Аэромобиль: гибридный трицикл
Сам Стив говорит, что ему стало скучно. Легко скучно. И тогда он решил основать автокомпанию. «В то время, когда вы рассказываете кому-нибудь, что желаете стать автопроизводителем, это выглядит так, словно бы вы объявили, что сейчас вечером отправляетесь на Луну», — смеется Фэмбро. Он вознамерился создать транспортное средство нового поколения. Легкое и стремительное, как самолет, и экономичное, как велосипед. Фактически говоря, эта мысль и выяснила вид будущего автомобиля.
Вернее, трицикла «со всеми удобствами». Из-за чего как раз трицикла? Тут все легко: сертификация четырехколесного транспортного средства в Америке очень тяжела и может занять годы.
Трициклы же формально попадают в категорию мототранспорта, требования к которому не столь твёрды.
Совместно со своим другом и компаньоном, физиком Тео Коцероглу, Стив принялся за изучение баз автомобильного дизайна, технологии и аэродинамики композитов. Не имея никакой производственной и исследовательской базы, не считая компьютера и собственного гаража с программой гидродинамического моделирования (CFD, Computational Fluid Dynamics), Фэмбро и Коцероглу за год сумели создать виртуальную модель трицикла с потрясающе низким коэффициентом лобового сопротивления — всего 0,06!
Рекордом среди серийных машин в то время был коэффициент 0,19 — он принадлежал электромобилю Дженерал моторс EV-1, что так и не снискал популярности. Современные массовые машины имеют коэффициент Cx не меньше 0,25−0,30.
Одвременно с этим приятели вели разработку методики изготовления подробностей сложной формы из композитного сэндвича и в итоге запатентовали ее называющиеся PAC2 (Panelized Automated Composite Construction). По словам Фэмбро, эта всецело автоматизированная разработка разрешает создавать кузовные элементы весьма скоро, совершенно верно и недорого. их монтаж и Изготовление деталей занимает считанные 60 секунд, а сама конструкция получается предельно прочной и легкой.
К тому же полученный кузов не требует окраски и совсем не подвержен коррозии.
В качестве силовой установки было решено применять гибридную трансмиссию с компактным вспомогательным электромотором и дизельным двигателем. Предварительные расчеты по теоретическому расходу горючего смотрелись легко неправдоподобно — 0,72 л солярки на сотню при скорости 105 км/ч. Цифры напугали самого Фэмбро, но он сделал вывод, что при переговорах с потенциальными инвесторами будет оперировать как раз этим бронебойным доводом.
В то время, когда в 2006 году теоретические выкладки готовься , Фэмбро пришел с ними к Тони Киртону, много лет руководившему американскими продажами Volkswagen, Audi и BMW. По словам Киртона, на первый взгляд мысль Фэмбро и Коцероглу смотрелась бредом, но ее авторы совсем не были похожим сумасшедших. «Я заметил, что эти парни классные профи и твердо стоят на земле, — сказал потом Киртон. — Я заявил, что никто и ни при каких обстоятельствах не позволит им ни цента, пока не заметит выстроенный прототип».
В то время, когда Киртон поведал приятелям о примерной стоимости постройки рабочего прототипа по их чертежам, Фэмбро и Коцероглу не смогли встать со стула. Не меньше миллиона долларов! Но первый шок скоро прошел — так как совсем рядом от родного Сан-Диего находится Кремниевая равнина с ее молодыми миллиардерами, предпочитающими носить рваные джинсы вместо смокингов, с узким чутьем на прорывные идеи.
Один из них, президент венчурного фонда Idealab Билл Гросс, просмотрев дюжина страниц с графиками и таблицами, подписал требуемый чек.
Политика обтекаемости
Взяв деньги на постройку прототипа, Фэмбро перебрался из собственного домашнего гаража в просторный летный ангар и заключил сделку со известным дизайнером Джейсоном Хиллом, что до этого трудился в студии компании Mercedes Benz и делал особые заказы для Porsche. Хилл получил от Фэмбро карт-бланш на создание дизайна трицикла, что взял рабочее наименование Aptera Mk0.
Вместе с ним к работе над доводкой механических и силовых элементов конструкции приступил инженер Нэйт Армстронг, за плечами которого к тому времени было уже более десятка важных проектов. Пара лет он проработал в легендарной компании Metalcrafters, которая занимается постройкой абстрактных моделей для ведущих производителей машин мира.
В марте 2007 года, всего через год по окончании начала работ, Aptera Mk0 был полностью готов к ходовым опробованиям. Коэффициент лобового сопротивления трицикла, напоминавшего звездолет, вырос практически в два раза в сравнении с исходным проектом, но все равно остался фантастически низким — всего 0,11. Из чистого любопытства Фэмбро подсчитал, что при уклоне дороги в два градуса на скорости 130 км/ч Mk0 будет поддерживать равномерное перемещение благодаря одной силе тяжести, не затрачивая ни одного джоуля энергии. На данной скорости сила сопротивления воздуха для Mk0 в шесть раз меньше, чем для гибридной Toyota Prius — 76,6 против 477,6 Н.
В принципе создать обтекаемый кузов не сложно. Известный Sunracer корпорации Дженерал моторс и многие другие намерено выстроенные единичные модели демонстрировали коэффициент лобового сопротивления, близкий к 0,05. Но любой из них стоил пара миллионов долларов. А вот сделать аэродинамически действенный кузов для массового автомобиля — непростая технологическая задача.
Бессчётные требования по безопасности и индустриальные стандарты практически подрезают крылья фантазии дизайнеров. Фэмбро, Хилл и Армстронг решили не идти на компромиссы и победили. В Aptera все линии и детали шепетильно просчитаны с позиций аэродинамики.
Кроме того такие, казалось бы, второстепенные элементы, как колесные кожухи, играют важную роль в общем результате. Билл Кавнер, один из инженеров компании, говорит, что с «обнажёнными» колесами расход горючего трицикла возрастает в несколько раз!
«Aptera владеет совсем необыкновенными качествами, — говорит Стивен Фэмбро. — В большинстве случаев, автокомпании уделяют большее внимание визуальной эстетике, чем аэродинамике. Сперва они рисуют эффектный кузов, а позже ломают голову, как снизить его лобовое сопротивление. Мы исходили из экономичности и эстетики безопасности, исходя из этого дизайн Aptera продиктован законами физики и математики.
И это именно тот случай, в то время, когда математика и физика выглядят великолепно».
Первые ласточки
Благодаря композитному кузову, складывающемуся из двух силовых элементов, склеенных между собой, снаряженная масса двухместного Mk0 составила 386 кг. В состав слоев композитного сэндвича вошло множество разных компонентов, включая углеродное волокно, кевлар и стекловолокно. Справедливости для нужно заявить, что корпус Mk0 был только внешней оболочкой, лишенной множества нужных в серийной машине компонентов. Команда Фэмбро просто не желала терять время.
Базой для крепления корпуса, подвески и двигателей служила легкая металлическая рама.
Премьера революционного трицикла случилась в марте 2007 года на протяжении ежегодной конференции TED в Монтеррее. TED (Technology, Entertainment, Design) — это неформальная встреча выдающихся личностей из трех сфер — разработок, современного искусства и дизайна. При успешного дебюта создатели имели возможность рассчитывать на замечательную помощь публичного мнения.
Расчет был верным. На протяжении первого официального теста Aptera Mk0 показала замечательную топливную экономичность — 1,023 л на 100 км при скорости 90 км/ч. Затем о компании Accelerated Composites и ее совладельцах Стивене Фэмбро и Крисе Энтони заговорили в прессе, на телевидении и радио.
Это был настоящий успех.
По окончании того как Aptera Mk0 была представлена миру и городу, компания Фэмбро и Энтони поменяла «технологическое» наименование Accelerated Composites на «автомобильное» Aptera Motors. Начался новый, самый ответственный этап работы: успешный прототип требовалось перевоплотить в серийный трицикл. Хорошие отзывы в прессе помогли компании привлечь важные инвестиции от венчурных фондов и частных лиц.
Летом 2007 года Aptera переехала в новое просторное строение, где Фэмбро начал монтаж оборудования для производства композитных сборки и корпусов трицикла. Джейсон Хилл и Нэйт Армстронг принялись за доработку кузова, силовой установки и дизайна салона прототипа. В первых числах Сентября предсерийный пример Aptera Mk-1 был продемонстрирован публике. В один момент кожный покров и Энтони начали прием оплаченных заявок от клиентов на две модификации трицикла — электрическую Aptera Type-1e и гибридную Type-1h.
Желающих заплатить за немыслимую машину с поставкой через полтора года нашлось много: к ноябрю этого года количество оплаченных взносов составило практически три с половиной тысячи.
В ноябре 2007 года компания приступила к постройке еще пяти всецело укомплектованных предсерийных прототипов Aptera Mk-1 для демонстрационных целей и тестирования. На протяжении дорожных опробований на полигоне Arizona Proving Grounds гибридная версия Aptera показала неправдоподобно низкий расход горючего — всего 0,692 л на 100 км. И не смотря на то, что результат был достигнут в совершенных условиях при равномерном перемещении, он все равно поражает воображение.
Нужно подметить, что серийная машина практически в два раза тяжелее первого прототипа, продемонстрировавшего экономичность на уровне 1,023 л на сотню.
Трехколесное детство
Стивен Фэмбро еще в конце 2007 года подал заявку на участие в состязании по экономичности, которое будет проводиться организацией X-Prize Foundation следующей в осеннюю пору. На кону стоит большая сумма в $10 млн, и в собственном классе у Aptera до тех пор пока что самые высокие шансы на победу. Но, по словам самого Фэмбро, трехколесная Aptera — всего лишь первый этап развития компании.
В кооперации с Джейсоном Хиллом инженеры компании уже принялись за создание пятиместного четырехколесного электромобиля Project-X Palomar, что будет смотреться более традиционно. Но, уверяет Фэмбро, не потеряет наряду с этим фирменных линия — изящества, великолепной аэродинамики и лёгкости.
Электроцикл
Производство Aptera Type-1 начнется с электрической версии трицикла
Силовая установка Type-1e складывается из компактного трехфазного электромотора мощностью 30 кВт, контроллера-преобразователя для управления потоком тяги, литий-ионного аккумулятора емкостью 10 кВт•ч, совокупности солнечной панели и регенеративного торможения на крыше. Двигатель, созданный калифорнийской технологической компанией Azure Dynamics, при маленькой массе владеет хорошим крутящим моментом — 140 Н•м, что приблизительно соответствует «среднему» бензиновому мотору количеством 1,5 л. За счет этого динамика электрического трицикла выглядит достойно — менее 10 секунд ускорения с места до много и максималка 153 км/ч.
Aptera может разогнаться и до громадных скоростей, но инженеры решили установить на этом уровне электронную «отсечку» из-за безопасности. Истощенную батарею Aptera возможно зарядить от простой гаражной розетки всего за три часа, а вдруг трицикл паркуется на открытом воздухе, часть заряда поступит на аккумулятор от солнечной панели. В соответствии с расчетам, полная зарядка аккумулятора обойдется обладателю Type-1e всего в $2.
Электрическая Aptera владеет запасом хода приблизительно 190 км в муниципальном цикле — в среднем такое расстояние проезжают на автомобиле за день 99% американцев. Так, электрическая Aptera способна быть не просто машиной для маленьких поездок, а полноценным транспортным средством.
Aptera: неспециализированная спецификация
Производитель Aptera Motors, Inc.
Двухместный (2+1) заднемоторный трицикл
Масса 671 кг Колесная база 1625 мм
Протяженность 4394 мм
Фронтальная сминаемая территория безопасности длиной 115 см
Количество багажника 150 л Колеса размерности 165/65R14
Коэффициент лобового сопротивления кузова 0,11
Дизайн Джейсон Хилл, Нэйт Армстронг
Предполагаемый количество производства 2000 единиц в год
Aptera Type-1e
Электродвигатель мощностью 30 кВт Azure Dynamics
Макс. крутящий момент 140 Н•м
Мотор-контроллер Azure Dynamics
Литий-ионный аккумулятор емкостью 10кВт•ч
Время зарядки до 80% емкости от 2 до 4 часов
Ускорение и 193 Запас
хода от 0 до 100 км/ч 10 секунд
Большая скорость (ограничена принудительно) 153 км/ч
Розничная цена в Соединенных Штатах — $28 000
Начало производства — январь 2009 г.
Aptera Type-1h
Плагин-гибридный трицикл
Ведущий электродвигатель Azure Dynamics мощностью 30 кВт
Никель-цинковый либо литий-ионный аккумулятор емкостью 5кВт•ч
Бортовой бензиновый генератор мощностью 16 л.с.
Емкость топливного бака 19 л Запас хода на электроприводе 65 км
Неспециализированный запас хода 1125 км
Расход горючего 1,023 л на 100 км
Розничная цена в Соединенных Штатах — $30 000
Начало производства — декабрь 2009 г.
Комплектация стандартная
Климатическая совокупность с электропитанием от солнечной панели
Подушки безопасности для пассажира и водителя (интегрированные в ремни безопасности)
Совокупность обзора Eyes Forward 360 с тремя камерами и тремя дисплеями на центральной панели
Навигационная совокупность
CD/DVD-плеер
Сиденья с личным климат-контролем
Передняя, задняя оптика и подсветка салона на светодиодах
Близнецы-приспособленцы
Сначала злые языки обвинили Хилла и Фэмбро в плагиате. Дело в том, что еще в первой половине 80-ых годов XX века эксперты по аэродинамике из компании Pegasus, Лиша Питерсон и Келли Ландри, выстроили скоростной мускульный болид Fusion, как две капли воды похожий на Aptera Mk0. На чемпионате Америки 1984 года среди транспортных средств с мускульным приводом Fusion вчистую обыграл всех соперников в классе, продемонстрировав скорость 83,69 км/ч!
Но Хилл нормально растолковал обстоятельство сходства: «В то время, когда вы пробуете добиться совершенной аэродинамики, вы постоянно получаете практически аналогичный итог. Визуальное сходство еще ни о чем не говорит. Классические машины также весьма похожи, но никому не приходит в голову обвинять соперников в воровстве идей».
Между литром и ампером
Его силовая установка складывается из того же ведущего электродвигателя Azure Dynamics, компактного бензинового генератора мощностью 16 л.с. и зарядки и хранения бортовой системы энергии RESS. В эту совокупность входят никель-цинковая либо литий-ионная батарея емкостью 5 кВт•ч, совокупность регенеративного торможения, инвертор и солнечная панель для зарядки от бытовой электросети. Заявленный запас хода Type-1h равен 1125 км.
От дизельного двигателя отказались вынужденно, не обращая внимания на его эффективность: в Америке требования к дизелям весьма твёрдые.
Показатель расхода горючего гибридной Aptera нереально обрисовать конкретной цифрой, не смотря на то, что компания декларирует его на уровне 0,784 л бензина на 100 км. Все зависит, во-первых, от режима перемещения, во-вторых — от протяженности поездки. Гибридный Type-1 способен проехать 65 км только в электрическом режиме, не затрачивая ни капли горючего.
Но с падением уровня заряда батареи бензогенератор машинально включается и начинает ее подзарядку. Так, на дистанции 80 км расход горючего Type-1h составит всего 0,235 л. Если вы продолжаете перемещение, генератору приходится включаться в работу все чаще и чаще. Потребление горючего возрастает лавинообразно, и в следствии на отрезке длиной 120 км расход повысится до 0,59 л, а по окончании преодоления 190 км — до итоговых 1,023 л на сотню.
Предстоящее перемещение будет еще менее экономичным, но такие дальние поездки случаются очень редко.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№75, январь 2009).
<
h4>