Дешевое топливо мертво. Да здравствует эффективность.
Нам не суждено вечно стоять у бензоколонки. К 2025 году средний легковой автомобиль сможет легко преодолевать 50 миль на галлоне. Это верно даже в том случае, если автомобиль по-прежнему использует обычное топливо. Математика проста, но неумолима: меньшая масса означает меньшее количество энергии, необходимое для её перемещения.
Инженеры знают секрет. У них есть свои приемы. Главный рычаг воздействия? Облегчение конструкции автомобилей.
Снижение веса шасси — это не просто приятное дополнение. Это необходимость. Каждое снижение веса автомобиля на 10 процентов уменьшает расход топлива на 6–7 процентов. Небольшие экономии быстро суммируются. В обычном автомобиле тысячи деталей. Если немного облегчить каждую из них, общий выигрыш будет значительным.
Это не новая наука. Тридцать лет назад средний седан весил 4500 фунтов. Сегодня? 3000 фунтов. Мы добавили гаджеты. Системы безопасности. Мультимедийные экраны. И тем не менее, мы стали легче. Это впечатляет.
Чтобы продолжать двигаться вперед, нам нужны более умные компоненты. Вот пять инноваций, которые двигают этот процесс.
5: Колесные «ступичные» двигатели
Двигатель тяжелый. Это мертвый груз.
Традиционные двигатели внутреннего сгорания используют высокопрочные металлы, чтобы выдерживать контролируемые взрывы. Тысячи их в минуту. Сопротивление нагреву является обязательным условием. Цена этого? Объем. Типичный двигатель весит несколько сотен фунтов.
Затем идет трансмиссия. Мощность должна передаваться от моторного отсека к колесам. Для этого требуется коробка передач. Приводные валы. Корпуса дифференциалов. Больше металла. Больше веса. Неэффективность.
Электродвигатели меняют правила игры. Размещайте их непосредственно в ступице колеса. Вы устраняете необходимость в трансмиссии. Вы отказываетесь от приводных валов. Вы сокращаете количество точек обслуживания.
Michelin и Venturi доказали это в 2010 году. Их система Active Wheel System располагалась внутри колеса концепта Venturi Volage. Это был не просто двигатель. Он включал электрическое торможение. Активную подвеску. Все было интегрировано в ступицу.
Сложно? Да. Эффективно? Безусловно.
Но материалы имеют такое же значение, как и размещение. Из чего мы создаем эти детали?
4: Пластик в большем количестве мест
«Я хочу сказать вам одно слово… пластик», — сказал мистер Макгиннрист Дастину Хоффману в фильме «Выпускник».
Он был прав. Десятилетия спустя пластик доминирует. От упаковки до готовых изделий этот материал повсюду. Исследователи продолжают делать его прочнее. Устойчивым к высоким температурам. Универсальным.
Одна компания, Polimotor, не остановилась на элементах отделки. Она создала пластиковые двигатели. Их утверждение: экономия веса на 30 процентов по сравнению с традиционными полностью металлическими двигателями.
Завтра вы не увидите полностью пластиковую трансмиссию. Но вы увидите больше пластика.
Бамперы. Боковые юбки. Корпуса зеркал. Центральные консоли в салоне. Все это переходит с металла на полимеры.
Следующий шаг? Целые внешние кузова, изготовленные из пластика. Никакой стали. Никакого алюминия. Только композитные материалы.
Hyundai уже намекнула на это будущее. Их концепт QarmaQ использовал переработанные пластиковые бутылки из-под воды для кузова. Это 2,5 миллиона тонн отходов, переработанных в год.
Пластик — это хорошо. Но он не единственный ответ. Есть чудо-материал, готовый заменить стальные детали, сохраняя при этом прочность.
Мы только начинаем.
Статусный символ из углеродного волокна
Углеродное волокно не появилось в тюнинговой среде внезапно. Оно пришло из аэрокосмической отрасли. Затем перекочевало в автоспорт, чтобы сократить время на круге. А потом добралось до рынка запчастей. И вот теперь? Это знак отличия.
Загляните в любой гараж энтузиаста. Вы увидите неокрашенные капоты. Спойлеры. Кузовные панели. Вся эта открытая текстура ткани кричит: «У меня есть деньги» и «Я разбираюсь в производительности».
Сам материал — это, по сути, углеродные нити, сплетенные в ткань. Пропитайте ее смолой. Запеките в форме. Получите что-то прочнее стали. При весе в половину от стали. На тридцать процентов легче алюминия. Это как стекловолокно, но значительно более прочное.
Так почему же не все автомобили сделаны из него? Цена.
Производственный цикл долгий. Сложный. Дорогой. Производство капота из углеродного волокна стоит во много раз дороже, чем штамповка стали или даже более легкого алюминия. Долгое время экономия на топливе не оправдывала шокирующую цену.
Это меняется. Lexus и BMW инвестируют исследования в снижение производственных затрат. Lexus создал трехмерный роботизированный ткацкий станок. Он плетет не только плоские листы, но и изогнутые детали, которые уже соответствуют контурам кузова. Это огромный скачок в эффективности.
Кризис веса батарей
Раньше убрать вес из автомобиля было просто. Уберите хлам.
Но электромобили? Им нужны батареи. А батареи тяжелые.
Годы свинцово-кислотные аккумуляторы были единственным реальным вариантом. Тяжелые. Громоздкие. Источник энергии для всех электрических нужд. Затем появились никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы. Легче. Мощнее. Широко использовались в гибридах.
Автопроизводители делают ставку на гибриды и электромобили, чтобы соответствовать государственным требованиям по пробегу. Но есть проблема. Аккумуляторы NiMH не обладают высокой энергоемкостью. Они не могут обеспечить такой же «удар» на фунт, как ископаемое топливо. Потребители хотят дальности хода. Эти батареи пока не могут ее обеспечить.
На сцену выходят литий-ионные аккумуляторы.
Высокая энергоемкость. Они питают ваш ноутбук. Вашу дрель. Они склонны к перегреву. Взрывам. Да, возгорание ноутбуков было реальностью. Это напугало автопроизводителей. Массовое производство? Пока нет.
Tesla увидела потенциал. Roadster доказал, что литий-ионные аккумуляторы могут обеспечить феноменальную производительность.
Теперь наступает волна массового рынка. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) нашли способ сократить время зарядки. Они стабилизировали батареи, заменив кобальт никелем. Результат? Легкий литий готов помочь автомобилям сбросить лишние килограммы.
Drive-by-Wire: Замена стали кодом
Когда люди говорят «электромобиль», они обычно имеют в виду двигатель.
Но есть и другое значение. То, которое экономит серьезный вес.
Drive-by-Wire. Или «x-by-wire».
Он заменяет тяжелые механические связи небольшими электрическими компонентами. Вы получаете точный контроль над дроссельной заслонкой. Рулевым управлением. Тормозами.
Технология пришла из истребителей. Fly-by-wire дебютировал в F-16 Fighting Falcon в 1978 году. Пилоты сначала называли его «Электрический реактивный самолет». Скептики. Они опасались доверять свою жизнь коду.
Это сработало. F-16 получил прозвище «Вайпер» (Гадюка). Он доказал свою состоятельность в боях. Пилоты уважали его.
Автомобильная индустрия сделала выводы.
Системы by-wire занимают меньше места. Больше пространства для ног. Больше пространства для головы. Дизайнеры перестают идти на компромиссы. Меньший вес означает ускорение. Большую дальность хода. Или то и другое.
Это безопасно?
Некоторые люди не чувствуют себя комфортно с полностью электронными системами. Что если код даст сбой? Что если ошибка компьютера остановит работу ваших тормозов?
Это обоснованный страх.
Но механические системы тоже изнашиваются. Они ломаются. Они ржавеют. Они выходят из строя.
Это лишь вопрос времени, прежде чем электронный контроль станет новой нормой. Как только он будет доказан. Как только станет повсеместным. Тогда мы перестанем волноваться. И начнем водить.
Где это нас оставляет
Сдвиг — это не только скорость. Это эффективность. Каждый снятый фунт. Каждая добавленная унция.
Lexus переосмысливает, как мы плетем углерод. MIT стабилизирует литий. А drive-by-wire переписывает правила управления.
Автомобиль будущего — это не только легче. Это умнее.
Доверимся ли мы ему? Возможно, не сегодня. Но данные не врут. Вес падает. Технологии выдерживают.
Единственный вопрос — заметим ли мы разницу, когда наконец сядем за руль.
