул, что плавник примерно такого же размера, как на продвинутом тренировочном самолете Hawk. Проблема лишь в том, что самолеты движутся на скорости 1 100 км/ч на высоте 9 км, а Bloodhound все будет делать на земле. Команда признает, что конструкция слишком переусложнена, но тем не менее весит менее 100 кг.

Плавник – это не единственная аэродинамическая проблема, с которой столкнулась команда. Когда они оценивали свой первый прототип, они обнаружили, что машина генерировала около 7 тонн подъемной силы. Учитывая, что общий вес равен 7,5 тоннам, этого было бы достаточно, чтобы Bloodhound взлетел. Благодаря переоформленной носовой секции из углеволокна, которая стала более плоской, инженерам удалось снизить подъемную силу до 1 тонны, которая распространяется равномерно по всей длине автомобиля.

Не все будет гладко по мере роста скорости. Свыше 650 км/ч колеса, являющиеся единственным средством управления автомобилем, начнут слегка отрываться от земли и терять сцепление. Это может показаться катастрофическим, но на самом деле с этого момента они начинают действовать как воздушные рули. Движение колес от упора до упора составляет 10 градусов. Это практически не будет чувствоваться, но от легкого ощущения руля все равно никуда не денешься. Как бы то ни было, автомобиль должен быть очень стабильным и ехать только прямо.

Внутри кокпита пилот Энди Грин будет окружен целой кучей цифровых приборов и двумя циферблатами от Rolex, которые помогут ему понять, как ведет себя машина в случае сбоя системы. Как только он будет готов, машину рванут вперед два основных источника тяги: реактивный двигатель Rolls-Royce EJ200 (как в истребителях Typhoon) и гибридный ракетный двигатель Nammo. На борту также будет находиться наддувный V8 от Jaguar, чья функция состоит в перекачке необходимого для ракеты окислителя.

Двигатели (в частности реактивный двигатель) не любят «дышать» сверхзвуковым воздушным потоком, проходящим мимо машины после преодоления звукового барьера, поэтому команда спроектировала передний край кабины так, чтобы он генерировал огромную ударную волну, которая замедлит воздух до дозвуковой скорости. Это поможет двигателю нормально работать, но освободившаяся энергия должна куда-то деться, и, к сожалению для Грина, она преобразуется в шум. «В кабине будет приличный слой звукоизоляции, а на пилоте будут специальные наушники с шумоподавлением, но вокруг будет громко. Очень громко» - прокомментировал Элвин.

Заезд начнется медленно. Даже при всей мощности реактивного двигателя ускорение до 240 км/ч из-за большого веса пройдет медленнее, чем у мощного семейного автомобиля.Когда Bloodhound достигнет 650 км/ч, подключится ракетный двигатель, который обеспечит последовательное 2G-ускорение вплоть до 1 600 км/ч. По расчетам этот этап займет 55 секунд. На максимальной скорости миля будет проходиться за 3,6 секунды.

Затем настанет время останавливаться. И как можно быстрее, потому что трек в пустыне имеет протяженность всего 19 км.

«Торможение – очень сложный процесс», - добавляет Элвин. – «Машина была разработана, чтобы замедляться с 1 600 км/ч до нуля за 65 секунд. При этом в кокпите будут ощущаться перегрузки в 3G. Если вы въедете на автомобиле в стену на скорости 50 км/ч, это и будет перегрузка 3G. Большинство людей называют это аварией».

Грин будет ощущать эти перегрузки на протяжении всего замедления, то есть более минуты он по сути будет «врезаться в стену на скорости 50 км/ч». Грин – опытный акробатический пилот, так что он не будет использовать противоперегрузочный костюм.

Что касается торможения, то первые 320 км/ч устранятся за счет одного сопротивления: когда двигатели выключатся, автомобиль испытает на себе сопротивление ветра силой 3G. Когда скорость опустится ниже 1 280 км/ч, два пневмотормоза (по одному на каждой стороне) выскочат из машины под углом около 60 градусов. БОльшую часть замедления обеспечат именно они, и только когда скорость упадет ниже 400 км/ч, будут применены колесные тормоза. Если применить их раньше, они могут воспламениться. Если по какой-то причине одна из тормозных систем выйдет из строя, на борту также есть два парашюта, каждый из которых может безопасно замедлить машину до полной остановки.

На случай, если дела пойдут не по плану, Грин будет находиться в углеволоконном монококе, который вероятно является самым безопасным каркасом, когда-либо использованном в гоночном автомобиле. В остальном же кузов довольно традиционен: если не в выборе материалов, то в плане дизайна точно.

«Верхний корпус выглядит так, как будто кто-то горизонтально поработал ленточной пилой над самолетом Douglas DС-3», - рассказал Элвин. – «Но вместо алюминия мы использовали титан. Мы взяли традиционные конструктивные методы и заставили их работать на нас».

Панели автомобиля из предварительно напряженного титана буквально усеяны датчиками. Их в общей сложности 500, включая датчики давления и датчики деформаций на всей поверхности. Первые позволят команде измерить поток воздуха вокруг автомобиля, а вторые – проверить, не подвергся ли какой-нибудь компонент лишнему воздействию. Также на машине расположены 12 камер, в том числе две в кокпите, чтобы внимательно следить за пилотом. Все данные будут поступать к команде по мобильной связи. В связи с этим на треке установили три современные телефонные мачты. «У нас тут в центре пустыни 4G-прием лучше, чем в Лондоне», - шутит Элвин.

На самом деле отслеживание всех данных – это, пожалуй, самая важная часть всего процесса. Когда приблизится время рекордного заезда, команда будет осторожно увеличивать скорость, убеждаясь, что все измерения совпадают с расчетами.

«Мы начнем работать на низких скоростях, планомерно увеличивая следующую попытку на 80 км/ч. На каждой стадии мы будем анализировать данные, сверять с нашей моделью, увеличивать скорость снова и делать все то же самое», - подводит итог Элвин. – «Мы будем проверять каждый датчик и убеждаться, что он совпадает с нашими ожиданиями. Все просто: если мы не сможем обеспечить безопасность, мы отправимся домой».

Поделиться

Добавить комментарий

авторизaция для того чтобы оставить комментарий, пожалуйста авторизуйтесь или войдите через

Автоблог

ВходРегистрация