Вокруг света за 8 часов: тесты

«Работая над большими линейками продукции, я получил отличное представление о чудовищной логистической сложности выездных тестов, — говорит доктор Клаус Драгер, член правления BMW AG, специалист по развитию. — В Намибию, шведский Арьеплог или Долину Смерти в Штатах мы привозили не только людей и автомобили, но и горы инструментов, запчастей и измерительного оборудования. Тесты могли длиться неделями. В таких экстремальных условиях романтические мечты о работе тест-пилота испарялись, как капля воды в пустыне».

Исследовательский центр окружающей среды (Environmental Test Center) позволяет точно воссоздать климатические условия самых удаленных частей света под одной крышей. В лаборатории можно проводить полноценные дорожные тесты, в которых реализуются не только погодные условия, но и нагрузки на автомобиль. Исключение составляют лишь испытания, связанные с экстремальным вождением, в которых важны вертикальные и боковые ускорения, рулевое управление и боковой ветер.

При всей романтике реальных тестов испытания в ETC не только облегчают жизнь разработчикам, но и дают им принципиально новые возможности. Подавляющее большинство тест-драйвов проводится в период с ноября по февраль, а также в июне-июле. В межсезонье климатические условия недостаточно экстремальны даже в самых суровых районах планеты, и исследователям приходится по несколько месяцев ждать погоды. Стоит ли говорить, что капризы природы в любой момент могут поставить крест на уже подготовленном тест-драйве.

В ETC прототип может пройти и пекло Сахары, и холод Лапландии. Его даже не придется защищать камуфляжем от вездесущих папарацци. ETC расположен в непосредственной близости от центра разработок BMW в Мюнхене. Исследователи могут мгновенно получать необходимые детали и вносить изменения в конструкцию автомобиля на лету. ETC не может полностью заменить реальные тест-драйвы, но, сводя их необходимость к минимуму, существенно ускоряет процесс разработки новых моделей.

Исследовательский центр включает в себя пять основных лабораторий. Это три аэродинамических тоннеля — климатический, термический и окружающей среды, — а также высотная и холодильная камеры. Аэродинамические тоннели имеют одинаковую конструкцию и архитектуру помещений, схожий набор оборудования. Многие климатические испытания можно с равным успехом провести в любом из них. Однако каждый тоннель имеет особенности, которые делают его пригодным для проведения ряда специфических экстремальных тестов.

Все три аэродинамических тоннеля построены по вертикальной схеме: вентилятор располагается прямо над тестовой камерой. Такая конфигурация позволяет компактно расположить сразу несколько тоннелей в одном здании.

Важнейшее отличие тоннелей ETC от обычной аэродинамической трубы — динамика вентилятора. В камерах ETC имитируется движение автомобиля, в том числе стремительные разгоны и экстренные торможения. Чтобы обеспечить скорость воздушного потока, точно соответствующую режиму движения, вентилятор должен ускоряться и замедляться практически мгновенно. Для борьбы с инерцией инженерам BMW пришлось изготовить лопатки турбин из чрезвычайно легких и прочных материалов.

Помимо вентилятора в воздуховоде располагается мощный теплообменник, способный изменять температуру проходящего сквозь него воздуха. На пути от вентилятора к автомобилю также расположились регулятор влажности, выпрямитель воздушного потока (он напоминает решетку и устраняет турбулентность от вентилятора) и жалюзи, полностью перекрывающие поток для имитации движения за грузовиком.

Автомобиль в тестовой камере действительно едет, разгоняется и тормозит. Четыре цилиндрических ролика под колесами не только позволяют колесам вращаться, но и имитируют сопротивление качению в соответствии с условиями и режимом движения. Нагрузка на роликах полностью учитывает сопротивление качению (зависит от типа имитируемого дорожного покрытия), сопротивление воздуха (зависит от скорости), уклон дороги (ролики могут разгонять колеса, имитируя езду с горы) и даже наличие виртуального прицепа.

Мощность и точность работы роликов не может не удивлять. К примеру, для имитации экстренного торможения со 100 км/ч до полной остановки мощность их двигателей изменяется каждые 50 мс. Максимальная мощность каждого ролика 1,4 МВт позволяет тестировать автомобили с любым типом привода мощностью свыше 900 л.с. Создавая нагрузку автомобилю, ролики вырабатывают электроэнергию, которая используется для работы ETC.

Удерживаемый на месте металлическими штангами автомобиль с ревущим двигателем и бешено вращающимися колесами напоминает свирепого зверя с закрытыми глазами, который искренне верит в то, что несется на полной скорости. Действительно, трансмиссия машины испытывает реальные нагрузки, система охлаждения обдувается воздухом — а на экране компьютера в аппаратной маленькая точка движется вдоль маршрута, отмеченного на реальной карте Африки.

Описанный выше принцип действия относится ко всем трем аэродинамическим тоннелям ETC. Наиболее специализированный из них — термический тоннель — приближает автомобиль к пределу температурной выживаемости. Диапазон здесь самый узкий (всего 20−45 градусов), зато вентилятор — самый быстрый: автомобиль в камере может «разгоняться» до 280 км/ч.

Самый суровый тест в термической камере имитирует ситуацию, когда вы несетесь по автобану с максимальной скоростью, доводите автомобиль до предела возможностей, а затем упираетесь в мертвую пробку. При этом производительность системы охлаждения резко падает за счет прекращения циркуляции воздуха, при этом двигатель все еще раскален до предела.

Климатический тоннель — это местный Нюрбургринг. В том смысле, что именно он позволяет имитировать поездку по знаменитой Северной петле. Вентилятор в климатическом тоннеле не столь быстр, как в термическом, — его максимальная скорость всего 250 км/ч. Зато его легкая карбоновая крыльчатка настолько динамична, что позволяет имитировать разгон BMW M5 с педалью в пол.

В климатическом тоннеле доступны отрицательные температуры до -10°С. Гигантский солярий под потолком имитирует солнечную радиацию мощностью до 1200 Вт на квадратный метр. Солнце не просто включается или выключается — здесь бывают сумерки, рассветы и закаты.

В климатическом тоннеле тестируется прежде всего стабильность работы систем охлаждения двигателя и климат-контроля. Здесь автомобили проезжают многокилометровые маршруты, сочетающие в себе самые разные режимы движения: автобаны, серпантины, городские пробки.

Наиболее универсальная тестовая камера — Environmental Test Tunnel — может похвастаться самым широким диапазоном температуры и влажности (от -20 до +55°С, 5−90%), а главное, самой скверной погодой. В воздуховоде аэродинамической трубы установлена снежная пушка, как на горнолыжных курортах. Когда мы вошли в камеру, человек с лопатой как раз разгребал сугробы вокруг BMW 7-й серии и травил байки о том, как он с коллегами играет в снежки на работе. Специальные сопла по краям воздуховода распыляют воду: это источник дождя.

Здесь моделируются самые сложные дорожные ситуации. К примеру, при движении на высокой скорости снег залепляет воздухозаборники в переднем бампере и нарушает циркуляцию воздуха через радиатор. Это может привести к перегреву системы охлаждения и собственно двигателя.

Тоннель позволяет оценить распределение воды по остеклению в дождливую погоду. При правильно продуманной аэродинамике боковые стекла на скорости остаются практически сухими даже в сильный дождь.

Высотная камера — это вершина всего ETC во всех смыслах слова. Она значительно меньше остальных, однако конструктивно повторяет климатические тоннели. Вентилятор и ролики позволяют имитировать движение со скоростью до 250 км/ч, температурный диапазон простирается от-30 до +45°С, солярий имитирует солнце.

Однако главная особенность Altitude Chamber — способность к изменению давления в камере. Толстые стены и герметичные двери тестовой зоны вызывают стойкие ассоциации с подводной лодкой. Вентилятор откачивает воздух из камеры, снижая давление до 0,62 атм, что соответствует высоте 4200 м над уровнем моря.

Высотные тесты крайне важны для двигателя: разреженный горный воздух содержит меньше кислорода и требует иного состава топливовоздушной смеси, нежели на уровне моря. Горные испытания имеют критическое значение для моторов с турбонаддувом: чтобы сохранить мощность двигателя, скорость вращения турбины должна увеличиваться по мере подъема, позволяя закачивать в автомобиль больше воздуха. Однако давление наддува и скорость вращения крыльчатки не должны превысить конструктивный предел узла.

Тесты в холодильной камере не требуют высокоточного воздушного потока, поэтому ветрового туннеля здесь нет. Вентилятор служит только для охлаждения двигателя. Здесь автомобиль подвергается обледенению при температуре -20°С. Тестируются прежде всего климатические системы и разморозка стекол. Специальные камеры безотрывно следят за тем, как на полностью замороженном ветровом стекле разрастается теплое пятно. Специалистам нет нужды наблюдать за этим длительным процессом: компьютер автоматически строит график разморозки.

Важнейшая часть инфраструктуры ETC — подготовительные камеры. Это крохотные помещения, в которых автомобиль доводится до нужной температуры перед тестом. Глубокое «промораживание» машины порой занимает до восьми часов. В камере поддерживается нулевая влажность — иначе автомобиль покрылся бы инеем. Суть концепции подготовительных камер — обеспечить постоянную работу тестовых тоннелей, вместо того чтобы вести в них подготовительные работы. Всего на ETC есть восемь мест для охлаждения и десять — для согревания машин.

Безусловно, исследования в ETC не способны заменить реальный тест-драйв. Комплекс хорош для испытания систем охлаждения, климатических систем, электроники, однако он не может дать реалистичную нагрузку на подвеску, трансмиссию, ходовую часть автомобиля — все те системы, которые имеют дело с центробежной силой в поворотах, неровностями дороги, вертикальными и поперечными ускорениями. Все они нуждаются во всеобъемлющем тестировании, в том числе и в экстремальных климатических условиях.

Однако, даже оставив за скобками вопросы экономии и логистики, нужно признать: благодаря ETC автомобили подойдут к реальным испытаниям более подготовленными, а значит, тесты пройдут эффективнее, а покупатели получат предельно надежный автомобиль в максимально короткий срок.