5 причин, почему автомобили ещё не летают

Этот пост написан пользователем Sports.ru, начать писать может каждый болельщик (сделать это можно здесь).

Бытует мнение, что современный уровень технологий позволяет инженеру соорудить любую самую невообразимую вундервафлю. Однако это не так. Этот пост о том, что загоняет широкую инженерную мысль в узкие рамки обыденности.

Перечень причин, ограничивающих нас, инженеров, приведён в порядке убывания очевидности для рядового читателя.

Деньги

Да, это прозаично, но всё упирается в деньги. Разработать и поставить на производство гражданский автомобиль стоит около 1,5 млрд $, подготовить болид для участия в WTCC 500 тыс. евро. А вот, к примеру, стоимости некоторых комплектующих болида Формулы-1:

В условиях тотальной нехватки денег инженерам зачастую просто не дают претворить в жизнь свои необычные перспективные разработки и исследования, предлагая ограничиваться более консервативными, но менее рискованными вариантами.

Регламенты и экология

Даже получив деньги, инженер не может полностью дать волю своей фантазии: в дело вступают ограничения в виде регламентов. В истории Формулы-1 полно примеров, как удачная разработка, на которую были потрачены усилия и время, тут же оказывалась под запретом (например, автомобиль-пылесос). Но не стоит думать, что в гражданской жизни ситуация обстоит как-то иначе: автомобиль должен удовлетворять очень большому количеству нормативных требований, в обеспечении выполнения которых можно закопаться (тут и обзорность, и параметры светового пучка фар, и безопасность при краш-тестах, и тормозной путь, и усилия на руле и педалях и многое другое).

Регламенты – это то, что гарантирует потребителю какой-то минимум качеств конечного изделия. Впрочем, в инженерной среде витает мысль, что регламенты придумываются и усложняются самими производителями, чтобы повысить цену входа на рынок для потенциальных конкурентов. Насколько это является правдой – судить вам.

Требования экологии частично изложены в регламентах (например, 100 кг топлива на гонку в формуле-1), но и кроме них инженерам настойчиво рекомендуют разрабатывать как можно более экологичную конструкцию: по максимуму ограничить содержание в ней вредных металлов (например, свинца и шестивалентного хрома), позаботиться о последующей переработке и дальнейшем вторичном использовании изделия.

Противоречивые требования потребителей

Выполнение требований регламентов – всего лишь необходимое, а не достаточное условие создания хорошего изделия. Регламенты оставляют широкий простор для творчества, и в этом просторе инженеру приходится метаться, пытаясь обеспечить зачастую противоречивые требования. Смотрите сами: форсировка двигателя спровоцирует снижение его ресурса и увеличение расхода топлива, установка антикрыла для повышения прижимной силы повысит лобовое сопротивление, хорошая плавность хода может аукнуться кренами в поворотах, а ремонтопригодность – повышением массы изделия.

Создавая идеальный автомобиль в чём-то одном, мы обязательно проиграем в другом.

Законы физики и механики

Какие бы лёгкие материалы мы не применяли, рычаги подвески всё равно должны сколько-то весить. Сколько бы мы не снижали трение в двигателе, его КПД всё равно будет значительно ниже 100%. И так во всём.

Кроме того, как это они очевидно, а штампуемые детали должны хорошо штамповаться (без трещин и разрывов материала), а литые – отливаться без возникновения усадочных раковин. Технологические ограничения накладывают серьёзные ограничения на конструкцию.

Отсутствие знаний во многих областях

Как это не прискорбно, но даже в начале XXI века в инженерных знаниях имеются немалые пробелы, которые в ближайшее время вряд ли можно будет восполнить. Для решения проблем в таких неизведанных областях технарям приходится полагаться на интуицию, какие-то неточные модели, эмпирические зависимости и натурные испытания. Вот несколько таких примеров для автомобилестроения:

• Аэродинамика. При всём прогрессе современных вычислительных средств самый надёжный метод работы над ней – работа в аэродинамической трубе.
• Свойства неметаллов. Если металлы изучены достаточно хорошо, то смоделировать поведение пластика, резины или композита иногда не представляется возможным.
• Взаимодействие колеса с дорогой. Какие-то зависимости и уравнения, конечно, существуют, но что на самом деле происходит в пятне контакта, никому не известно.

Ну и вопрос всем прочитавшим: