Этот вопрос мучил автомобильных дизайнеров уже более века: как заставить машину двигаться быстрее? Инстинктивно можно было бы предположить, что вы можете использовать мощность до тех пор, пока не достигнете желаемых цифр, но это работает только до определенного момента. В конце концов, определение «быстрого» выходит за рамки того, насколько сильно ускоряется автомобиль и какой максимальной скорости он может достичь; в противном случае суперкары больше напоминали бы дрэг-кары. Скорее, то, что делает суперкар быстрым, — это комбинация двух элементов: соотношения мощности и веса и сцепления с дорогой.
Соотношение мощности и веса влияет на то, как быстро автомобиль может набрать скорость и насколько легко он ее поддерживает, а сцепление с дорогой отражает, насколько хорошо он держится на дороге, и на него влияют такие элементы, как аэродинамика и шины. Объедините оба элемента, и вот, у вас есть машина, которая быстра на прямых и сохраняет скорость в поворотах. Быстрый суперкар по своей конструкции будет иметь более низкую удельную мощность, чем средний автомобиль, а также аэродинамические детали, такие как функциональные переднее и заднее крылья, задний диффузор и широкие шины для увеличения сцепления с дорогой. Все это, в сочетании со сложными системами и современным жестким шасси, составляет рецепт большинства современных суперкаров, за исключением некоторых специализированных машин, таких как Caterham Seven, который, несмотря на все свое величие, является одним из худших автомобилей за всю историю с точки зрения аэродинамической эффективности.
Конечно, реальная физика, стоящая за всем этим, гораздо более тонкая. Например, как вес и мощность определяют скорость автомобиля, помимо очевидного «чем больше мощности, тем быстрее?» Аналогично, как большие шины, аэродинамические устройства и низкий центр тяжести помогают сохранить этот импульс?
Почему соотношение мощности и веса и баланс имеют значение
Всем автомобилям нужна мощность, но суперкары идут еще дальше, имея (обычно) более крупные двигатели с большей мощностью, чем у среднего автомобиля. На первый взгляд это кажется достаточно простым. Но это не так просто. Подумайте об этом так: самый большой поршневой двигатель в мире производит более 100 000 л.с., но грузовые корабли, которые он приводит в движение, развивают лишь часть скорости суперкара. Точно так же некоторые большие машины с высокой нагрузкой производят примерно ту же мощность, что и некоторые суперкары, но совсем не быстрые. Это потому, что все эти автомобили намного тяжелее.
Есть известная цитата, приписываемая сэру Колину Чепмену, основателю Lotus: «Упростите, затем добавьте легкости». Эта формула обеспечила победы на протяжении 1950-х и 1960-х годов, укрепив позиции Lotus как выдающегося конструктора автоспорта, а затем оказав влияние на такие спортивные автомобили Lotus, как Elise и Exige. Проще говоря, меньший вес увеличивает мощность двигателя. Вам не нужен мощный двигатель, чтобы передвигаться с маленькой машиной, а именно благодаря этому суперкары ездят быстро. Конечно, большая мощность — это хорошо, но вес также является важной частью уравнения.
Место, где будет размещен этот вес, также имеет жизненно важное значение. Суперкары, как и гоночные автомобили, ездят близко к земле, чтобы понизить центр тяжести, сохраняя автомобиль сбалансированным и устойчивым. Расположение двигателя также имеет значение, поскольку двигатели, как правило, довольно тяжелые и могут влиять на управляемость. Вот почему Porsche с задним расположением двигателя имеют тенденцию к избыточной поворачиваемости, а тяжелые передние автомобили — к недостаточной поворачиваемости. Большинство современных суперкаров имеют среднемоторную компоновку, что обеспечивает на их платформах идеальный весовой баланс между передней и задней частью.
Становимся быстрее в поворотах
Баланс и вес также имеют значение при прохождении поворотов; машина поворачивает лучше, если вокруг меньше массы. Это базовая ньютоновская физика: масса автомобиля хочет продолжать двигаться по прямой, поэтому колесам приходится заставлять его поворачивать. Это означает, что суперкары по необходимости должны иметь хорошие шины и устойчивое шасси, чтобы хорошо поворачивать.
Однако это только верхушка айсберга. Теперь займемся аэродинамикой. Короче говоря, чем быстрее едет машина, тем больше воздуха ей приходится убирать с дороги. Часть этого воздуха становится сопротивлением, не позволяя машине двигаться быстрее. Кузов, который минимизирует сопротивление, позволяет автомобилю рассекать воздух и оставлять меньший след, обеспечивая более высокую максимальную скорость. Вот почему суперкары имеют такую форму.
Второй ключевой компонент аэродинамики заключается не в лобовом сопротивлении, а в прижимной силе. Более агрессивные аэродинамические элементы, такие как ярко выраженное переднее и заднее антикрыло, диффузоры и передние крылья, прижимают автомобиль к земле. Чем с большей силой он давит вниз, тем быстрее он может поворачивать (обычно за счет максимальной скорости). Вот почему многие современные суперкары имеют подвижные аэродинамические устройства, такие как выдвижные крылья — они выдвигаются, чтобы удерживать машину на скорости, и убираются для лучшей аэродинамической эффективности на прямой линии. Некоторые также используют эффект земли, который прижимает автомобиль к земле, создавая еще большую прижимную силу. Хорошими примерами являются McLaren F1, у которого была секретная пара вентиляторов, обеспечивающая прижимную силу и уменьшающее сопротивление, а также фанатский автомобиль GMA T.50.
