Каждый год студенты-инженеры участвуют в американском экомарафоне Shell. Цель состоит в том, чтобы спроектировать, построить и продемонстрировать автомобиль, способный достичь поразительной топливной экономичности. В этом году команда из Университета Лаваля в Квебеке, Канада, получила главный приз за автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Автомобиль, в который они вошли, может проехать 2713,1 мили (4366 километров) на одном галлоне (3,8 литра) бензина. Это больше, чем поездка из Атланты, штат Джорджия, в Сиэтл, штат Вашингтон.
У школы есть история создания удивительных прототипов автомобилей с такой топливной экономичностью. В 2016 году студенты Университета Лаваля представили автомобиль в другом конкурсе на суперпробег, организованном Обществом автомобильных инженеров. На этом мероприятии автомобиль, в который они вошли, показал расход топлива 3788 миль (6096 километров) на галлон.
Сравните этот пробег с самыми экономичными автомобилями на сегодняшний день, по данным Министерства энергетики США. Самым эффективным автомобилем на данный момент является Hyundai Ioniq Electric. Хотя он не использует бензин, Министерство энергетики отмечает, что он эквивалентен автомобилю, который проезжает 136 миль (219 километров) на галлон. Это впечатляет, но прототипы автомобилей Лаваля находятся в совершенно другой лиге. Как это возможно?
Автомобили с большим пробегом могут выжать всю эту энергию из бензина с помощью многоаспектной стратегии. Возможно, наиболее очевидной является потребность в высокопроизводительном двигателе, но это только начало. Вы хотите сократить свою конструкцию до минимума элементов, чтобы сделать автомобиль работоспособным, но при этом безопасным в управлении. Вы должны убедиться, что ваш дизайн максимально аэродинамический, чтобы уменьшить сопротивление ветра. Вам нужно ограничить сопротивление качению или сопротивление — это трение между движущимся объектом и поверхностью. И, наконец, вам нужно разработать технику вождения, чтобы максимизировать эффект от всех остальных элементов.
Университетский автомобиль Alerion Supermileage представляет собой одноместный автомобиль. Команда держит большую часть информации об автомобиле в секрете, чтобы сохранить конкурентное преимущество. Более ранний прототип того же университета был оснащен 3,5-сильным двигателем от Briggs & Stratton с одним цилиндром. Это эквивалентно двигателю газонокосилки. Команда внесла значительные изменения в движок, хотя и не объяснила, что они изменили.
Чтобы противостоять сопротивлению качению, команда сделала шины автомобиля тонкими, чтобы уменьшить площадь контакта с поверхностью. Шины также находятся под высоким давлением. И большинство автомобилей с большим пробегом имеют только три колеса, опять же, чтобы уменьшить сопротивление, создаваемое ненужной четвертой шиной, контактирующей с землей.
Кузов автомобиля изготовлен из углеродного волокна, прочного и легкого материала. Физическая конструкция сводит к минимуму лобовую площадь, чтобы снизить сопротивление ветру. Например, у прототипа 2011 года площадь лобовой части составляла 0,285 квадратных метра (3,068 квадратных фута). Это лишь малая часть того, что вы найдете на потребительских автомобилях.
Прототипы, которые команды участвуют в этих соревнованиях, вряд ли появятся в выставочных залах вашего местного дилерского центра в ближайшее время. Они не предназначены для серийных автомобилей. Но достижения инженеров при создании этих машин могут найти свое применение в будущих потребительских автомобилях. Так кто знает? Возможно, в будущем вы не будете волноваться, когда увидите табличку с надписью «Последняя заправка на 200 миль».
