Управляемый вектор тяги на машине. Система управления вектором тяги

Активный дифференциал звучит заманчиво, высокотехнологично, и при покупке кроссовера или внедорожника его захочется приобрести, но что это на самом деле, каковы его функции, и действительно ли он так необходим? Эти самые важные вопросы и будут исследованы в процессе сравнительного теста внедорожников Mitsubishi Outlander с двумя разными трансмиссиями: с обычным дифференциалом и с новым активным дифференциалом S-AWC.

Для сравнительного анализа работы в различных условиях были взяты два совершенно одинаковых автомобиля Mitsubishi Outlander , с той лишь разницей, что у одного Outlander спереди установлен традиционный открытый дифференциал, а у другого – система активного дифференциала S-AWC, которая с осени 2014 года устанавливается на эти кроссоверы, оснащенные шестицилиндровым бензиновым двигателем объемом 3 литра.

S-AWC - умная система полного привода, разработанная компанией Mitsubishi. Является аббревиатурой фразы «Super All Wheel Control», которую можно перевести как «Контроль за всеми колесами супер-уровня».

Система S-AWC устанавливается на автомобили в комплектации «Спорт», которая на 20 000 рублей дороже комплектации «Алтимета» . Практически вся эта сумма и является стоимостью активного дифференциала.

В обычных условиях очень сложно выявить разницу в поведении этих автомобилей с разными дифференциалами, так как она проявляется только в моменты потери кроссовером траектории и курсовой устойчивости, когда уходит с дуги при повороте или маневрирует по дороге с очень неравномерным коэффициентом сцепления (например, лед – асфальт).

Outlander покоряет повороты

Первый на очереди был тест по прохождению поворота на обычном асфальтовом покрытии. В начале этого тестирования создается впечатление, что и ходовые качества автомобилей одинаковы, но это до поры до времени – проверяли то их на различных скоростях! Так вот, Mitsubishi Outlander с обычным дифференциалом, начиная с определенной скорости, а чем выше она была, тем ярче проявлялась его манера распрямлять траекторию поворота. То есть, чем выше скорость вхождения в поворот, тем сильнее он отклоняется наружу под действием центробежной силы.

Центробежная сила - это фиктивная сила, которая возникает из-за инерции тела во вращающейся системе отсчёта. Тело стремится двигаться прямо, поэтому, когда его «заворачивают» к центру, оно стремится от этого центра «отодвинуться».

Более того, этот симптом не зависит от того, движется ли кроссовер без тяги, или при нажатой педали газа. «Аутлендер» с активным дифференциалом S-AWC гораздо охотнее следует по заданной траектории. Явно выраженная у обычного Outlander недостаточная поворачиваемость сменилась на нейтральную: теперь кроссовер начинает плавно скользить боком, но всеми его четырьмя колесами. При этом сохраняет и траекторную, и курсовую устойчивость. На деле это проявится в лучшем сохранении траектории движения при увеличении скорости на поворотах, а значит у водителя будет больше шансов остаться на своей полосе движения, а не вылететь на встречную полосу или в кювет.

Следует учесть, что оба кроссовера отличаются между собой еще и настройками стабилизирующей электроники. Модель без S-AWC просто отключает подачу топлива, если происходит резкая потеря сцепления с дорогой, тем самым не позволяя корректировать траекторию движения автомобиля с помощью тяги. В то же время, Outlander, оснащенный системой активного дифференциала S-AWC не убирает совсем крутящий момент двигателя, а только ограничивает его. И еще, было замечено, что поведение автомобилей отличается при движении накатом. При этом активный дифференциал не включен в работу (то есть на передние колеса тяга не передается). Таким образом, очевидно, что новая версия обрела комплексные доработки, а не просто только лишь новую деталь.

Движение по окружности

Одним из этапов выявления различий между «Аутлендерами» было движение по кругу диаметром 30 метров, обозначенным вешками. В обычном «Мицубиси Аутлендер», оснащенном полным приводом с электронным управлением, имеется переключатель трех режимов работы: полный привод с умным распределением тяги между осями (4WD Auto), полный с заблокированной муфтой (4WD Lock) и передний привод с подключением задней оси (4WD Eco). На переключателе нанесено стандартное обозначение 4WD. В автомобилях с трансмиссией S-AWC добавлен еще один, четвертый, режим под названием Snow (Снег), который с помощью электроники обеспечивает оптимальную тягу на всех колесах на скользком покрытии.

При движении по кругу средняя скорость в обоих вариантах держалась на уровне около 50 км/ч. Проверяли движение в разных направлениях, с разным давлением на педаль газа, с различным состоянием системы стабилизации. В итоге «активный» Outlander постоянно оказывался немного быстрее – на доли секунды, но если отключить систему стабилизации, то временной разрыв увеличивается. Да, разрыв небольшой, но водитель, сидящий за рулем испытуемых моделей, испытывает совершенно другие ощущения. Во время управления обычным Outlander необходимо выставить руль на требуемый угол поворота, нажимать на акселератор и не производить действий рулем. Вернутся на прежнюю траекторию движения, при возникновении заноса на повороте, помогало только сбрасывание скорости, а действия рулем ни к чему не приводили. А система стабилизации не позволяла увеличить скорость. Совсем другие ощущения возникали при управлении кроссовером с активным дифференциалом, который вернул чувство реального управления автомобилем, а не игровым роботом – симулятором. Здесь, когда возникает занос или предчувствие его возникновения, просто необходимо довернуть руль на необходимый градус, немного поднажать на педаль акселератора, и все – машина уже на своей траектории! Таким образом, Outlander с активной трансмиссией S-AWC становится более безопасным и предсказуемым в управлении.

Скольжение по базальту

Коэффициент сцепления колес с влажным базальтом примерно такой же как и со льдом и в таких условиях испытуемые модели Mitsubishi Outlander проявили существенные отличия в своем поведении. «Активный» Митцубиси при езде змейкой вполне допускает небольшую раскачку и больше подвержен заносу.

Занос - нарушение направления движения транспортного средства вдоль продольной плоскости.

Но это не страшно, так как в случае чего вмешается электроника: при приближении к углам, близких к критическим, она выключает тягу и частично берет на себя управление, что делает вождение такого кроссовера более интересным и одновременно безопасным.

По разгону с места на этом же покрытии «Аутлендер» с активным дифференциалом опять оказался впереди – он стартовал увереннее с меньшей пробуксовкой колес, тогда как кроссовер с обычным дифференциалом намеревался уйти в сторону, но система стабилизации это сразу же исправляла. Разница в движении при нахождении на скользком покрытии всего автомобиля или какой – либо его частью не наблюдалась.

Для чего нужен S-AWC

Тестовые Mitsubishi Outlander оснащены довольно мощным двигателем , развивающим 230 л.с., но считать его спортивным кроссовером не приходится и даже установленный в один из них активный дифференциал скорости фактически не добавляет. Трансмиссия S-AWC дает выигрыш на трассе лишь в доли секунды, поэтому его основным предназначением является повышение активной безопасности, которое проявляется не только при движении под тягой, но и при резком сбросе газа. Также активный дифференциал может помочь и при движении по бездорожью – в данном случае у водителя появляется блокировка передка с электронным управлением. Но это все же не внедорожник, и на серьезном бездорожье активный дифференциал не поможет – скорее всего перегреется меж осевая муфта, и до помощи умной конструкции дело может не дойти.

В спорте и в процессе повседневной езды активный дифференциал выполняет разные задачи: гонщик с ним развивает большую скорость, а простой водитель получает большую безопасность авто, так как уменьшается склонность автомобиля к заносу. И в то же время в сложной ситуации активный дифференциал позволяет человеку, не обладающему глубокими навыками вождения, избежать многих ошибок. Для профессионалов, возможно, автомобиль с обычным дифференциалом даже будет интереснее с позиции управления, так как он дает возможность остаться один на один с машиной без вмешательства электроники.

Так, что переплатить 20 000 рублей за такой умный активный дифференциал при цене автомобиля в полтора миллиона определенно стоит!

Схема работы активного дифференциала на «Аутлендере»

Принцип работы активного дифференциала S-AWC основан на реализации управления вектором тяги, но схема его работы на Lancer Evolution и на Mitsubishi Outlander существенно отличаются. Так, на Evolution активный дифференциал стоит на задней оси и добавляет тягу на наружном, по отношению к выполняемому повороту, колесе, убирая недостаточную поворачиваемость. Это осуществляют два сцепления, каждое из которых направляет крутящий момент на свое колесо.

А вот схема работы S-AWC на Outlander совершенно иная, хотя бы потому уже, что он установлен на передней оси. Главную роль играет здесь многодисковый фрикцион, который выполняет роль мягкой блокировки. Для сжатия фрикционов электроника в нужный момент посылает опережающий сигнал, а механический самоблок действовал бы с небольшим опозданием. Активный электроусилитель руля на тестируемом Mitsubishi приводит к компенсации работы дифференциала, убирая резкое подруливание из-за разницы в моментах на правом и на левом передних колесах, что не позволяет баранке вырываться из рук. Естественно, что любая нештатная ситуация не происходит без вмешательства в нее электронной системы стабилизации кроссовера, которая ограничивает мощность двигателя и тормозные механизмы, прихватывающие колеса .

S-AWC: история создания

Первыми создали его и ввели это понятие в обиход японцы. Так, еще в 1996 году компания Mitsubishi установила первый активный дифференциал на задней оси «Лансера Эво IV» с полным приводом, а в 1997 году компания «Хонда» установила систему распределения крутящего момента на купе «Прелюд» с передним приводом. Как ни странно, но немцы, которые всегда в числе первых, если не создают, то устанавливают высокотехнологичные вещи, в этот раз начали внедрять новинку только к 2007 году (хотя какая это уже новинка!). Такие узлы в качестве опции стали доступными на BMW-Х6 и Audi S4, но а уже по-настоящему массовым активный дифференциал стал уже только для Lancer Evolution. На сегодняшний день можно с уверенностью утверждать, что функцию распределения момента между колесами предлагает около половины автопроизводителей. Однако, не стоит забывать, что это не специальная механика, а всего лишь ее электронная имитация.

Видео Mitsubishi Outlander преодолевает бездорожье и снег

Сегодня самолеты с вертикальным взлетом и посадкой уже не являются диковинкой. Работы в этом направлении в основной развернулись в середине 50-я годов и шли по самым разным направлениям. В ходе опытно-конструкторские работ были разработаны самолеты с поворот установками и ряд других. Но среди всех разработок обеспечивших вертикальный взлет и посадку, лишь одна получила достойное развитие - система изменения вектора тяги с помощью поворотных сопел реактивного двигателя. При этом двигатель оставался неподвижным, Истребители «Харриер» и Як-38, оснащенные подобными силовыми установками, довели до сернйного производства.

Однако идея использования поворотных сопел для обеспечения вертикального взлета и посадки у ходит своими корнями в середину 40-х годов, когда в стенах ОКБ-155, возглавляемого главным конструктором А.И. Микояном, в инициативном порядке был разработан проект подобного самолета. Его автором стал Константин Владимирович Пеленберг (Шуликов), работавший в ОКБ со дня его основания.

Стоит отметить, что еще в 1943 г. К.Е. Пеленберг также в инициативном порядке разработал проект истребителя с укороченным взлетом и посадкой. Идея создания подобной машины была вызвана желанием конструктора сократить дистанцию взлета с целью обеспечения боевой работы с фронтовых аэродромов, поврежденных немецкой авиацией.

На рубеже 30-х - 40-х годов многие авиаконструкторы уделяли внимание проблеме сокращения взлетно-посадочной дистанции самолета. Однако в своих проектах они пытались решить ее путем увеличения подъемной силы крыла применяя различные технические новшества, В итоге появились самые разнообразные конструкции, часть из которых дошла до опытных экземпляров. Были построены и проходили испытания бипланы с убирающимся в полете нижним крылом (истребители ИС конструкции В.В. Никитина и В. В. Шевченко) и монопланы с крылом, раздвигающимся в полете (самолеты РК конструкции Г. И. Бакшаева). Кроме того, на испытания поступала самая разнообразная механизация крыла - выдвигающиеся и машущие предкрылки, разного рода закрылки, разрезные крылья и многое другое. Однако существенно сократить дистанцию разбега и пробега эти новшества не могли.

В своем проекте К. В. Пеленберг основное внимание сконцентрировал не на крыле, а на силовой установке. В период 1942-1943 гг. он разработал и тщательно проанализировал несколько схем истребителей, использовавших для сокращения взлета и поездки изменение сектора тяги за счет отклоняемых воздушных винтов. Крыло и оперение в этих случаях лишь помогали достижению основной задачи.

Разработанный в итоге истребитель представлял собой моноплан двухбалочной схемы, имеющий трехколесное шасси с передней опорой. Разнесенные балки соединяли крыло с хвостовым оперением, которое имело цельноповоротный стабилизатор. На балках были расположены основные опоры шасси, Стрелково-пушечное вооружение размещалось в носовой части фюзеляжа.

Силовая установка располагалась и кормовой части фюзеляжа за кабиной пилота. Мощность посредством редуктора и удлиненных валов передавалась спаренным толкающим винтам, имевшим взаимно-противоположное вращение. Последнее исключало реактивный момент и повышало эффективность винтомоторной группы.

На режимах взлета и посадки спаренные винты, при помощи гидравлического привода, можно было поворачивать относительно оси редуктора вниз, создавая тем самым вертикальную подъемную силу. Двухбалочная схема в полной мере способствовала свободному перемещению винтов, при этом в отклоненном положении они незначительно затенялись фюзеляжем и крылом. С приближением к земле или при полете вблизи нее винты должны были образовывать под самолетом область уплотненного воздуха, создающего эффект воздушной подушки. При этом также повышался их кпд.

Естественно, что при повороте винтов от продольной оси вниз возникал пикирующий момент, но он парировался двумя способами. С одной стороны отклонением цельноповоротного стабилизатора, работающего в зоне активного обдува винтов, на отрицательный угол. С другой, - отклонением консоли крыла в плоскости хорды вперед на угол, соответствующий условиям балансировки при данном направлении вектора тяги. С переводом самолета в горизонтальный полет после подъема на безопасную высоту винты разворачивались в исходное положение.

В случае реализации данного проекта, предложенной истребитель мог иметь очень короткую дистанцию разбега, но для вертикального взлета мощности существовавший в то время моторов явно не хватало. Поэтому для подобного проекта с целью сокращения взлетно-посадочных дистанций, а также осуществления взлета и посадки по крутой траектории, близкой к вертикальной, требовался один мотор повышенной мощности или два, работавших синхронно на одни вал.

Разработанный К.Б. Пеленбергом проект истребителя интересен тем, что в нем с большой эффективностью была использована тяга воздушных винтов для создания дополнительной подъемной силы самолету и необычные для того времени средства аэродинамической балансировки - подвижное крыло или, как его сейчас называют крыло изменяемой геометрии, а также управляемый стабилизатор. Интересно отметить, что эти и некоторые другие технические новшества, предложенные конструктором в данном проекте, в значительной мере опередили свое время. Однако в дальнейшее они нашли достойное применение в авиастроении.

Проект истребителя укороченного взлета и посадки так и остался проектом, но он только усилил желание автора создать самолет вертикального взлета и посадки. Константин Владимирович понимал, что возможность вертикального взлета открывала неоценимые тактические возможности для военной авиация. В этом случае самолеты могли бы базироваться на грунтовых аэродромах, используя ограниченные по размерам площадки, и на палубах кораблей. Актуальность зтой проблемы была ясна уже тогда. К тому же с ростом максимальных скоростей полета истребителей, неизбежна росли и их посадочные скорости, что делало посадку сложной и небезопасной, кроме того, увеличивалась потребная длина взлетно-посадочных полос.

По окончании Великой Отечественной войны с появлением в нашей стране трофейных немецких реактивных двигателей ЮМО-004 и БМВ-003 а затем и закупленных у английской фирмы «Роллс-Ройс» двигателей «Дервент-V», «Нин-I» и «Нин-II», удалось, успешно разрешить многие проблемы в отечественном реактивном самолетостроение. Правда и их мощность была еще недостаточна для решения поставленной задачи, но это не останавливало работу авиаконструктора. В это время Константин Владимирович не только работал в ОКБ главного конструктора А.И. Микояна, но и преподавал в Московском авиационном институте.

К разработке истребителя с вертикальным взлетом и посадкой, у которого в качестве силовой установки использовался турбореактивный двигатель (ТРД), К.В. Пеленберг приступил в начале 1946 г. в инициативном порядке и уже к середине года проект машины был в целом завершен. Как и в предшествующем проекте, он выбрал схему с неподвижной силовой установкой, а вертикальный взлет обеспечивал изменяемый вектор тяги.

Особенностью предлагаемой схемы было то, что цилиндрическое сопло реактивного двигателя оканчивалось двумя симметрично расходящимися каналами, в конце которых устанавливались поворотные в вертикальной плоскости насадки.

Существенным преимуществом предложенного устройства являлась простота конструкции, отсутствие необходимости в переделке сопла самого двигателя и сравнительная простота управления. При этом поворот насадков не требовал больший усилий и сложных устройств, как, например, в случае изменения вектора тяги путем поворота всей силовой установки.

Разработанный Константином Владимировичем истребитель представлял собой моноплан с реданной схемой расположения двигателя. В качестве силовой установки должен был послужить наиболее мощный в то время английский ТРД «Нин-II» с тягой 2270 кгс. Подвод воздуха к нему осуществлялся через лобовой воздухозаборник. При компоновке машины одним из основных требований были то, чтобы ось вектора тяги при отклонении насадков проходила вблизи центра тяжести самолета. Насадки в зависимости от режима полета требовалось поворачивать на наивыгоднейшие углы в пределах от 0 до 70°. Наибольшее отклонение сопла соответствовало посадке, которую планировалось осуществлять на максимальном режиме работы двигателя. Изменение вектора тяги также предполагалось использовать и для торможения самолета.

Между тем вследствие размещения силовой установки под углом 10-15° относительно строительной горизонтали истребителя диапазон отклонения насадков от оси двигателя составлял от +15° до -50°. Предложенная конструкция удачно вписывалась в фюзеляж. Соответствующий поворот и наклон плоскости вращения насадков позволял не разносить их друг от друга слишком далеко. В свою очередь это позволило увеличить диаметр каналов - этот довольно критичный параметр был оптимизирован с учетом миделя фюзеляжа с таким расчетом, чтобы каналы вписывались в его габариты.

Технологически оба канала, соединенные с неподвижной частью, вместе с механизмом управления поворотом представляли собой один агрегат, который с помощью фланца присоединялся к цилиндрическому соплу двигателя. Насадки крепились к торцам каналов с помощью опорно-упорных подшипников. В целях, предохранения подвижного соединения от воздействия горячих газов, края насадка перекрывали щель плоскость вращения. Принудительное охлаждение подшипников было организовано за счет забора воздуха из атмосферы.

Для отклонения насадков планировалось использовать гидравлический или электромеханический привод, установленный на неподвижной части сопла, и червячную передачу с зубчатым сектором, закрепленным на насадке. Управление силовым приводом осуществлялось либо летчиком дистанционно, либо автоматически. Равенство углов поворота достигалось одновременным включением приводов. Их управление было синхронизировано, а предельный угол отклонения фиксировал ограничитель. Сопло также было снабжено направляющими лопатками и кожухом, предназначенный для его охлаждения.

Таким образом, газовая струя стала достаточно мощным средством обеспечения вертикального взлета и посадки. Ее использование в качестве посадочного средства для истребителя с тягой двигателя порядка 2000 кгс настолько сокращало площадь крыла, что оно фактически могло быть превращено в орган управления. Существенное сокращение габаритов крыла, которое на больших: числах М, как известно, составляет основное сопротивление самолета, позволяло значительно повысить скорость полета.

Ознакомившись с проектом. А.И. Микоян посоветовал К.В. Пеленбергу зарегистрировать его как изобретение. Соответствующие документы 14 декабря 1946 г. были направлены в бюро по делам изобретательства Министерства авиационной промышленности, В заявке, посланной вместе с пояснительной запиской и чертежами под названием «Поворотное сопло ТРД», автор просил зарегистрировать данное предложение как изобретение «для закрепления приоритета».

Уже в январе 1947 г. состоялось заседание экспертной комиссии при техническом отделе МАП под председательством кандидата технических наук В.П. Горского. В состав комиссии также входили А.Н. Волоков, Б. И. Черановский и Л.С. Каменномостский. В своем решении от 28 января комиссия отметила, что данное предложение в принципе является правильным, и рекомендовала автору продолжать работу в этом направлении. Наряду с этим она отметила, что уменьшение площади крыла нецелесообразно, так как в случае отказа силовой установки, посадка самолета окажется проблематичной.

Вскоре проект самолета получил конструктивную проработку в такой степени, что это дало автору основание для его рассмотрения в ЦАГИ, ЦИАМ, ОКБ завода №300 и других организациях, где проект также получил положительную оценку. В итоге 9 декабря 1950 г. Заявка К.В. Пеленберга была принята к рассмотрению Управлением по изобретениям и открытиям при Государственном комитете по внедрению передовой техники в народное хозяйство. При этом публикацию предлагаемого изобретения запретили.

Конечно, проект еще не охватывал и не мог охватить сразу всех тонкостей, связанных с созданием вертикально взлетающего самолета. Тем более что приходилось работать в одиночку. Но хотя возникало множество технических трудностей и новых проблем, уже тогда стало ясно, что проект реален, что он является началом нового направления в современной авиации.

Одно лишь поворотное сопло не решало всех проблем, возникающих при вертикальном взлете. Как было указано в решении экспертной комиссии МАП,

«...при изменении направления газовой струи будет меняться устойчивость и балансировка самолета, что вызовет затруднения в управлении при взлете и посадке».

Поэтому помимо изменения вектора тяги требовалось решить вопрос стабилизации машины, так как при отсутствии обдува крыла и хвостового оперения воздушным потоком роль стабилизаторов они уже не выполняли.

С целью решения этой задачи Константин Владимирович отработал несколько вариантов стабилизации. Во-первых, неуравновешенность самолета при отклонении вектора тяги в полете можно парировать, изменяя углы атаки стабилизатора. Во-вторых, на малых скоростях полета он предложил использовать дополнительное реактивное устройство (автономное или использующее отвод газов из закомпрессорной части двигателя). Работа над вторым способом была сложнейшей задачей, так как без исследований и продувок в аэродинамической трубе невозможно было судить о поведении самолета при отклоненной газовой струе вблизи земли.

Дело в том, что при возникновении начальных поперечных возмущений вблизи земли быстро нарастают угловые ускорения крыла, которые приводят к критическим углам крена самолета. При ручном управлении поперечной стабилизацией летчик по субъективным причинам не успевает вовремя среагировать на появление начального крена. В результате запаздывания ввода управления, а также определенной инерционности системы ручное управление не может гарантировать быстрого и надежного восстановления нарушенной поперечной балансировки. Кроме того, газовый поток, идущий от реактивного двигателя вниз, захватывая сопредельные массы воздуха, вызывает перетекание воздуха с верхней поверхности крыла к нижней, отчего возрастает давление сверху крыла и уменьшается под ним. Это снижает подъемную силу крыла, ухудшает демпфирование и затрудняет стабилизацию самолета по крену. Поэтому, в частности, к управлению креном требовалось вдвое втрое большая чувствительность, чем к управлению по тангажу.

В связи с этим в 1953 г. К.В. Пеленберг разработал систему поперечной стабилизации для своего проекта истребителя вертикального взлета и посадки. Ее особенность заключалась в применении на самолете двух гиростабилизаторов крена, которые размещались на крыле (по одному в каждой консоли) на максимальном удалении от продольной оси машины. Для их работы использовалась часть энергии газовой струи ТРД. Система вводилась в действие с помощью гироскопов, являющихся датчиками стабилизированного положения самолета по крену и одновременно распределителями направления восстанавливающих реактивных сил.

При крене самолета гиростабилизаторы создавали два равных реактивных момента, приложенных к консолям, и действующих в сторону, обратную крену, С возрастанием крена самолета восстанавливающие моменты увеличивались и достигали максимального значения при достижении предельно допустимого угла крена по условиям безопасности. Такая система имела преимущество в том, что вводилась в действие автоматически, без участия летчика и без промежуточных связей, была безинерционной, обладала высокой чувствительностью и постоянной готовностью к работе, а также создавала условия для аэродинамического демпфирования крыла.

Гирогазостабилизаторы вводились в действие на взлетно-посадочных режимах одновременно с поворотом основных сопел ТРД и переводом двигателей на вертикальную тягу. В целях стабилизации самолета по всем трем осям в этот момент также вводилась в работу система стабилизации по тангажу. Для включения стабилизаторов крена летчик открывал заслонки, расположенные в эатурбинной части реактивного двигателя. Часть газового потока, имевшего в этом месте скорость около 450 м/с, устремлялась в газопровод, а откуда в гироблок, который направлял его в сторону, нужную для восстания крена. При открытии заслонок автоматически открывались верхние и нижние щитки, закрывавшие вырезы в крыле.

В том случае, если крыло самолета занимало строго горизонтальное положение относительно продольной и поперечной осей, верхние и нижние окна правого и левого гироблоков были открыты на половину своей величины. Газовые потоки выходили с равной скоростью вверх и вниз, создавая равные реактивные силы. Вместе с тем истечение газа из гироблока вверх препятствовало перетеканию воздуха с верхней поверхности крыла к нижней, а, следовательно, уменьшалось разрежение над крылом при отклонении вектора тяги двигателя.

При появлении крена заслонка гирогазостэбилизатора на опустившейся консоли крыла уменьшала выход газа вверх и увеличивала выход газа вниз, а на поднятой консоли происходило обратное. В результате на опустившейся консоли возрастала реактивная сила, направленная вверх, и создавался восстанавливающий момент. На поднявшейся консоли крыла наоборот увеличивалась реактивная сила, действующая вниз, и возникал равный восстанавливающий момент, действующий в ту же сторону. При крене, близком к предельно безопасному, заслонки гироблоков открывались полностью - на опущенной консоли для истечения газа вниз, а на поднятой для истечения газа вверх, вследствие чего возникало два равных момента, создающих суммарный восстанавливающий.

Основную часть разработанного стабилизатора составлял гироскопический блок. Его передняя полуось жестко крепилась к внешней коробкег а задняя - к приемнику газа. Полуоси обеспечивали гироблоку свободный поворот относительно осиг которую при монтаже стабилизатора крена в крыле требовалось располагать строго параллельно продольной оси самолета. В плоскости соединения газоприемника с гироблоком имелось фигурное окно, частично закрытое снизу и сверху заслонкой. В этой плоскости гироблок и приемник подходили друг к другу с минимальным зазором, обеспечивающим свободное вращение гироблока. Во избежание лишней утечки газа плоскость стыковки имела лабиринтное уплотнение.

В приемнике располагался механизм распределения газа. Его роль заключалась в том, чтобы направлять газовый поток из магистрали в верхнюю или нижнюю камеры гироблока, который откуда затем истекал наружу через окна между лопатками дисков гироблока. В зависимости от того, в какую сторону поворачивался блок, заслонка закрывала либо верхнее окно, либо нижнее, перепуская газ из магистрали в одну из камер. При работе гироскопа блок постоянно сохранял горизонтальное положение, а поворот заслонки и перепуск газа в камеры происходил в результате поворота приемника газа относительно поперечной оси, вызванного наклоном крыла. Чем больше был угол крена, тем больше открывалось одно окно гироблока и закрывалось другое.

Гироблок устанавливался в жесткую коробку, на которой с помощью шарниров закреплялись две пары щитков, закрывавших сверху и снизу вырезы в крыле. В закрытом положении щитки плотно прилегали к планкам и остальной поверхности крыла, не нарушая его контура. Их также открывал летчик одновременно с газовой заслонкой реактивного двигателя.

Гиростабилизаторы монтировались в консолях крыла с таким расчетом, чтобы плоскости гироскопов лежали в плоскости продольной и поперечной осей самолета. Для самолетов сравнительно небольших размеров, которые могут иметь значительные углы колебаний по тангажу, во избежание явления прецессии гироскопов в конструкцию предполагалось ввести параллелограмм ную связь между поперечными осями правого и левого гироблоков для их взаимного удержания.

По расчетам, поперечная стабилизация вертикального взлетающего истребителя массой 8000 кг при тяговооруженности самолета, равной единице, и отборе от ТРД мощности в размере 3-4%, могла быть обеспечена гиростабилизаторами, удаленными от продольной оси на 2,25 м. При этом достаточно было их диаметра в 330 мм, высоты - 220 мм, длины внешней коробки - 350 мм, ширины внутренней коробки - 420 мм, диаметра газопровода -142 мм, расстояний меэеду осями блока и газопровода - 295 мм. Подобные крыльевые установки могли создать восстанавливающие моменты величиной 100 кгм каждый при угле крена 10°, и 220 кгм -при угле крена 25-30°.

Однако и этому проекту истребителя вертикального взлета и посадки в то время не суждено было осуществиться - он также намного опередил технические возможности того времени. Да и официальные круги отнеслись к нему весьма скептически. Поскольку в СССР возведенная в абсолют плановая экономика подразумевала, по-видимому, и плановые изобретения, свободных оборотных средств в конструкторских бюро для собственных масштабных НИОКР всегда не хватало. Таким образом, инициативный проект отечественного самолета вертикального взлета и поездки и в дальнейшем так и остался на бумаге.

Между тем в Великобритании к идее разработки реактивного самолета вертикального взлета и поездки (СВВП) отнеслись более серьезно. В 1957 г. на фирме «Хаукер Сиддли» в инициативном порядке приступили к разработке подобного самолета, И хотя там также не было опыта создания машин такого класса, спустя всего три года экспериментальный истребитель Р. 1127 «Кестрел», поднялся в воздух. А еще через шесть лет на его основе построили опытный штурмовик «Харриер» - прототип одноименных машин, ныне принятых на вооружение не только английских королевских ВВС но и других стран мира.

В Советском Союзе пожалуй только в ЛИИ на практике изучали возможность создания реактивного самолета вертикального взлета и посадки. В 1958 г. группа, под руководством A.H. Рафаэлянца, разработала и построила экспериментальный аппарат, получивший название «Турболета».

Его полеты доказали принципиальную возможность создания самолета со струйным управлением на режимах вертикального взлета, виеения и посадки, а также при переходе к горизонтальному полету. Однако идея создания самолета вертикального взлета и посадки и к этому времени еще не овладела умами официальных властей, хотя в «портфеле» отечественных конструкторов был и проект подобного самолета, и опыт, накопленный при испытаниях «Турболета».

Только в конце 1960 г., когда самолет Р. 1127 «Кестрел»уже летал, а также появились первые обстоятельные публикации о немг официальные круги словно «прорвало». В ЦК КПСС и Совете Министров СССР задумались всерьез и решили в очередной раз «догнать и перегнать загнивающий Запад». В итоге после почти годовой переписки между всеми заинтересованными организациями работы по проектированию и постройке самолета вертикального взлета и посадки на основании их совместного Постановления от 30 октября 1961 г. поручили ОКБ-115 главного конструктора А.С. Яковлева. Разработка силовой установки была поручена ОКБ-300 главного конструктора С.К. Туманского. Правда стоит отметить, что еще в 1959 г. заместителем Председателя Совета Министров СССР Д.Ф. Устиновым, председателем Государственного комитн-а по авиационной технике П.В. Дементьевым и главнокомандующим ВВС СА К,А. Вершининым был подготовлен проект Постановления, в котором создание экспериментального истребителя с вертикальным взлетом и посадкой планировали поручить ОКБ главного конструктора Г.М. Бернева.

Осенью 1962 г. сборочный цех покинул первый из трех опытных экземпляров самолета, получившего название Як-Зб, предназначенный для лабораторных стендовых испытаний, 9 января 1963 г. летчик-испытатель Ю.А. Гарнаев выполнил на втором экземпляре Як-З6 первое висение на привязи,а 23 июня - свободное. Входе испытаний Ю.А. Гарнаева сменил летчик-испытатель В.Г. Мухин, который 24 марта 1966 г. выполнил первый полете вертикальным взлетом и посадкой на третьей опытной машине. В качестве силовой установки Як-Зб были использованы два турбореактивных двигателя Р-27-300, оснащенные поворотными сопловыми насадками. В дальнейшем опыт постройки и испытания экспериментального самолета Як-36 послужил основой для создания боевого СВВП Як-38 (Як-ЗбМ), который был освоен в серийном производстве и состоял на вооружение авиации ВМФ.

Между тем, 29 августа 1964 г. (спустя 18 лет!) Государственный комитет по делам изобретений и открытий выдал К.В. Шуликову (Пеленбергу) авторское свидетельство за №166244 на изобретение поворотного сопла реактивного двигателя с приоритетом от 18 декабря 1946 г. Однако в это время СССР не являлся членом международной организации по вопросам изобретений и открытий, а потому данный проект не мог получить всемирного признания, так как действие авторского права распространялось только территорию СССР. К этому времени конструкция поворотного сопла нашла практическое применение в авиатехнике, а идея вертикально взлетающего самолета получала широкое распространение в мировой авиации. К примеру, вышеупомянутый английский Р.1127 «Кестрел» был оснащен турбореактивным двигателем «Пегас» с четырьмя поворотными соплами.

В октябре 1968 г. П. О. Сухой, в чьем ОКБ к этому времени работал Константин Владимирович, направил С. К. Туманскому ходатайство о выплате автору вознаграждения, так как возглавляемое последним предприятие освоило серийный выпуск реактивных двигателей с сопловым устройством, сделанным по предложенной К.В. Шуликовым схеме. Как отметил Павел Осипович в своем обращении, по своему техническому значению данное изобретение являлось одним из самых крупных, что были сделаны в области авиационной техники.

А 16 мая 1969 г. обращение П. О. Сухого поддержал А. А. Микулин, который подчеркнул, что изобретение К.В. Шуликова было им рассмотрено еще в 1947 г, и «расценено как новое, интересное техническое решение, обещающее в будущем реальную перспективу использования тяги двигателя для облегчения взлетно-посадочных режимов самолетов». Кроме того, к этому времени по проекту СВВП 1946 года были получены положительные заключения ЦИАМ (№09-05 от 12 апреля 1963 г. за подписью В.В. Яковлевского), ЦАГИ (№4508-49 от 16 января 1966 г. за подписью Г.С. Бюшгенса), технического совета ОКБ-424, а также решение БРИЗа МАП (от 22 июля 1968 г.).

Ходатайство о выплате вознаграждения за изобретение поворотного сопла рассмотрели на состоявшемся 10 октября 1969 г. заседании технического совета ОКБ-300. В ходе обсуждения отмечалось, что предложенная К.В. Шуликовым схема поворотного сопла впервые была внедрена в СССР на двигателе Р-27-300 (изд. 27), то есть ее использование позволило создать первую отечественную конструкцию такого класса. Кроме того, эта схема также получила развитие три разработке двигателя P-27B-300 (изд. 49). В подтверждении этого техсовету 0КБ-ЗО0 был представлен акт о внедрении изобретения по авторскому свидетельству №166244, который был составлен начальником ОКБ М.И. Марковым и ответственным уполномоченным БРИЗ ОКБ И.И. Мотиным, В акте отмечалось, что

Так как созданные по данной схеме двигатели, являлись новым перспективным направлением в развитии техники, авторское вознаграждение было определено в размере 5000 рублей. Таким образом, технический совет ОКБ-300 признал, что работа К.В. Шуликова легла в основу создания первого отечественного самолета с вертикальным взлетом и посадкой.

Учитывая это, научно-технический совет лри Техническом управлении МАП под председательством ИТ. Загайнова в октябре 1969 г. счел правомерным

«признать приоритет в технической разработке проекта первого вертикально взлетающего самолета за отечественной авиационной техникой».

Исходя из большого технического значения и перспектив, которое имело данное изобретение, предвосхитившее появление авиации вертикального взлета и посадки на много лет вперед, и вытекающее из этого первенство отечественной авиации в развитие этой области техники, научно-технический совет оценил его, как техническое усовершенствование, близкое по своему значению к техническому открытию, и рекомендовал выплатить автору причитающееся вознаграждение.

Такова краткая история самого первого в мире проекта вертикально взлетающего самолета. И хотя детище выдающегося инженера и увлеченного техническим замыслом конструктора К.В. Шуликова в Советском Союзе не нашло своего воплощения в металле, это не умаляет прав автора и отечественной авиационной науки техники на приоритет в создании авиации вертикального взлета.

При подготовке публикации использованы документальные материалы, любезно предоставленные К.В. Шуликовым из личного архива, а также документы Российского государственного архива экономики.

Биографическая справка

ШУЛИКОВ (ПЕЛЕНБЕРГ) Константин Владимирович

Константин Владимирович Шуликов (Пеленберг) родился 2 декабря 1911 г, в г. Пскове в семье военнослужащего. В 1939 г. он с отличием окончил самолетостроительный факультет Московского авиационного института с присвоением квалификации инженера-механика. Свою практическую деятельность в авиационной промышленности К.В. Шуликов начал в 1937 г. совмещая работу с учебой в институте. Будучи сотрудником ОКБ главного конструктора Н.Н. Поликарпова он прошел путь от инженера-конструктора до начальника сектора крыла КБ-1. Участвовал в проектировании и постройке истребителей И-153 «Чайка» и И-180.

С декабря 1939 по 1951 год К.В. Шуликов работал в ОКБ главного конструктора А,И. Микояна, где принимал активное участие в разработке и постройке истребителей МиГ-1, МиГ-3, И-250, И-270, МиГ-9, МиГ-15, МиГ-17, экспериментального МиГ-8 «Утка» и других самолетов. Весной 1941 г. он был командирован в составе бригады завода №1 им. Авиахима в распоряжение ВВС Западного Особого и Прибалтийского Особого военных округов для оказания помощи летно-техническому составу строевых частей в освоении истребителей МиГ-1 и МиГ-3. В задачу бригады также входило устранение выявленных при эксплуатации недостатков и проведение доработки материальной части по бюллетеням завода-изготовителя. В годы Великой Отечественной войны Константин Владимирович принимал участие в восстановительном ремонте истребителей МиГ-3, состоящих на вооружении авиационных полков ВВС Западного фронта и 6 ИАК ПВО г. Москвы. В 1943 г. им была разработана технология изготовления мягких топливных баков.

Параллельно с работой в ОКБ-155 в период с 1943 по 1951 год К. В. Шуликов по совместительству вел большую преподавательскую работу в МАИ, где являлся членом кафедры «Конструкция самолетов». Им было прочитано около 600 часов лекций по конструкции самолетов для студентов 5-го курса, он также был руководителем дипломных проектов, рецензентом и принимал участие в разработке методических пособий для студентов и дипломников.

В 1951 г. в соответствии с приказом МАП Константин Владимирович был переведен на работу в Авиастройспецтрест №5, а в 1955 г. - в распоряжение ОКБ-424 завода №81 МАП. В 1959 г. он перешел в ОКБ генерального конструктора С.А. Лавочкина, где руководил работами по разработке и организации пункта автоматического наведения ракетной системы «Даль» на полигоне Сарышаган в районе озера Балхаш. С 1968 г. К.В. Шуликов продолжил свою трудовую деятельность в ОКБ генерального конструктора П.О. Сухого. Он являлся активным участником разработки и постройки сверхзвукового самолета-ракетоносца Т-4.

С 1976 г. по 2003 г. Константин Владимирович работал в Научно-производственном объединении «Молния» возглавляемом Г. Е.Лозино-Лозинским. Он принимал участие в проектировании и создании многоразового космического корабля «Буран», его аналога и экспериментальных образцов. Многие предложенные им технические, решения были приняты к разработке и производству.

К.В. Шуликову принадлежит ряд научных работ и более 30 изобретений в области авиации и космонавтики. При его участии (совместное ЦАГИ, ЦНИИ-30 МО, НИИ-2 МАП) выполнены НИР по «Исследованию авиационно-космического комплекса воздушного старта ракет», в том числе «Исследование облика самолета-разгонщика изделия «100» В.Н. Челомея на базе сверхзвукового самолета Т-4». Им разработаны проект самолета вертикального взлета и посадки, проекты различных систем в области стабилизации и управляемости самолетов, проект стабилизирующей платформы высотной астрономической станции Академии Наук СССР для подъема в стратосферу крупного телескопа массой 7,5 тонн, проект надувного трапа для работы кocмoнавтов в открытом космосе и другие.

Ладога-9 УВ

В последнее время им разработаны проекты двухмоторных многоцелевых самолетов-амфибий «Ладога-бА» на б мест и «Ладога-9И» на 9-11 мест. В 1997 г. проект самолета-амфибии «Ладога-бА» был удостоен «Золотой медали» на всемирной выставке «Брюссель-Эврика-97».

Или его части.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5
Первые опыты, связанные с практической реализацией изменяемого вектора тяги на самолётах, относятся к 1957 году и проводились в Великобритании в рамках программы по созданию боевого самолета с вертикальным взлетом и посадкой . Прототип под обозначением Р.1127 был оснащен двумя поворачивающимися на 90° соплами, расположенными по бокам самолёта на линии центра тяжести, которые обеспечивали движение в вертикальном, переходном и горизонтальном режимах полета. Первый полёт Р.1127 состоялся в 1960 году , а в 1967 году на его базе был создан первый серийный СВВП «Харриер» .
Существенным шагом вперед в разработке двигателей с изменяемым вектором тяги в рамках программ СВВП стало создание в 1987 советского сверхзвукового СВВП Як-41 . Принципиальной отличительной чертой данного самолёта стало наличие трёх двигателей: двух подъёмных и одного подъёмно-маршевого с поворотным соплом, расположенным между хвостовыми балками. Трехсекционная конструкция сопла подъёмно-маршевого двигателя делала возможным поворот вниз от горизонтального положения на 95°. \
Расширение маневренных характеристик
Ещё в ходе работ над Р.1127 испытателями было замечено, что использование отклоняемого вектора тяги в полёте несколько облегчает маневрирование самолёта. Однако из-за недостаточного уровня развития технологии и приоритетности программ СВВП серьёзные работы в области повышения маневренности за счёт ОВТ не велись до конца 1980-х годов.
В 1988 году на базе истребителя F-15 B был создан экспериментальный самолёт с двигателями с плоскими соплами и отклонением вектора тяги в вертикальной плоскости. Результаты испытательных полётов показали высокую эффективность ОВТ для повышения управляемости самолёта на средних и больших углах атаки .
Приблизительно в то же время в Советском Союзе был разработан двигатель с осесимметрическим отклонением сопла кругового сечения, работы над которым велись параллельно с работами над плоским соплом с отклонением в вертикальной плоскости. Поскольку установка плоского сопла на реактивный двигатель сопряжена с потерей 10-15 % тяги, предпочтение было отдано круглому соплу с осесимметрическим отклонением, и в 1989 году состоялся первый полёт истребителя Су-27 с экспериментальным двигателем.

Принцип действия

Для схемы с отклонением потока в дозвуковой части характерно совпадение угла механического отклонения с газодинамическим. Для схемы с отклонением только в сверхзвуковой части газодинамический угол отличается от механического.
Конструкция схемы сопла, представленная на рис. 1а , должна иметь дополнительный узел, обеспечивающий отклонение сопла целиком. Схема сопла с отклонением потока только в сверхзвуковой части на рис. 1б фактически не имеет никаких специальных элементов для обеспечения отклонения вектора тяги. Различия в работе этих двух схем выражаются в том, что для обеспечения одного и того же эффективного угла отклонения вектора тяги схема с отклонением в сверхзвуковой части требует больших управляющих моментов.
Представленные схемы также требуют решения проблем обеспечения приемлемых массо-габаритных характеристик, надежности , ресурса и быстродействия.
Имеются две схемы управления вектором тяги:
- с управлением в одной плоскости;
- с управлением во всех плоскостях (с всеракурсным отклонением).
Газодинамическое управление вектором тяги (ГУВТ)

Высокой эффективности управления вектором тяги можно добиться с помощью газодинамического управления вектором тяги (ГУВТ ) за счет асимметричной подачи управляющего воздуха в тракт сопла.

Газодинамическое сопло использует «струйную» технику для изменения эффективной площади сопла и отклонения вектора тяги , при этом механически сопло не регулируется. В этом сопле отсутствуют горячие высоконагруженные подвижные детали , оно хорошо компонуется с конструкцией ЛА , что уменьшает массу последнего.
Внешние контуры неподвижного сопла могут плавно вписываться в обводы самолета, улучшая характеристики конструктивной малой заметности . В этом сопле воздух от компрессора может направляться в инжекторы в критическом сечении и в расширяющейся части для изменения соответственно критического сечения и управления вектором тяги.

Образование управляющих сил обеспечивается следующим порядком операций.
1. На первой фазе работы сопла (рис. 5) увеличивают угол отклонения створок расширяющейся части сопла - угол α установки выходных створок расширяющейся части 3 сопла.
2. На второй фазе (рис. 6) , на режиме образования управляющих усилий на части поверхности сопла открывают заслонки 8 для поступления атмосферного воздуха на части боковой поверхности расширяющейся части сопла 3 . На рис.6 показан вид А и направления втекания атмосферного воздуха через открытые отверстия с заслонками на части боковой поверхности. Переключение заслонок 8 на противоположной половине боковой расширяющейся части сопла приводит к отклонению струи и вектора тяги двигателя на угол β в противоположном направлении.
Для создания управляющих усилий в двигателе со сверхзвуковым соплом можно несколько изменить сверхзвуковую часть уже существующего сопла. Эта относительно несложная модернизация требует минимального изменения основных деталей и узлов исходного, штатного сопла.
При проектировании большая часть (до 70 %) узлов и деталей модуля сопла могут не изменяться: фланец крепления к корпусу двигателя, основной корпус, основные гидроприводы с узлами крепления, рычагами и кронштейнами , а также створки критического сечения. Изменяются конструкции надстворок и проставок расширяющейся части сопла, длина которых увеличивается, и в которых были выполнены отверстия с поворотными заслонками и гидроприводами . Кроме этого изменяется конструкция внешних створок, а пневмоцилиндры для них заменяются гидроцилиндрами , с рабочим давлением до 10 МПа (100 кг/см 2).

Отклоняемый вектор тяги

Отклоняемый вектор тяги (ОВТ ) - функция сопла , изменяющая направление истечения реактивной струи. Предназначена для улучшения тактико-технических характеристик самолёта. Регулируемое реактивное сопло с отклоняемым вектором тяги - устройство с изменяемыми, в зависимости от режимов работы двигателя, размерами критического и выходного сечений, в канале которого происходит ускорение потока газа с целью создания реактивной тяги и возможностью отклонения вектора тяги во всех направлениях.

Применение на современных самолётах

В настоящее время система отклонения вектора тяги рассматривается как один из обязательных элементов современного боевого самолета в связи со значительным улучшением летных и боевых качеств, обусловленным её применением. Также активно изучаются вопросы модернизации имеющегося парка боевых самолетов, не имеющих ОВТ, путём замены двигателей или установки блоков ОВТ на штатные двигатели. Второй вариант был разработан одним из ведущих российских производителей ТРД - компанией «Климов», которая также выпускает единственное в мире серийное сопло с всеракурсным отклонением вектора тяги для установки на двигатели РД-33 (семейство истребителей МиГ-29) и АЛ-31Ф (истребители марки Су).
Боевые самолеты с управляемым вектором тяги:
C осесимметрическим отклонением вектора тяги
- Су-27СМ2 (двигатель АЛ-31Ф-М1 , Изделие 117С)
- Су-30 (двигатель АЛ-31ФП)
- ПАК ФА (прототип)
- F-15 S (экспериментальный)
С отклонением вектора тяги в плоском сопле

На «слаломе» крены идентичны, то есть тоже велики, но при этом недостаточной поворачиваемости нет и в помине! На той же скорости, где «бессистемная» версия вовсю скользила передком, Outlander Sport просто поворачивает и едет дальше. Особенно разителен контраст на дуге с уменьшающимся радиусом, где поведение автомобиля показалось и вовсе нереальным. Если обычная версия с трудом смогла пройти это упражнение на скорости 30 км/ч, то новая модификация, имеющая S-AWC, с легкостью выполнила его и на 40 км/ч.

Гораздо увереннее машина ведет себя и на круге (скольжение начинается позже), и при «переставке», которую также удается пройти на более высокой скорости и, в отличие от обычной версии, при практически полном отсутствии сноса. Словом, поведение Outlander Sport в предельных режимах иначе как чудесным не назовешь - кроссовер словно игнорирует законы физики. Посмотрим теперь, будет ли заметна разница при езде по дорогам общего пользования.

Почти спортсмен

Сначала вспомним ощущения от езды на обычном Outlander, без приставки Sport в названии, то есть без S-AWC. Кроссовер отлично стоит на прямой, игнорирует неровности и колейность, но при быстром входе в повороты у водителя возникает чувство неуверенности из-за больших кренов и нехватки реактивного усилия на руле. Но если ехать спокойно, все приходит в норму. Плавность хода на высоте, хотя с откровенно разбитым асфальтом шасси уже не справляется. Впрочем, в окрестностях Санкт-Петербурга, где проходил тест, дороги местами так плохи, что впору ехать не на автомобиле, а на танке. Из недостатков отмечу явное ухудшение плавности хода на заднем диване по сравнению с передними сиденьями. Кроме того, пассажиры второго ряда почти не слышат сидящих впереди из-за сильного шума шин.

Стоит сказать, что этот автомобиль был 2013 года выпуска. А в 2014 г. кроссовер получил весьма существенные доработки. Так что у меня есть возможность не только выяснить, как едет модификация Outlander Sport, но и оценить на практике другие новшества. В первую очередь отмечаю более собранную подвеску, которая стала чуть подробнее повторять микропрофиль асфальта. Зато обновленное шасси лучше держит серьезные удары и при обычных режимах езды сильнее сопротивляется кренам. Эту подвеску с 2014 г. получили все модификации Outlander.

А вот более тугой руль - прерогатива исключительно версии Outlander Sport. И ощущения от автомобиля стали совсем другими: он словно напряг мускулы, и я больше не испытываю неуверенности при быстром прохождении виражей. Более того, в поведении кроссовера появились спортивные нотки! Такой автомобиль мне нравится гораздо больше.

Кроме того, значительно улучшен комфорт для задних пассажиров, в первую очередь - акустический. Все модификации Outlander 2014 года выпуска получили дополнительную шумоизоляцию, и это заметно «невооруженным ухом» - теперь я спокойно разговариваю с водителем, сидя на заднем диване. А более жесткая подвеска, на удивление, оказалась менее тряской. Да-да, такое бывает при правильной настройке шасси.

Что касается S-AWC, то при обычной езде ее работа не ощущается никак. Этого и следовало ожидать. Система делает свое дело незаметно, за что честь ей и хвала. Словом, с каждым годом Mitsubishi Outlander становится все лучше. В 2015 г. кроссоверу предстоит глобальное обновление. А значит, ждем новой встречи.

Технические характеристики Mitsubishi Outlander Sport 3.0

Дифференциальное уравнение
Как работает система управления вектором тяги
Дифференциальное уравнение
Как работает система управления вектором тяги

Павел Михайлов, опубликовано 02 мая 2017
Фото: Фирмы-производители
Д ифференциал есть в любом автомобиле, но зачем он нужен? А что такое «активный дифференциал» с функцией torque vectoring — и почему он помогает поворачивать? Давайте выясним!

В движении все колеса автомобиля вращаются с разной скоростью. Хотя бы потому, что дорога неровная, и если одно из колес наезжает на кочку, то оно проходит большее расстояние, чем все остальные, которые едут по ровной дороге. А в повороте все совсем плохо: каждое из четырех колес едет по собственному радиусу (обратите внимание на следы, оставляемые автомобилями на снегу).
И если для неведущих колес это не проблема, то с приводными все не так просто. Когда два ведущих колеса соединены жестким валом, то шины будут постоянно пробуксовывать или проскальзывать, а значит, быстро изнашиваться. При этом возрастет расход топлива, да и управляться автомобиль будет хуже. Чтобы избежать этих проблем, автомобили оснащают дифференциалами.

Изобретателем дифференциала считается французский математик Онесифор Пеккёр, а само событие датируется 1825 годом. Хотя, по некоторым данным, подобное устройство существовало еще в Древнем Риме, но вопрос истории давайте оставим специалистам. В этой статье мы уделим больше внимания относительно молодой системе, известной как torque vectoring, что в переводе с английского значит «управление вектором тяги».
Для начала стоит разобраться, как вообще работает дифференциал. Он состоит из четырех основных элементов: корпуса, сателлитов, оси сателлитов и шестерен полуосей. Принцип его работы несложен: корпус дифференциала жестко соединен с ведомой шестерней главной передачи, ось сателитов жестко соединена с корпусом. Крутящий момент передается на корпус, от него на ось сателлитов и, соответственно, на сами сателлиты — а те, в свою очередь, передают усилие на шестерни полуосей.
Вспомните, как в детстве на качелях уравновешивали друга такой же комплекции — можно было зависнуть в воздухе, не касаясь земли. В дифференциале шестерни полуосей одинаковые, поэтому плечо силы для левой и правой полуоси тоже одинаковое, а значит, и крутящий момент на левом и правом колесе один и тот же.
Дифференциал позволяет колесам крутиться в разные стороны друг относительно друга. Попробуйте на подъемнике покрутить одно приводное колесо — второе будет вращаться в обратную сторону. Однако относительно автомобиля эти колеса крутятся в одну сторону — ведь корпус дифференциала тоже вращается! Это как если бы вы шли в автобусе против хода и при этом все равно удалялись от оставшегося на остановке человека. Итак, получается, что два колеса вращаются с одинаковым усилием и имеют возможность делать это с разными скоростями. Максимально наглядно это показано в видеоролике:
У такой конструкции есть недостаток: на оба колеса приходится одинаковый крутящий момент, а чтобы автомобиль лучше поворачивал, было бы неплохо подать больше крутящего момента на внешнее колесо. Тогда машина при нажатии на газ будет буквально ввинчиваться в поворот — и эффект будет выражен гораздо более ярко, чем на автомобиле с приводом на одну ось и свободным дифференциалом. Но как воплотить такую систему в реальной конструкции?
Сегодня подобные системы становятся все более популярными. Само словосочетание «torque vectoring» впервые прозвучало в 2006 году, однако подобная система, именуемая Active yaw control, появилась еще на раллийных трассах девяностых: ей был оборудован Mitsubishi Lancer Evolution IV, дебютировавший в 1996 году. Но прежде чем подробно разобраться в устройстве полноценного дифференциала с системой torque vectoring, давайте сначала взглянем на ее упрощенный аналог, используемый в автомобиле Ford Focus RS. Аналогичная система использована в трансмиссии Land Rover Discovery Sport и Cadillac XT5 .

Система довольно проста — она даже несколько проще, чем традиционный подключаемый полный привод, ведь в ней нет заднего дифференциала. Есть только две муфты, каждая из которых подключает свою полуось. При движении по прямой без скольжений автомобиль остается переднеприводным, задние колеса подключаются только при пробуксовках и в поворотах (в левом вираже — правое заднее колесо, и наоборот). На колесо может приходиться до 100% крутящего момента, идущего на заднюю ось, тем самым система компенсирует возникающую недостаточную поворачиваемось, как бы докручивая автомобиль.
А как быть, если ведущая ось только одна, и в спокойных режимах обязательно необходим дифференциал, притом открытый, а в повороте хочется подать больше крутящего момента на внешнее колесо, чтобы эффективнее контролировать машину газом, а также уменьшить недостаточную поворачиваемость?

Такие решения также существуют в современном автопроме. Например, автомобили Lexus RC F и GS F последнего поколения оснащены задним дифференциалом, умеющим распределять момент между левым и правым колесом. У такого узла в заднем редукторе главная передача вращает корпус самого обыкновенного дифференциала, там же стоят две повышающие планетарные передачи, которые с помощью пакета фрикционов могут соединить корпус дифференциала с полуосью. Таким образом, к наружному колесу подводится дополнительный крутящий момент через планетарную передачу, за счет чего и возникает эффект ввинчивания в поворот.

Аналогичное решение применено и на задней оси полноприводных BMW X6 M и X5 M — как для BMW, так и для Lexus, и для Cadillac с Land Rover систему разработала и производит фирма GKN. Различие по большому счету только в корпусе главной передачи: например, у BMW он алюминиевый, а у Lexus — чугунный. Привод фрикционных муфт обоих производителей механический, осуществляется он одинаковыми муфтами GKN.

В автомобилях Audi с опциональным спортивным дифференциалом тоже есть подобная система, но здесь не планетарные, а простые зубчатые передачи с внутренним зацеплением. Но принцип работы абсолютно такой же: с помощью пакета фрикционов соединяются две шестерни, и полуось подключается к корпусу дифференциала через повышающую передачу. Для более полного понимания можно посмотреть этот ролик:
Насколько же велик эффект от использования продвинутых дифференциалов? Американский журнал Car and Driver провел сравнительный тест двух Lexus RC F, один из которых был оснащен системой torque vectoring differential, а второй — обычным «самоблоком». Как результат, более значительные максимальные ускорения, меньший угол поворота руля и лучшее время на круге у автомобиля с активным дифференциалом, характер автомобиля изменился в сторону избыточной поворачиваемости. И радует, что доступна она не только для спортивных автомобилей, но и для для компактного кроссевера Nissan Juke — пусть и в несколько упрощенном варианте.

Пока не стоит ожидать, что такие системы вытеснят традиционные дифференциалы — ведь они сложнее, дороже и больше нужны активным водителям. Однако с наступлением эры электромобилей появятся широчайшие возможности для управления вектором тяги: ведь если на каждое ведущее колесо приходится свой электромотор, то реализация эффекта torque vectoring станет лишь вопросом программного обеспечения.
Советуем почитать