ТРАКТАТ о лосях, управляемости и законах физики.

Лось о четырех ногах, и тот спотыкается
(скандинавская народная мудрость)

На экране, установленном в небольшой затемненной аудитории, под хохот собравшихся со всего света автомобильных журналистов лосиха с маленьким лосенком пытались преодолеть расчищенную ледяную полосу. Их длинные голенастые ноги то и дело разъезжались, сохатые шмякались на лед и начинали неуклюже загребать копытами. А в глубине ледяной полосы стояли высокие лобастые автомобильчики и своими огромными каплевидными глазами-фарами взирали на злоключения тех, кто невольно стал символом их недавнего падения...
Но в отличие от парочки лосей, заснятых во время северных испытаний модернизированных автомобилей Mercedes-Benz А-класса, эти машинки теперь были обязаны крепко стоять на ногах. Именно для демонстрации высокой степени их активной безопасности здесь, на полигоне Миревал, что возле города Монпелье на южном побережье Франции, мерседесовцы и собрали автожурналистов. После просмотра всем было предложено самим поездить на доработанных автомобилях и убедиться в том, что А-класс больше не переворачивается.
Но сначала совершим краткий экскурс в дела недавно минувших дней — вспомним, как все начиналось.

ЧЕМ ВЫШЕ СИДИШЬ, ТЕМ БОЛЬНЕЕ ПАДАТЬ

С 1993 года автомобильный мир будоражила объявленная концерном Daimler-Benz новость: к серийному выпуску готовится совершенно необычный для фирмы субкомпактный переднеприводный автомобиль! И в августе прошлого года журналисты первыми сели за руль коротких минивэнчиков длиной всего 3,57 м со смелым нетрадиционным дизайном.

Пресса встретила машину тепло. В конструкции было множество интересных технических решений, особенно по части пассивной безопасности. Чтобы соблюсти свои высокие стандарты, мерседесовцы применили двойной высокий пол в качестве основного энергопоглощающего элемента кузова и наклоненный вперед на 58 градусов двигатель, который при фронтальном ударе уходит вниз под машину. При этом пассажиры оказались сидящими на 20 см выше, чем в обычных легковых автомобилях, что повлекло за собой повышение центра масс груженой машины. Вместе с тем мерседесовцы, стараясь сохранить традиционный комфорт при езде, сделали подвеску довольно мягкой и длинноходной. Поэтому большие крены кузова в поворотах и клевки при торможении, которые были отмечены еще при первом знакомстве с А-классом на дорогах Бельгии (см. АР № 15, 1997), вызвали скорее не удивление, а желание поскорее заполучить машину для более серьезного теста.

Машина дошла к нам только в ноябре. А до этого успел разразиться грандиозный ’лосиный’ скандал, о котором хорошо известно нашим постоянным читателям (см. АР № 21, 1997). Во время испытаний, проводимых шведским журналом Teknikens Warld, автомобиль А-класса на скорости 60 км/ч перевернулся на ровном сухом асфальте при выполнении маневра переставка. Скандинавские автожурналисты давно окрестили это испытание на управляемость лосиным тестом — дескать, оно имитирует объезд внезапно выскочившего на дорогу лося, что часто случается на дорогах Скандинавии. Это название вместе с фотографией перевернутой машины облетело во мгновение ока всю планету и приклеилось к А-классу как банный лист.
Наверное, случись такое с корейским или американским автомобилем, резонанс был бы не столь велик. Но А-класс находился в центре внимания как революционная модель известнейшего концерна, и поэтому развитие ситуации с его опрокидыванием смаковали все средства массовой информации.Но, как показал тест Авторевю, который мы провели на дорогах Подмосковья в ноябре (см. АР № 22, 1997), опасность крылась не только в возможности опрокидывания. Синий Mercedes A 140 при сбросе газа в скользком повороте вдруг резко уходил в занос на скорости, которая, казалось, была еще далека до предельной!

Шумиха затихла только к концу прошлого года, когда Mercedes официально объявил о временном прекращении продаж автомобилей для серьезной доработки.
И вот теперь нам предстояло вновь сесть за руль А-класса и проверить его поведение при экстремальном маневрировании.

Кстати, полигон на юге Франции был выбран неспроста — он принадлежит шинной фирме Goodyear, на чьи покрышки мерседесовцы совершенно необоснованно пытались свалить вину в первый момент скандала. А теперь огромные плакаты Goodyear словно твердили журналистам, что все обиды позади. И надо ли говорить, что все машины были обуты в покрышки Goodyear Eagle Touring NCT 3?

А-КЛАСС: ВЫПУСКНОЙ ЭКЗАМЕН СДАН!

На полигоне для нас приготовили пять маневров, которые надо было преодолеть с максимально возможной скоростью. Возле размеченной яркими конусами трассы каждого упражнения был разбит белый шатер, дежурили готовые отвечать на вопросы мерседесовские инженеры, а вооруженные рациями помощники — тоже немцы, а не французы с полигона! — поднимали сбитые журналистами вешки и сообщали им результаты заездов.
И началось. Слалом между конусами на сухом и на мокром асфальте. Экстренное торможение на мокром асфальте с одновременным объездным маневром.

Зигзаг на специальном очень скользком покрытии с последующим торможением ’в пол’. Скоростной пологий поворот с небольшой переставкой в конце. И, наконец, та самая злополучная ’лосиная’ переставка, которую надо откатать по сухому асфальту.

В оценках все были единодушны: поведение автомобилей А-класса здорово изменилось в лучшую сторону. Куда девались те глубокие крены кузова, заставляющие пассажиров испуганно хвататься за поручни? Но самое главное — пропала опасная склонность к внезапному заносу задней оси в быстром повороте. А ’лосиную’ переставку многие журналисты без труда преодолевали на скорости 70—75 км/ч, и у А-класса не было ни намека на отрыв колес от земли.

Не вывешивалось даже заднее! И нам лишь оставалось констатировать очевидный факт: Mercedes А-класса — это нормальный автомобиль, об управляемости которого теперь можно говорить только в спокойных тонах.
Но что стало с плавностью хода — не превратился ли А-класс в ’табуретку’? С ответом на этот вопрос мы подождем до тех пор, пока автомобиль не окажется в наших руках на российских дорогах. Но, во всяком случае, на гладком покрытии полигона в Монпелье подвеска вела себя весьма пристойно.

А сейчас нас мучал другой вопрос — что же произошло на самом деле? Почему и в чем ошиблись столь опытные конструкторы? Как могли проглядеть такой просчет инженеры-испытатели?

Конечно, были у нас и собственные соображения на этот счет. Но выслушать связанный с этим доклад профессора Берлинского Технического университета г-на Виллюмейта, который был специально приглашен мерседесовцами в Монпелье, было очень любопытно.

РУЛИТЬ НАДО МЕДЛЕННО И ПЕЧАЛЬНО

Начал профессор издалека — с рассказа о том, как водители ведут себя в критической ситуации на дороге. Надо сказать, что ездовой имитатор, построенный компанией Daimler-Benz специально для исследования вопросов управляемости, находится именно в Берлине. А с 1978 года мерседесовцы провели уже шесть серий работ по анализу водительского поведения, изучив реакции 150 человек. Так что Берлинский университет и Daimler-Benz в этих исследованиях сотрудничают довольно тесно.На основе статистического анализа ученые выяснили, что в критической ситуации, когда необходимо отвернуть от внезапно возникшего препятствия, 36 процентов водителей поступают совершенно инстинктивно — ударяют по тормозам и замирают, не поворачивая руль.

Большинство — 45 процентов — все же находят в себе силы оценить ситуацию и тормозить, одновременно пытаясь объехать препятствие. И только 19 процентов реагируют попыткой уклониться от препятствия объездным маневром, не трогая педаль тормоза, — как этого требует методика маневра ’переставка’.

Далее. ’Лосиная’ переставка в той конфигурации, что была использована скандинавскими журналистами, существенно короче той, что предусмотрена европейским стандартом DIN. Скорость автомобиля здесь ниже, но вращать руль нужно намного быстрее и на большие углы. А по мнению фирмы, никто из покупателей А-класса просто не умеет так рулить! ’Наша команда здесь, на полигоне, уже вторую неделю, и каждый день за руль машин садятся 50—60 журналистов, — поделился с нами один из мерседесовцев. — Мы ведем кое-какую статистику их стиля выполнения маневров.

Только пять процентов из них вращают руль достаточно быстро. И это в условиях полигона. А на дороге?’

К чему все это?
А к тому, что ’лосиная’ переставка представляется профессору и мерседесовцам абсолютно нереалистичным испытанием и поэтому не включена в программу тестовых маневров при разработке новых автомобилей Mercedes. ’Мы выполняли только те маневры, которые включены в программу исследования управляемости по стандарту DIN. После того, что произошло с А-классом, мы связались с инженерами других фирм — BMW, Peugeot. Никто не занимается такой короткой переставкой — ’лосиной’!’

В том, что реакция обычного водителя в критической ситуации отличается от поведения водителя-испытателя на полигоне, мы со специалистами фирмы Mercedes совершенно согласны и не раз говорили то же самое. В то, что ’лосиный тест’ действительно оказался для А-класса неожиданностью, действительно можно поверить. Но то, что в реальной жизни такие ситуации возникнуть могут, мы убеждены наверняка.
Но почему все-таки опрокинулся А-класс?

’ПЕРЕВЕРНУТЬ МОЖНО ЛЮБОЙ АВТОМОБИЛЬ!’

Для ответа профессор обратился к рисунку, схематично изображающему автомобиль в предельном повороте (1). И вот как его прокомментировал: ’На машину действует центробежная сила и заставляет ее крениться наружу поворота, выбирая с нагруженной стороны ход подвески на сжатие до упора. Центр масс автомобиля смещается в сторону линии наружных колес, и машина опрокинется тогда, когда он ее пересечет. Конструкторы рассчитывают автомобиль так, чтобы в предельном повороте на сухом асфальте, когда сила сцепления внешних более нагруженных колес с дорогой достигает максимума, этого бы не произошло’.

Тут картинка сменилась (2), и профессор продолжил: ’Но в случае с преодолением машиной переставки или слалома, то есть змейки между вешками, ситуация меняется. При быстрой перекладке руля к статической нагрузке внешних колес теперь добавляется динамический довесок — дает себя знать момент инерции кренящегося кузова. А ведь кузов, который раскачивается вправо-влево на пружинах подвески, представляет собой не что иное, как колебательную систему с некоторой собственной частотой колебаний! И если крутить руль в таком темпе, что крены кузова совпадут с этой частотой, то возникнет резонанс — явление, которое, к примеру, помогает раскачивать обычные качели. Повороты руля здесь можно сравнить с толчками по качелям, которые происходят точно в фазе колебаний и каждый раз заметно усиливают их амплитуду. А если толкнуть качели с той же силой, но чуть раньше, то колебание, наоборот, ослабнет.

В нашем случае резонанс приводит к тому, что моментальная нагрузка на наружных колесах и угол крена очень сильно возрастают. И автомобиль может оторвать от земли оба внутренних колеса и запросто опрокинуться! Так что для опытного испытателя не составит труда найти эту резонансную частоту, раскачать и опрокинуть практически любой автомобиль.

Помнится, мы с коллегами по университету использовали этот эффект еще лет 25 назад, чтобы переворачивать тяжеленные американские седаны. Но что это говорит об активной безопасности данного автомобиля? Абсолютно ничего — ведь обычный водитель в реальной жизненной ситуации сделать этого не сможет!

Именно ’эффект качелей’ и был виной опрокидывания А-класса на так называемой ’лосиной’ переставке. Изменение характеристик пружин и амортизаторов может уменьшить риск опрокидывания при этом совершенно нереалистичном маневре. Но неизбежно пострадает плавность хода. И конструкторы всегда выбирают, чем жертвовать — комфортом при езде в реальных условиях или невозможностью опрокидывания при экстремальных испытаниях...’Таково было мнение профессора Виллюмейта.

ВСЕ НЕ ТАК ПРОСТО

Позволим себе вступить с профессором в полемику. Во-первых, нельзя пренебрегать опасностью такой страшной вещи, как опрокидывание — даже если вероятность этого очень мала. Ведь среди дорожных ситуаций по закону подлости всегда может найтись самая неудачная комбинация.

Во-вторых, по нашему мнению, в реальности опрокинуть резонансной раскачкой можно не любой, а лишь автомобиль с неудачно сконструированной или неисправной подвеской (недаром профессор упомянул именно валкие американские дредноуты!). Ведь задача конструктора состоит еще и в том, чтобы вывести частоту резонанса в область, недосягаемую ни при каких обстоятельствах — например, выбрать сцепные свойства шин таким образом, чтобы машина на сухом асфальте раньше срывалась в боковое скольжение. Это снизит максимальную скорость выполнения экстремальных маневров, но не позволит перекладывать машину влево-вправо достаточно быстро для того, чтобы войти в резонанс.А потом, даже попав в резонанс, большинство автомобилей не вывешивают в воздух оба разгруженных колеса, не говоря уж об опрокидывании. А заставить их вытворять и то, и другое можно, только выбрав неудачное сочетание длинного хода подвесок, малой жесткости пружин, амортизаторов и стабилизаторов поперечной устойчивости — с узкой колеей и высоким центром масс.

Теперь картина происшедшего выглядит совершенно ясной. Основной причиной конструкторского промаха стало желание добиться выдающейся плавности хода. (’Мы хотели приблизить А-класс к S-классу. Немного перестарались’, — смущенно признался мерседесовский инженер-подвесочник.) Выбрав характеристики пружин и амортизаторов слишком мягкими, конструкторы даже не стали делать жестче стабилизаторы поперечной устойчивости — опять-таки из-за стремления к комфорту. Но бороться с кренами было необходимо, и инженеры выбрали, как выяснилось, не самый лучший вариант — они поместили внутрь передних амортизаторных стоек подвески McРherson дополнительные пружинки, вступающие в действие при максимальном ходе отбоя. А при сжатии ограничителями хода выступали обычные резиновые буферы.

Реакция автомобиля на энергичный поворот руля была следующей. Сперва высокий кузов автомобильчика начинал интенсивно крениться, пугая водителя и пассажиров стремительным нарастанием угла крена. А потом первой ’складывалась’ до срабатывания буферов сжатия задняя подвеска, а заднее наружное колесо при этом резко нагружалось. И если под колесами в этот момент было скользкое покрытие, как это было в Подмосковье при наших испытаниях, то это приводило к неожиданному срыву задних колес в скольжение, и А-класс внезапно уходил в занос.
Вдобавок, упомянутые пружинки внутри передних амортизаторов, по замыслу конструкторов призванные бороться с креном, неожиданно для них сыграли неблагоприятную роль в формировании собственной частоты поперечных колебаний кузова. И тот самый резонанс, о котором рассказывал профессор, на короткой ’лосиной’ переставке водителю не приходилось долго нащупывать — он наступал при безобидных скоростях около 60 км/ч!

ЛЕКАРСТВО И ПРОФИЛАКТИКА

Что же предприняли мерседесовцы, чтобы смыть с А-класса клеймо неустойчивого автомобиля? Прежде всего, на всех автомобилях А-класса применили более короткие и жесткие пружины от бывшей спортивной версии Avantgarde, что вместе с более низкопрофильными шинами размерности 195/50 R15 (вместо 175/65 R15) понизило клиренс машины на 25 мм спереди и на 22 мм сзади. Поставщикам пришлось заказать более жесткий передний стабилизатор — вместо трубки диаметром 17,4 мм он теперь сделан из цельного прутка диаметром 20 мм. А амортизаторы сделали жестче только в той области характеристик, где они влияют на демпфирование кренов кузова. И конечно, убрали из передних стоек те самые злополучные пружинки ограничения хода отбоя. Задний стабилизатор трогать не стали, но проставками между рычагами задней подвески и креплением ступиц колес увеличили колею задних колес. А их отрицательный развал, заметный и ранее, возрос еще на полградуса.

Спортивная версия подвески теперь отличается только более жесткими амортизаторами и задним стабилизатором. А от 16-дюймовых колес мерседесовцы все-таки отказались вообще — по их словам, для того, чтобы не повышать центр масс.

Но руководству концерна показалось недостаточным только вылечить автомобильчик от ’детской болезни’. За счет компании А-класс в качестве профилактики — для предотвращения критических ситуаций — снабдили всеми электронными средствами повышения активной безопасности, что есть сейчас в распоряжении фирмы. На все машины без доплаты будет устанавливаться система ESP, самое главное свойство которой — способность самостоятельно стабилизировать автомобиль при начале скольжения колес.

Работа системы ESP на машинах А-класса, в общем, оставила благоприятное впечатление. Начался снос передних колес — и система с характерным треском АБС подтормаживает заднее колесо и заправляет машину в поворот. Возник занос — и автомобиль с помощью системы ESP сможет удержать даже зеленый новичок. А главное — система погасит колебания и не даст машине перейти в неконтролируемое вращение.

Правда, как почти любая электроника, которая так или иначе вмешивается в управляющие действия водителя, система стабилизации начинает мешать опытному драйверу. Особенно это проявлялось на переставке. Вот на близкой к предельной скорости мы объехали воображаемого лося, с опережением отработали рулем будущий занос... Но система ESP тоже учла, что сейчас неизбежно возникнет занос задней оси, и быстренько подтормозила переднее колесо, ’сдернув’ машину с намеченной траектории наружу. А то, что водитель уже сделал корректирующее действие рулем, ESP учесть уже не успела. И получилось так, что вдвоем водитель и электроника задачу ’перевыполнили’...Словом, ESP — это то, что годится среднему водителю для безопасной езды. Она исправляет грубые ошибки и страхует от необдуманных действий. Судя по всему, такие электронные системы стабилизации автомобиля скоро получат распространение на всех машинах. И Mercedes делает шаги в этом направлении одним из первых. Во всяком случае, оснащение малыша А-класса столь дорогостоящей системой (ее цена — около DM1700) — шаг пока беспрецедентный. И наверняка покупатели бэби-Бенца оценят это по достоинству.

ВСЕ ХОРОШО, ЧТО ХОРОШО КОНЧАЕТСЯ

Итак, почти детективная история с А-классом, которая вызвала бурю в автомобильном мире, завершена. Автомобиль стал безопаснее, а инженерная школа концерна Daimler-Benz реабилитирована. И, похоже, Mercedes А-класса обрел нечто вроде символа или индейского родового тотема — им столь неожиданным образом стал лось, обитатель северных лесов. Во всяком случае, сами мерседесовцы ничего против не имеют и даже подарили всем журналистам по обаятельнейшему плюшевому лосю. Он рогат и бородат, а глаза его полузакрыты — должно быть, именно так вначале смотрели мерседесовцы на управляемость А-класса.
Почему глаза им открыли именно журналисты, мы, наверное, не узнаем никогда.


А. ДИВАКОВ
Л. ГОЛОВАНОВ
Фото Л. Голованова и фирмы Mercedes-Benz

Комментарии к фотоматериалам:

1. На скорости около 70 км/ч в кабине автомобиля вспыхивает красная лампа, и водителю нужно экстренно затормозить и направить машину в левый или правый коридор — в зависимости от того, где отъезжает в сторону полосатое полотнище. Наше время реакции, которое попутно измеряла электроника, оказалось неплохим — 0,4—0,5 секунды.

2. Автомобиль минует стартовый створ очередного маневра, и аппаратура фиксирует скорость и данные телеметрии.

3. Все данные о действиях водителей стекаются в компьютер. Позже они будут использованы мерседесовцами для анализа.

4. Скорость автомобиля тотчас отображается на передвижном табло с питанием от обычной 12-вольтовой батареи.

5. Так Mercedes А-класса вел себя на ’короткой’ переставке в сентябре. На скорости около 60 км/ч автомобиль вывешивал оба внутренних колеса и проваливался в глубокий занос.6. Теперь картина совсем иная. Крены стали меньше, склонность к заносу исчезла, а максимальная скорость на ’лосиной’ переставке приблизилась к 80 км/ч.