Студенты, гибриды и будущее: Гоночный прототип МАДИ

В России такого не было. Поэтому, узнав, что команда Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ) построила гибрид и вывезла его на соревнования в США, я порадовался за ребят и предложил встретиться.

Команда третьего набора

«Все по-взрослому», — улыбаюсь я про себя, когда студенты МАДИ встречают меня в своем КБ. Небольшая комната на десятом этаже нового корпуса института напоминает скромный офис небольшой компании — столы, компьютеры, папки с документами... Здесь команда Students Engineering Group MADI Hybrid пребывает уже полтора года.

Студенты первыми в стране построили конкурсный гибрид, но их команда возникла не на пустом месте. Согласно рассказам ребят, в 2005 году преподаватель МАДИ Сергей Викторович Сафроненков по приглашению друга побывал в Великобритании, на студенческом состязании в классе Formula Student. Он поразился масштабу мероприятия, насладился духом студенческого соревнования, пообщался с коллегами из других вузов и по возвращении в Москву предложил руководству МАДИ организовать собственную инженерную команду. На следующий год первая в России студенческая команда выкатила на немецкий конкурс Formula Student свою первую «формулу», а год спустя команда представила новый, заметно улучшенный автомобиль. Ребята, с которыми я общаюсь, — команда третьего набора. В 2008 году при поддержке кафедры «Электротехника и электрооборудование» студенты начали работать над проектом гибрида для участия в новом студенческом соревновании Formula Hybrid.

Сперва все выглядело просто. По задумке организаторов, студентам надо было лишь переделать имевшийся в их распоряжении болид класса Formula Student в гибрид. Однако проработка проекта показала, что по конструкции и компоновке гибрид сильно отличается от классического болида. В итоге студенты МАДИ, как и большинство их конкурентов, решили стоить машину с чистого листа. Процесс работы над проектом начался с математического моделирования. На его основе определяются главные параметры автомобиля, его силовой установки. Дальше надо проектировать конструкцию, выбирать между различными техническими решениями — аккумуляторы или суперконденсаторы, электромотор постоянного тока или переменного?.. Каждое решение требует инженерной проработки. Команды должны обосновать конструкцию перед компетентным жюри — ведущими конструкторами крупнейших автомобильных концернов. Не менее важна экономическая составляющая. Студентам следует вообразить, будто некий заказчик объявил тендер на постройку тысячи гоночных машин. На международном форуме каждая команда стремится доказать, почему наиболее выгодно сотрудничать именно с ней.

Из-за ограниченности во времени и отсутствия опыта в деле создания гибридов команда МАДИ сделала ставку на простые, надежные решения. Строить гибрид решили на основе параллельной схемы. Трансмиссия машины напоминает схему автомобиля Toyota Prius, но в сильно упрощенном виде. Так, бензиновый мотор во время езды работает постоянно, на малой скорости и в режиме рекуперации ДВС переходит на холостые обороты, а колеса приводятся от электромотора. В других режимах включается муфта свободного хода, и мотор, работая с высоким КПД, передает крутящий момент на колеса. Это повышает эффективность работы бензинового двигателя.

Установленный на автомобиль электромотор постоянного тока не требует дополнительных инверторов и преобразователей и при этом более прост в управлении. Правда, разработка системы управления таким мотором оказалась непростой задачей: команда обратилась за помощью к молодым ученым из Института механики МГУ.

Химическим источником энергии на гибриде стали суперконденсаторы. «Удельное количество запасаемой энергии у суперконденсаторов ниже, чем у аккумуляторов, — обосновывает выбор Сергей Феофанов, капитан команды, — но они легко выдерживают высокие токи заряда-разряда (до 1500 А), что крайне важно при разгоне и на режиме рекуперации. Кроме того, суперконденсаторы на 90% состоят из перерабатываемого сырья — судьи обращают внимание на такие достоинства».

В том, что выбор конструкции гибрида был удачен, студенты убедились на своем первом международном соревновании в Италии в октябре 2008 года. На конкурсе, где оценивались технические проекты и бизнес-презентации, студенты МАДИ завоевали первое место. Позади остались пять команд из Бельгии, Испании, Швейцарии и Италии.

Но главным конкурсом был американский. Он ежегодно проводится в начале мая на гоночном треке штата Нью-Гемпшир. Чем меньше дней оставалось до конкурса, тем активней становилась жизнь членов команды — в институт приходили утром, а возвращались домой ночью. На этом этапе проект оставили студенты, которые воспринимали его как забаву, — в команде остались самые упорные.

В практике студенческих соревнований администрация университетов не полностью финансирует проекты. Примерно половину необходимой для постройки автомобиля суммы студенты должны найти сами, смолоду привыкая к мысли, что для успеха дела недостаточно быть гениальными инженерами, надо еще быть хорошими менеджерами, уметь приложить к делу маркетинговый подход.

В России, где о знаменитом в мире студенческом конкурсе мало кто знает, собрать необходимую сумму оказалось непросто. Чтобы все получилось, многие детали приходилось покупать на свои деньги, залезать в долги. Но престижность института в автомобильной индустрии работала на ребят. Компания Yamaha Motor предложила студентам скутер под разборку — от него гибридный автомобиль получил бензиновый мотор и вариатор, фирма «ЭСМА» из города Троицк предоставила команде значительную скидку на покупку суперконденсаторов, команду поддержал десяток спонсоров.

В апреле гибрид МАДИ, названный Dragonfly («Стрекоза»), был готов. Внешне машина, конечно, не шедевр. Причина, видимо, в том, что специалистов по автомобильному дизайну в МАДИ не готовят. Но зато многими техническими и технологическими решениями студенты могут по праву гордиться: это шаг вперед по сравнению с их предшественниками.

Когда началась подготовка к вылету, выяснилось, что отправка машины на соревнование не менее сложная задача, чем ее изготовление. В справочнике, в соответствии с которым таможня присваивает номер каждому виду перевозимой через границу продукции, не нашлось кода на ходовой макет. Это и не автомобиль — в ГИБДД не зарегистрируешь, и не модель — человек может ездить на нем с приличной скоростью. Но студенты были настойчивы, и таможенники в конце концов пошли им на встречу.

Уже в США студенты узнали, что они единственная команда с другого материка, которая смогла привезти свой ходовой макет. Командам из Швейцарии, Китая и Индии справиться с той же таможенной проблемой не удалось.

Соревнование Formula Hybrid проводится три дня: первый день — теоретический, студенты защищают технические проекты и бизнес-презентации. Второй посвящен ходовым испытаниям моделей, и наконец, в третий день проводится главное соревнование — endurance event («испытание на выносливость»). В ходе его пилоты должны проехать 22 км. При этом учитываются как средняя скорость, так и топливная экономичность.

В первый день россияне получили восьмое место среди 32 команд — высокий результат для команды-новичка. Но на соревнования второго и третьего дня выйти, к сожалению, не удалось. Почему-то сломался стартер, и завести бензиновый двигатель оказалось невозможно. Кроме того, из-за таможенных формальностей не удалось захватить с собой специализированный инструмент для блокировки муфты и надевания ремня вариатора. Студенты не сдавались, пытаясь сделать инструмент своими силами, но починить автомобиль вовремя не удалось. В итоге — только 14-е место из 32, — первые среди команд, столкнувшихся с техническими проблемами.

В этом году команду покинут ребята, окончившие институт, но оставшиеся в строю настроены оптимистически. За время работы над проектом они набрались опыта и знаний и теперь уверены, что новый автомобиль будет еще лучше.

По сравнению с зарубежными сверстниками ребятам приходится сложновато: им хочется, чтобы институт поддерживал их немного больше, хочется внимания со стороны автомобильных фирм. Ведь чтобы старательно и совершенно бесплатно отстаивать честь института, нужна какая-то мотивация. Тем не менее в других российских вузах тоже появляются свои инженерные команды, а это значит, что процесс запущен. Еще несколько лет, и профессия инженера может снова обрести былую популярность...

Видео к статье: ссылка