Парадокс з максимальною швидкістю

Уявіть, що в Росії з якихось причин дозволили б вільний продаж зброї: від пістолета до гранатомета. Але при цьому строго-настрого заборонили з нього стріляти. Чи не абсурдно?

Ліміт швидкості на 99% доріг Росії обмежений 90 км / год (на 1% - 110 км / год), при цьому самий дохлий автомобіль на ринку - 51-сильний Daewoo Matiz - розганяється до 140 км / год. Lada Granta має максималку в 170 км / год, а середні іномарки легко розмінюють 180-200 км / год.

Навіщо?

Виробники ніби вкладають в руки нерозумних клієнтів револьвер, в інструкції якого написано «Не цільтеся собі в око", і коли черговий простак падає замертво, кажуть жалісливо: ну ми ж попереджали! І тут же бігають юристи і політики зі всякими актами, які забороняють стріляти собі в око.

З максимальною швидкістю - як з рушницею на сцені: якщо вже вона з'явилася в першому акті технічних характеристик, то обов'язково вистрілить в останньому (нерідко їм стає акт про ДТП).

Ми ніби живемо з тихою надією, що одного ранку дороги стануть безлімітними, і ті зайві 60 км / год раптом знадобляться. Але тенденція останніх років говорить про зворотне: навіть ті країни, де є "анлім", замислюються про введення обмежень швидкості - це відноситься і до німецьких автобанах, і дорогам на Північних територіях Австралії і шосе в Уельсі. Цивілізований світ обговорює ідею зниження лімітів ще й заради відстрочки енергетичного колапсу.

Адже йдеться не тільки про безпеку. Ви здивуєтеся, дізнавшись, наскільки переразмеренним повинен бути мотор, щоб забезпечити зайві 30-60 км / год максимальної швидкості.

У таблиці нижче наведена потужність, необхідна для руху з різною швидкістю "Форда Фокуса", а також приблизний обсяг мотора, який цю потужність може забезпечити.
Настільки гігантська різниця виходить тому, що для руху з великою швидкістю автомобілю доводиться долати в основному опір повітря, а необхідна для цього потужність пропорційна кубу швидкості. Знижуючи максимальну швидкість в два рази, ми зменшуємо потрібну потужність майже в 8 разів (є нюанси, але в цілому картина приблизно така).

Правда є одна технічна проблема: Ford Focus з 40-сильним двигуном буде розганятися до 100 км / год секунд за 20, адже надлишкова потужність потрібна не тільки заради максималки, але і для нормального прискорення.

Але це обмеження можна обійти, якщо встановити на автомобіль невеликий акумулятор і мотор-генератор: подібна схема використовується в гібридах. За нинішнього стану справ їм складно конкурувати зі звичайними ДВС, адже люди не захочуть купувати за 600 тисяч автомобіль, який по максимальній швидкості випереджає тільки "Оку" і "Луаз" - така психологія. Але якщо швидкість всіх транспортних засобів конструктивно обмежена 110-130 км / год, психологічний аспект знімається, поступаючись місцем раціональних аргументів. Для довготривалої їзди на 130 км / год досить зазначених в таблиці 40 к.с., а додаткові 60-70 к.с. короткочасно може "допінать" електромотор. За відчуттями такий автомобіль буде не гірше звичайного, а при правильному інжинірингу навіть краще.

Припустимо, що швидкість в країні обмежена 110 км / год. Нехай наш гіпотетичний Ford Focus має двигун об'ємом 0,6 літра і потужністю 50 л.с. (з запасом). Тоді, навіть рухаючись рівномірно на максимально-дозволеної швидкості, він має 25 надлишкових "коней", від яких при необхідності заряджається акумулятор. Прискорення перед обгоном в середньому займає 30-60 секунд, протягом яких ми хочемо мати потужність в 125 к.с., як у нинішнього Focus, і електромотори повинні видавати ще 75 к.с. Для цього потрібен акумулятор ємністю 1 кВт * год або 77 А * год. Це можна порівняти з ємністю звичайного акумулятора під капотом автомобіля. Повна зарядка при швидкості 110 км / год буде відбуватися за 3,5 хвилини. У реальності, звичайно, ємність повинна бути вище, потрібен потужний генератор, плюс є ще ряд тонкощів, якими я не буду вантажити вас, але непереборних технічних проблем немає.

Ви скажіть, що все це занадто складно, але якщо мова йде про масове застосування технологій, і складність, і ціна знизяться. Зате ми отримаємо серйозний екологічний бонус, адже зараз кожен день мільйони зайвих поршнів ганяють повітря в мільйонах літрів зайвого робочого об'єму. Все це душиться мільйонами дроселів, розсіюючи мільйони кіловат енергії. На кожному автомобілі сотні "коней" більшу частину часу простоюють без діла, тому що в пробках потрібно від сили п'ять-десять голів. Навіть на заміській трасі 99% часу використовується лише половина потужності середньої іномарки, а для топових моделей - чверть або ще менше.

При цьому кожен зайвий літр об'єму вимагає палива, навіть коли машина працює на холостому ходу. Щоб забезпечити автомобілів надлишкову максимальну швидкість, яка згідно із законом заборонена, ми спалюємо неймовірну кількість палива. Хіба не абсурд?

Додатковий електромотор - не єдиний спосіб зробити машину спритною на розгоні. Певні резерви ховаються в області модних нині турбомоторов з "тракторної" тягової характеристикою, які мають помірну потужність, але гігантський момент на малих обертах, забезпечуючи впевнений розгін і невисоку максимальну швидкість. Дещо можна вичавити за рахунок підбору передавальних чисел, адже "короткий" швидкісний діапазон буде легше нарізати на передачі.

А найпростіший спосіб - випустити мотори, здатні підвищувати потужність лише короткочасно, наприклад, за рахунок високої частоти обертання або наддуву. Вони дозволять прискоритися до потрібно швидкості, але видавати високу потужність постійно - немає.

Взагалі заборонений плід максимальної швидкості породжує багато суперечностей: спочатку автоконцерни вкладають мільярд євро, щоб поліпшити аеродинаміку машини на швидкості 150 км / год, а потім ГИБДД Росії вкладається мільярд рублів в промо-ролики, які пояснюють неприпустимість цих 150 км / год. Одні роблять отрути, інші - протиотрути, і за обидва продукти платить споживач, хоча йому не потрібно ні те, ні інше. забавно.

Чому цього не зроблять? Я думаю, основна причина - в інерції. Максимальні швидкості автомобілів росли протягом останніх 100 років, приблизно 80 з них люди плекали надію, що коли-небудь Земля обросте мережею безлімітних автобанів. Цього не сталося, але надмірно швидкі автомобілі залишилися і перетворилися в глобальні феномени. Ввести конструктивний ліміт швидкості по всій планеті - завдання неймовірна. А будувати абсолютно різні машини для купки країн - ризиковано і невигідно для глобалізованого бізнесу.

Крім того, хоча формально все дбають про екологію і безпеки, це не зовсім так. Тієї ж Росії невигідно, щоб витрата палива автомобілів всередині країни і за її межами раптом різко знизився - причину ви самі знаєте.

Але коли-небудь світ прийде до цієї ідеї природним шляхом. Європа вже встала на рейки глобального зниження СО2, що еквівалентно зниженню витрати палива, а з ним - максимальної швидкості. Швидкі машини піддаються дискримінації, повільні звільняють від податків. Може бути, ваші онуки не повірять, що ви реально їздили на 180 км / год по звичайній дорозі.