Самые быстрые электромобили

В 1994 году в США прошли первые соревнования новой серии Formula Lightning. По сути это были просто студенческие гонки на электромобилях, в которых участвовали одноместные электрические гоночные автомобили с открытыми колесами. Любая университетская команда могла купить стандартную раму и создать на ее основе свой собственный оригинальный гоночный электромобиль. Машина Университета Огайо под названием Smokin' Buckeye, «Дымящийся каштан» (Buckeye — конский каштан, символ и неофициальное прозвище штата Огайо, «каштанами» также называют жителей этого штата) побеждала более чем в половине заездов, поэтому в 2000 году команда просто перестала участвовать в гонках (через четыре года и сами гонки прекратили свое существование). Для студентов Огайо нашелся вызов посерьезнее.

15 000 лет назад территорию штата Юта и еще нескольких соседних покрывало огромное озеро. С тех пор оно сильно уменьшилось и сегодня занимает всего 120 км². Это соляное озеро Бонневиль. Зимой на его поверхности образуется слой воды толщиной 10−20 см, которая летом высыхает, и озеро превращается в ослепительно-белую равнину. Толщина солевого слоя в центральной части достигает 1,5 м, а по краям — всего несколько сантиметров, под которыми лежит слой грязи.

С 1896 года озеро служит природным скоростным полигоном, здесь ставят и бьют все новые рекорды скорости. Каждый год в августе здесь проводится «неделя скорости». Более 500 команд со всего мира привозят сюда аппараты самых различных конструкций — от «бешеных табуреток» до «ракет на колесах».

Поэтому студенты Университета Огайо, покинув серию Formula Lightning, недолго ломали голову, что им делать дальше с накопленным опытом конструирования электромобилей и неуемным энтузиазмом. После нескольких мозговых штурмов они приняли решение построить автомобиль, который преодолеет на Бонневиле планку в 400 км/ч. Два года ушло на разработку и создание болида Buckeye Bullet 1 («Пуля из Огайо»), который в 2002 году впервые совершил несколько заездов на Бонневиле. А еще через два года первая «пуля» попала в цель, установив национальный рекорд скорости для электромобилей на аккумуляторах — 506,875 км/ч. Это был первый в мире электромобиль, преодолевший рубеж 500 км/ч. Buckeye Bullet 1 также принадлежит международный рекорд скорости 437,318 км/ч, хотя он и не был зарегистрирован FIA.

Конструкция Buckeye Bullet 1 вполне соответствовала высоким стандартам автогонок: стальная рама с углепластиковым обтекателем и панелями из сотовых материалов, пятискоростная КПП, независимая подвеска, два тормозных парашюта (помимо обычных тормозов). Снаряженная масса машины составляла 1800 кг, половина которых приходилась на долю никель-металлгидридных аккумуляторов.

В 2005 году команда приступила к созданию еще более быстрого болида. Вторую версию Buckeye Bullet 2.0 сделали относительно быстро: в декабре 2006 года из хром-молибденовой стали начали варить раму, а уже в августе 2007-го 11-метровая машина вышла на старт на трассе Бонневиля. С первой версией его роднил разве что тот же самый двигатель — 700-сильный асинхронный электромотор переменного тока, изготовленный специально для этого проекта. А вот источник питания решили поменять, установив вместо аккумуляторов водородно-кислородные топливные элементы компании Ballard Power Systems. Применение топливных элементов породило проблему: основным продуктом реакции была вода, но при работе выделялось большое количество тепла. Установка радиаторов привела бы к серьезному ухудшению аэродинамических качеств машины, поэтому конструкторам пришлось поломать голову. «В итоге, — вспоминает главный инженер проекта Кэри Борк, — мы использовали для охлаждения топливных элементов емкость со льдом. Это было надежно и безопасно, а кроме того, дешево и доступно. Мы просто покупали лед в ближайшем магазине». Пилот болида располагался в капсуле, которую инженеры прозвали «ванной», — специальной емкости из алюминия, углепластика и сотовых материалов.

За два года машина установила несколько промежуточных рекордов для водородных автомобилей, но главные старты состоялись в 2009 году. 23 сентября BB2 впервые преодолела символический рубеж в 300 миль в час, но... средняя скорость на зачетной миле составила всего 299,9 мили в час. Следующие дни команда работала почти круглосуточно, настраивая инвертор (силовую электронную систему питания электромотора) и тестируя болид. Наконец, 25 сентября 2009 года BB2 установил официальный международный рекорд скорости для электромобилей с водородными топливными элементами — 302,877 мили в час (487,433 км/ч), причем максимальная скорость во время заездов составила 495,67 км/ч.

Достижения студенческой команды произвели впечатление на многих опытных инженеров, и в 2009 году у команды появился спонсор и партнер — Venturi Automobiles из княжества Монако. Эта небольшая компания широко известна в узких автомобильных кругах. Начав в 1984 году с класса Gran Turismo, за первые 20 лет своего существования она построила более 700 автомобилей, а также участвовала в большом количестве соревнований (иногда побеждая Ferrari и Porsche). В XXI веке Venturi стала разрабатывать электромобили — от гоночных болидов и комфортабельных люксовых седанов до городских малюток, гусеничных вездеходов для исследователей Антарктиды и электрогрузовичков для почтовой службы Франции.

При поддержке Venturi команда решила вернуться от топливных элементов к батарейкам. Для решения поставленных задач лучше других подошли новые литий-ионные нанофосфатные аккумуляторы компании А123. «Удивительно, как быстро развиваются технологии, — говорит Кэри Борк, — за последние десять лет при той же массе аккумуляторов их энергоемкость выросла почти вдвое».

Работая вместе с Venturi, студенты всего за три месяца сделали усовершенствованную версию болида, Venturi Buckeye Bullet 2.5. С легкой руки компании Venturi машина получила историческое прозвище La Jamais Contente — в честь первого электромобиля, преодолевшего отметку в 100 км/ч. Основной задачей этой версии стала установка официального международного рекорда скорости FIA для электромобилей на аккумуляторах. Предыдущий рекорд был поставлен в 1999 году на машине White Lightning и составил 394,29 км/ч.

Рекордные заезды проходили на соляном озере Бонневиль на участке длиной 12 миль: пять из них уходят на разгон, затем идет «мерная миля», где происходит замер скорости, а остальные 5−6 машина тормозит.

Утром 23 августа 2010 года началась подготовка к установлению рекорда. В первом заезде в 11:25 на мерном участке пилот удержал скорость 466,7 км/ч. Начался отсчет положенных 60 минут. Машину подготовили ко второму заезду и зарядили аккумуляторы до 95% емкости (это занимает всего 10 минут). Во время второго заезда на четвертой миле произошел отказ инвертора из-за перегрузки по току, но после серии проверок техники пришли к заключению, что инвертор все-таки будет работать. Машина была готова стартовать в 15:00, но сильный ветер (80 км/ч) вынудил прекратить заезды. Отбой.

24 августа жара немного спала, но температура все равно достигала 40 °C. На первой скорости пилот разогнался до 250 км/ч, а на третьей (при 75% мощности) достиг 410 км/ч. Поскольку Buckeye Bullet 2.5 значительно легче, чем версия 2.0, у команды появились обоснованные надежды на установку нового рекорда. На выходе из зоны замера скорости машина показала результат 515 км/ч. А средний результат по двум заездам в течение одного часа, как этого требует FIA, получился 495,2 км/ч.

После финиша пилот Роджер Шроер сказал: «На этой машине скучно гонять. Она очень устойчивая, нажал на акселератор и держись за баранку. Никакой борьбы». Как рассказал «TechInsider» Кэри Борк, для инженеров эти слова стали высшей оценкой: «Это означает, что мы хорошо сделали наш болид».

Одна из причин создания промежуточной версии 2.5 состояла в том, что Университет Огайо и Venturi хотели испытать и обкатать узлы и системы, которые будут использоваться в следующем поколении — Buckeye Bullet3. Новый болид, нацеленный на преодоление планки в 400 миль в час (644 км/ч), станет итогом десятилетних исследований, и это будет аппарат, построенный полностью с нуля. Два электродвигателя, значительно более мощные, чем у предыдущих машин, и трансмиссия разрабатываются совместно с Venturi. Аэродинамика ВВ3 рассчитывается с применением самого современного программного обеспечения, используемого в авиации и космонавтике. Студенты создали программу-тренажер для симуляции поведения электромобиля в разных условиях. Компьютерное моделирование облегчает жизнь и позволяет сэкономить время и средства при создании прототипов (которые, впрочем, все равно придется строить, в том числе и масштабные модели для продувки в аэродинамической трубе). Так что с точки зрения аэродинамики, материаловедения, источника питания, электродвигателя и трансмиссии Venturi Buckeye Bullet 3 будет иметь очень мало общего с рекордным электромобилем Дженатци 1899 года. Одинаковым останется лишь название, отражающее девиз разработчиков — La Jamais Contente, «Никогда не успокаиваться».