Идея проехать от Атлантического до Тихого океана на одной заправке звучит как научная фантастика. Но это перестает быть фантастикой, если посмотреть, что строит компания Aptera Motors. С тех пор как Николаус Отто построил первый бензиновый двигатель в 1870-х годах, а Рудольф Дизель представил свой дизайн с воспламенением от сжатия в 1890-х, мы постоянно пытались повысить эффективность. Прогресс был неравномерным.
Вопросы, связанные с климатом, наконец-то заставляют действовать. Европейский союз продолжает ужесточать стандарты выбросов. Ультракомпактные автомобили, такие как Smart Car, MINI Cooper и Toyota iQ, набирают популярность благодаря своим крошечным габаритам и экономии энергии. В США также была политическая воля. Президент Джордж У. Буш подписал закон об энергии 19 декабря 2007 года. Он обязал автопроизводителей повысить средний показатель по отрасли до 35 миль на галлон к 2020 году.
Это цель. Но это не финишная черта.
Aptera Motors, частная компания из Сан-Диего, ставит более высокие цели. Они не просто пытаются соответствовать стандартам. Они пытаются их побить. Aptera — это трехколесный двухместный прототип, рассчитанный на 300 миль на галлон. Стив Фамбро и Крис Энтони основали компанию в 2006 году. У них не было традиционного опыта в автомобильной отрасли. Их резюме охватывало композитные материалы, биотехнологии, аэродинамику и финансы.
Это сочетание создало нечто необычное. Автомобиль выглядит как дельфин, скрещенный с вертолетом. Технически он классифицируется как мотоцикл. Эта юридическая лазейка имеет значение. Это означает, что первые серийные модели будут доступны только жителям Калифорнии. Если автомобиль будет хорошо продаваться, Aptera расширит продажи на национальном и международном уровнях.
Ранний прототип уже показал результат 230 миль на галлон. Это на 195 миль на галлон выше стандарта, установленного законом 2007 года. Инженерам еще есть над чем работать. Они ожидают, что автомобиль будет готов для калифорнийцев в конце 2008 года.
Но есть вопросы. Как быстро он на самом деле едет? Что произойдет, если вы столкнетесь с чем-то? Поскольку это «мотоцикл», где находится защитная клетка?
Характеристики Aptera
Aptera — это не просто концепт. Это тщательно спроектированный ответ на требование в 35 миль на галлон. Дизайн ставит аэродинамику на первое место.
Силовая установка
Aptera не делает ставку на одну технологию. Они создают гибридную систему, которая максимизирует рекуперацию энергии.
- Электрический привод: Основное движение обеспечивается электромоторами. Это гарантирует нулевые выбросы при городской езде.
- Генератор-удалитель (Range Extender): Небольшой двигатель внутреннего сгорания действует как генератор. Он заряжает аккумуляторный пакет во время движения. Он не вращает колеса напрямую.
- Солнечная зарядка: Кузовные панели интегрированы с солнечными элементами. Это добавляет мили без необходимости подключать кабель.
Производительность
Целевой показатель — 300 миль на галлон. Прототип достиг 230 миль на галлон.
| Метрика | Цель | Результат прототипа |
|---|---|---|
| Расход топлива | 300 миль/галлон | 230 миль/галлон |
| Пассажиры | 2 | 2 |
| Колеса | 3 | 3 |
| Классификация | Мотоцикл | Мотоцикл |
Дизайн и безопасность
Форма каплевидная. Это значительно снижает коэффициент аэродинамического сопротивления. Низкий центр тяжести улучшает управляемость. Но классификация как мотоцикла вызывает опасения по поводу безопасности.
«Если Aptera будет хорошо продаваться, AC надеется предложить свой автомобиль на национальном и международном рынках.»
Компания полагается на бдительность водителя. Здесь нет
Вы хотите узнать, как Aptera выжимает такую абсурдно высокую топливную экономичность. Ответ кроется не в одном факторе. Это сочетание нескольких элементов, но реальным суперспособом Aptera Motors являются композитные материалы.
Люди часто используют это слово в инженерных кругах, но что оно на самом деле означает? И почему это важно для вашего гаража?
Композитный материал объединяет два или более различных вещества. Они не сливаются в новое химическое соединение. Вместо этого они сосуществуют, используя свои индивидуальные преимущества. В результате получается материал, который прочнее, легче и легче поддается формовке, чем любой из его компонентов по отдельности.
Природа делает это постоянно. Дерево — это композит. Целлюлозные волокна обеспечивают прочность на растяжение. Лигнин действует как связующее вещество. Материал легкий, но прочный. Бетон — еще один пример. Каменные заполнители, смешанные с цементом, создают прочную плиту.
Автомобильная и аэрокосмическая отрасли полагаются на эти материалы для повышения производительности. Карбоновые композиты являются стандартом в высококлассных спортивных автомобилях. Вспомните Aston Martin Rapide или Lamborghini Reventon. Сокращение веса напрямую влияет на скорость и управляемость. Стеклопластик предлагает невероятную прочность для лодок, самолетов и даже для теплоизоляции домов.
Aptera не просто купила готовое углеродное волокно. Они разработали собственный запатентованный метод: панельное автоматизированное композитное строительство (PAC2). Этот процесс формирует кузов в виде характерной формы слезы.
«Aptera использует свой собственный запатентованный процесс под названием ‘панельное автоматизированное композитное строительство (PAC2)’ для дизайна кузова, что придает автомобилю его уникальную аэродинамическую форму.»
Аэродинамика — это не только вопрос внешнего вида. Это вопрос выживания на высоких скоростях.
Изначально планировалось использовать дизельный двигатель. Это не сработало. Калифорнийские тесты на выбросы notoriously строгие. Если уменьшить дизельный двигатель настолько, чтобы он поместился в этот габарит, вы не пройдете тест. Поэтому команда изменила курс.
Теперь это либо чисто электрическая трансмиссия, либо подключаемый гибрид.
Максимальная скорость сертифицирована выше 85 миль в час. Ожидайте электронного ограничителя на 95 миль в час. Почему бы не остановиться на этом?
Легкие автомобили испытывают проблемы со стабильностью на высоких скоростях. Сопротивление воздуха становится доминирующей силой. Речь идет не о лошадиных силах. Речь идет о физике.
Представьте, что вы бросаете легкий бумажный самолетик. Вы толкаете его сильно. Он быстро летит вперед. Затем он начинает вилять. Воздух захватывает его. Он отклоняется от курса.
То же самое происходит с легким автомобилем на скоростях по шоссе. Без тщательного проектирования поток воздуха дестабилизирует шасси. Форма Aptera управляет этим потоком воздуха. Ограничение скорости — это буфер безопасности, а не ограничение производительности.
Но ограничение скорости — не единственный ход.
Безопасность Aptera
Как конфигурация «лягушонок» решает проблему риска опрокидывания у трехколесных транспортных средств
Классификация мотоциклов обычно вызывает немедленное беспокойство. Она подразумевает два колеса, отсутствие защитного кузова и высокую вероятность оказаться на асфальте. Компания Aptera Motors столкнулась именно с этим препятствием. Создав трехколесное транспортное средство, она изначально попала в правовую категорию, которая несет на себе клеймо нестабильности. Страх не беспочвенен. История изобилует попытками создания дельта-конфигураций, которые переворачивались при первом же резком повороте.
Дельта-конфигурация предполагает наличие одного колеса спереди и двух сзади. Она выглядит устойчивой, пока в игру не вмешивается физика. У каждого движущегося объекта есть вектор скорости. Если двигаться прямо на север, вектор указывает на север. При повороте влево вектор смещается. Если это смещение выходит слишком далеко за пределы базы колес, крутящий момент переворачивает транспортное средство. Автомобиль дельта-типа широк сзади, но узок спереди. Это балансирование, которое терпит неудачу под действием боковых перегрузок.
Aptera выбрала конфигурацию «лягушонок». Два колеса спереди. Одно сзади.
Эта геометрия заставляет вектор скорости оставаться зажатым между двумя передними шинами. Распределение веса естественным образом удерживает центр тяжести низким и центрированным. Переворот? Маловероятно. Геометрия этому сопротивляется. Добавьте к этому низкий центр тяжести и агрессивную систему контроля тяги, и риск опрокидывания исчезает. Гоночные автомобили используют низкий центр тяжести по той же причине: чтобы преодолевать боковые силы в поворотах на высокой скорости. Внедорожники имеют высокий клиренс и легко переворачиваются. Aptera имеет низкий центр тяжести и уверенно держится на дороге.
Краш-тесты подтвердили теорию. Транспортное средство превысило требования к прочности как при фронтальных столкновениях, так и при опрокидываниях. Передняя защитная клетка напрямую вдохновлена гоночными автомобилями Формулы-1. Эти машины развивают скорость 200 миль в час. Им нужны конструкции, которые не сминаются в сторону кокпита. Рама Aptera заимствует эту логику. Это не просто солнечный городской модуль. Это конструкция, созданная для выживания в условиях высоких энергетических воздействий.
Система Aptera Eyes Forward
Защитная клетка сохраняет вашу целостность. Система Eyes Forward предотвращает столкновение с этой клеткой.
Этот комплекс датчиков и камер предназначен не только для удержания в полосе. Это проактивный слой защиты. Система контролирует дорогу впереди с помощью различных входных данных лидаров и радаров. Она анализирует паттерны движения транспорта. Обнаруживает пешеходов. Предвосхищает включение стоп-сигналов автомобиля впереди, еще до того, как вы их увидите.
Традиционные функции ADAS реагируют. Eyes Forward предсказывает.
Аппаратное обеспечение скрыто за аэродинамическим остеклением. Никаких громоздких бамперов. Никаких выступающих датчиков, создающих сопротивление воздуха. Камеры установлены заподлицо. Лидар встроен. Это сохраняет коэффициент аэродинамического сопротивления транспортного средства, обеспечивая при этом круговой обзор.
В ходе тестирования система значительно сократила количество резких торможений. Она плавно регулирует скорость. Она предупреждает водителя заранее. Она берет на себя управление рулем, когда отклонения от полосы незначительны, но опасны. Для транспортного средства, которое ставит во главу угла эффективность, расстояние торможения имеет значение. Меньше резких торможений означает меньше потерь энергии. Это также означает меньший износ шин.
Ключевое значение имеет интеграция. Большинство электромобилей устанавливают функции автономного вождения как второстепенную опцию. Система Eyes Forward вплетена в саму архитектуру транспортного средства. Она напрямую взаимодействует с контроллерами двигателей. Она связывается с системой управления батареей. Когда она принимает решение замедлиться, сначала подключаются рекуперативные тормоза. Трение тормозов включается
Безопасность благодаря обзору
Кузов выполняет лишь половину работы, когда речь идет о вашей безопасности. Компания Aptera Motors делает большую ставку на свою систему обзора «Eyes Forward» («Взгляд вперед»). Видеодисплей расположен прямо перед водителем. Он обеспечивает обзор на 180 градусов назад от автомобиля. Это не просто маркетинговый ход. Каплеобразная форма Aptera полностью перекрывает заднее окно. Вы не можете видеть то, что находится позади, собственными глазами. Кадер с камеры является обязательным для базового вождения.
GPS-модуль на центральной консоли добавляет еще один уровень уверенности. Он показывает, где вы находитесь. По крайней мере, вы случайно не съедете с обрыва.
Практичность превыше традиций
Это концепция «два плюс один». Двое взрослых комфортно размещаются спереди. Третье съемное сиденье расположено сзади для младенцев. Уберите это сиденье, и у вас появится грузовое пространство. Aptera утверждает, что может вместить 15 пакетов с продуктами. Это неплохой показатель для автомобиля таких габаритов.
Езда по побережью Калифорнии не требует шлема. Возможно, вы ожидаете его наличия. Aptera классифицируется как мотоцикл. Но это закрытый мотоцикл. Вам не нужны права мотоциклиста. Вам не требуется защитная экипировка для головы. Эта классификация фактически помогает жителям Калифорнии. Они могут использовать полосы для автомобилей с несколькими пассажирами (HOV). Даже если внутри находится только один человек.
Более широкий контекст
Интересно, что еще есть на рынке? Ландшафт альтернативных автомобилей быстро меняется. Перейдите по ссылкам на следующей странице, чтобы увидеть, как другие производители решают вопросы эффективности и безопасности.
