В новом исследовательском центре окружающей среды BMW можно совершить кругосветное путешествие за восемь часов. При этом автомобиль преодолеет тысячи километров со скоростями до 280 км/ч, превозмогая на своем пути арктический холод и тропическую жару, минуя горные перевалы и снежные заносы. Водителю же ни разу не придется покинуть здание

Расстояние между роликовыми динамометрами изменяется в соответствии с колесной базой тестируемого автомобиля. Широкий диапазон регулировки позволяет разместить на всех пяти стендах как крохотный Mini, так и длиннобазную «семерку». Металлические штанги надежно удерживают автомобиль на месте
Плотный снег может забивать воздухозаборники, нарушая циркуляцию воздуха в радиаторе системы охлаждения. В этом случае двигатель автомобиля может перегреться даже в лютый мороз
Термический тоннель специализируется на стрессовом тестировании систем охлаждения автомобиля. Пол прямо под машиной сделан прозрачным, под ним располагается смотровая яма. Это позволяет техникам осматривать с помощью тепловизора не только подкапотное пространство, но и днище
Environmental wind tunnel 1) ворота 2) роликовый динамометр 3) вентилятор 4) сопло 5) коллектор 6) теплообменник 7) увлажнитель 8) солярий 9) дождевая установка 10) снежная пушка 11) выпрямитель воздушного потока 12) отсос пограничного слоя n 13) жалюзи n 14) движущийся ремень для испытаний мотоциклов n 15) топливная станция n 16) выхлопная вытяжка
Посейдон, повелитель морей Аэродинамический туннель окружающей среды имитирует осадки самых разных видов и интенсивности — от слабой мороси до тропического ливня, от сухой снежной пудры до крупных влажных хлопьев. Флюоресцентная краска, подмешанная в воду, помогает отследить распределение водяных потоков по кузову и стеклам автомобиля в ультрафиолетовых лучах. С ее помощью можно наглядно оценить все нюансы работы стеклоочистителей и отвода воды от боковых стекол

Автомобили BMW продаются по всему миру. И производитель, и покупатели должны быть уверены, что в любой точке планеты, где есть дороги, машина сможет сохранить идеальное техническое состояние и продемонстрировать все, на что она способна. Мороз -30 или жара +50 — это экстремальные условия для работы всех систем автомобиля. В подавляющем большинстве случаев, чтобы убедиться в работоспособности модели в столь агрессивной среде, компании прибегают к реальным дорожным тестам в самых экзотических уголках планеты.

«Работая над большими линейками продукции, я получил отличное представление о чудовищной логистической сложности выездных тестов, — говорит доктор Клаус Драгер, член правления BMW AG, специалист по развитию. — В Намибию, шведский Арьеплог или Долину Смерти в Штатах мы привозили не только людей и автомобили, но и горы инструментов, запчастей и измерительного оборудования. Тесты могли длиться неделями. В таких экстремальных условиях романтические мечты о работе тест-пилота испарялись, как капля воды в пустыне».

Исследовательский центр окружающей среды (Environmental Test Center) позволяет точно воссоздать климатические условия самых удаленных частей света под одной крышей. В лаборатории можно проводить полноценные дорожные тесты, в которых реализуются не только погодные условия, но и нагрузки на автомобиль. Исключение составляют лишь испытания, связанные с экстремальным вождением, в которых важны вертикальные и боковые ускорения, рулевое управление и боковой ветер.

При всей романтике реальных тестов испытания в ETC не только облегчают жизнь разработчикам, но и дают им принципиально новые возможности. Подавляющее большинство тест-драйвов проводится в период с ноября по февраль, а также в июне-июле. В межсезонье климатические условия недостаточно экстремальны даже в самых суровых районах планеты, и исследователям приходится по несколько месяцев ждать погоды. Стоит ли говорить, что капризы природы в любой момент могут поставить крест на уже подготовленном тест-драйве.

В ETC прототип может пройти и пекло Сахары, и холод Лапландии. Его даже не придется защищать камуфляжем от вездесущих папарацци. ETC расположен в непосредственной близости от центра разработок BMW в Мюнхене. Исследователи могут мгновенно получать необходимые детали и вносить изменения в конструкцию автомобиля на лету. ETC не может полностью заменить реальные тест-драйвы, но, сводя их необходимость к минимуму, существенно ускоряет процесс разработки новых моделей.

Как белка в колесе

Исследовательский центр включает в себя пять основных лабораторий. Это три аэродинамических тоннеля — климатический, термический и окружающей среды, — а также высотная и холодильная камеры. Аэродинамические тоннели имеют одинаковую конструкцию и архитектуру помещений, схожий набор оборудования. Многие климатические испытания можно с равным успехом провести в любом из них. Однако каждый тоннель имеет особенности, которые делают его пригодным для проведения ряда специфических экстремальных тестов.

Все три аэродинамических тоннеля построены по вертикальной схеме: вентилятор располагается прямо над тестовой камерой. Такая конфигурация позволяет компактно расположить сразу несколько тоннелей в одном здании.

Важнейшее отличие тоннелей ETC от обычной аэродинамической трубы — динамика вентилятора. В камерах ETC имитируется движение автомобиля, в том числе стремительные разгоны и экстренные торможения. Чтобы обеспечить скорость воздушного потока, точно соответствующую режиму движения, вентилятор должен ускоряться и замедляться практически мгновенно. Для борьбы с инерцией инженерам BMW пришлось изготовить лопатки турбин из чрезвычайно легких и прочных материалов.

Помимо вентилятора в воздуховоде располагается мощный теплообменник, способный изменять температуру проходящего сквозь него воздуха. На пути от вентилятора к автомобилю также расположились регулятор влажности, выпрямитель воздушного потока (он напоминает решетку и устраняет турбулентность от вентилятора) и жалюзи, полностью перекрывающие поток для имитации движения за грузовиком.

Автомобиль в тестовой камере действительно едет, разгоняется и тормозит. Четыре цилиндрических ролика под колесами не только позволяют колесам вращаться, но и имитируют сопротивление качению в соответствии с условиями и режимом движения. Нагрузка на роликах полностью учитывает сопротивление качению (зависит от типа имитируемого дорожного покрытия), сопротивление воздуха (зависит от скорости), уклон дороги (ролики могут разгонять колеса, имитируя езду с горы) и даже наличие виртуального прицепа.

Мощность и точность работы роликов не может не удивлять. К примеру, для имитации экстренного торможения со 100 км/ч до полной остановки мощность их двигателей изменяется каждые 50 мс. Максимальная мощность каждого ролика 1,4 МВт позволяет тестировать автомобили с любым типом привода мощностью свыше 900 л.с. Создавая нагрузку автомобилю, ролики вырабатывают электроэнергию, которая используется для работы ETC.

Удерживаемый на месте металлическими штангами автомобиль с ревущим двигателем и бешено вращающимися колесами напоминает свирепого зверя с закрытыми глазами, который искренне верит в то, что несется на полной скорости. Действительно, трансмиссия машины испытывает реальные нагрузки, система охлаждения обдувается воздухом — а на экране компьютера в аппаратной маленькая точка движется вдоль маршрута, отмеченного на реальной карте Африки.

Снежки в солярии

Описанный выше принцип действия относится ко всем трем аэродинамическим тоннелям ETC. Наиболее специализированный из них — термический тоннель — приближает автомобиль к пределу температурной выживаемости. Диапазон здесь самый узкий (всего 20−45 градусов), зато вентилятор — самый быстрый: автомобиль в камере может «разгоняться» до 280 км/ч.

Самый суровый тест в термической камере имитирует ситуацию, когда вы несетесь по автобану с максимальной скоростью, доводите автомобиль до предела возможностей, а затем упираетесь в мертвую пробку. При этом производительность системы охлаждения резко падает за счет прекращения циркуляции воздуха, при этом двигатель все еще раскален до предела.

Климатический тоннель — это местный Нюрбургринг. В том смысле, что именно он позволяет имитировать поездку по знаменитой Северной петле. Вентилятор в климатическом тоннеле не столь быстр, как в термическом, — его максимальная скорость всего 250 км/ч. Зато его легкая карбоновая крыльчатка настолько динамична, что позволяет имитировать разгон BMW M5 с педалью в пол.

В климатическом тоннеле доступны отрицательные температуры до -10°С. Гигантский солярий под потолком имитирует солнечную радиацию мощностью до 1200 Вт на квадратный метр. Солнце не просто включается или выключается — здесь бывают сумерки, рассветы и закаты.

В климатическом тоннеле тестируется прежде всего стабильность работы систем охлаждения двигателя и климат-контроля. Здесь автомобили проезжают многокилометровые маршруты, сочетающие в себе самые разные режимы движения: автобаны, серпантины, городские пробки.

Наиболее универсальная тестовая камера — Environmental Test Tunnel — может похвастаться самым широким диапазоном температуры и влажности (от -20 до +55°С, 5−90%), а главное, самой скверной погодой. В воздуховоде аэродинамической трубы установлена снежная пушка, как на горнолыжных курортах. Когда мы вошли в камеру, человек с лопатой как раз разгребал сугробы вокруг BMW 7-й серии и травил байки о том, как он с коллегами играет в снежки на работе. Специальные сопла по краям воздуховода распыляют воду: это источник дождя.

Здесь моделируются самые сложные дорожные ситуации. К примеру, при движении на высокой скорости снег залепляет воздухозаборники в переднем бампере и нарушает циркуляцию воздуха через радиатор. Это может привести к перегреву системы охлаждения и собственно двигателя.

Тоннель позволяет оценить распределение воды по остеклению в дождливую погоду. При правильно продуманной аэродинамике боковые стекла на скорости остаются практически сухими даже в сильный дождь.

Ледниковый период

Высотная камера — это вершина всего ETC во всех смыслах слова. Она значительно меньше остальных, однако конструктивно повторяет климатические тоннели. Вентилятор и ролики позволяют имитировать движение со скоростью до 250 км/ч, температурный диапазон простирается от-30 до +45°С, солярий имитирует солнце.

Однако главная особенность Altitude Chamber — способность к изменению давления в камере. Толстые стены и герметичные двери тестовой зоны вызывают стойкие ассоциации с подводной лодкой. Вентилятор откачивает воздух из камеры, снижая давление до 0,62 атм, что соответствует высоте 4200 м над уровнем моря.

Высотные тесты крайне важны для двигателя: разреженный горный воздух содержит меньше кислорода и требует иного состава топливовоздушной смеси, нежели на уровне моря. Горные испытания имеют критическое значение для моторов с турбонаддувом: чтобы сохранить мощность двигателя, скорость вращения турбины должна увеличиваться по мере подъема, позволяя закачивать в автомобиль больше воздуха. Однако давление наддува и скорость вращения крыльчатки не должны превысить конструктивный предел узла.

Тесты в холодильной камере не требуют высокоточного воздушного потока, поэтому ветрового туннеля здесь нет. Вентилятор служит только для охлаждения двигателя. Здесь автомобиль подвергается обледенению при температуре -20°С. Тестируются прежде всего климатические системы и разморозка стекол. Специальные камеры безотрывно следят за тем, как на полностью замороженном ветровом стекле разрастается теплое пятно. Специалистам нет нужды наблюдать за этим длительным процессом: компьютер автоматически строит график разморозки.

Важнейшая часть инфраструктуры ETC — подготовительные камеры. Это крохотные помещения, в которых автомобиль доводится до нужной температуры перед тестом. Глубокое «промораживание» машины порой занимает до восьми часов. В камере поддерживается нулевая влажность — иначе автомобиль покрылся бы инеем. Суть концепции подготовительных камер — обеспечить постоянную работу тестовых тоннелей, вместо того чтобы вести в них подготовительные работы. Всего на ETC есть восемь мест для охлаждения и десять — для согревания машин.

Против лома нет приема

Безусловно, исследования в ETC не способны заменить реальный тест-драйв. Комплекс хорош для испытания систем охлаждения, климатических систем, электроники, однако он не может дать реалистичную нагрузку на подвеску, трансмиссию, ходовую часть автомобиля — все те системы, которые имеют дело с центробежной силой в поворотах, неровностями дороги, вертикальными и поперечными ускорениями. Все они нуждаются во всеобъемлющем тестировании, в том числе и в экстремальных климатических условиях.

Однако, даже оставив за скобками вопросы экономии и логистики, нужно признать: благодаря ETC автомобили подойдут к реальным испытаниям более подготовленными, а значит, тесты пройдут эффективнее, а покупатели получат предельно надежный автомобиль в максимально короткий срок.

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2010).