Алюминий, карбон и магний: из чего сделан кузов Audi A8
В первую очередь стоит обратить внимание на кузов. В его несущих конструкциях использована комбинация из четырёх базовых материалов – алюминия, стали, магния и специального композита, армированного углеродным волокном (CFRP, то есть carbon fiber-reinforced polymer). В принципе, углеволокно широко применяется в автомобилестроении с целью снижения веса, но Audi решила эту задачу интересным способом – из карбона была изготовлена задняя перегородка салона, на которую приходится 33% жесткости на кручение всего кузова – благодаря этому жесткость на кручение удалось повысить на 24% по сравнению с предыдущей версией. Иначе говоря, если автомобиль перевернётся, его салон сохранит свою форму, как будто в автомобиль встроен жёсткий гоночный монокок. Кроме того, под передним рядом сидений проходят две параллельные траверсы, которые значительно усилили скелет при фронтальных и боковых ударах.
Если в задней части кузова нагрузку на себя принимает карбон, то в передней – магний. В частности, между стаканами передней подвески «поселилась» магниевая распорка. Она легче и прочнее алюминиевой, общий вес детали – 1,2 кг. Основная цель данной конструкции лежит в увеличении жесткости на кручение, а на данную деталь как раз приходится почти 30% нагрузки кузова.
Для оптимального поглощения и распределения продольных, поперечных и сдвиговых нагрузок толщина каждый детали может включать от шести до 19 слоев волокон. С долей нетривиальности немцы подошли и к процессу изготовления самой пассажирской перегородки: 50-миллиметровые листы обрабатываются эпоксидной смолой, а после затвердевания обрезаются до необходимых размеров. Простая на первый взгляд технология позволяет избегать промежуточного этапа изготовления целых листов из углеродного волокна, а также задавать деталям любую геометрическую форму.
Благодаря тому, что задняя стенка выполнена из карбона, оптимизация веса по сравнению с алюминием составила порядка 50%. В серийной сборке многослойный углеволоконный композит как часть силовой конструкции применяется впервые. Вес детали – всего 2,6 кг.
Алюминий – более традиционный материал, он являлся основой «архитектуры» и в предыдущих поколениях А8. Крылатый метал, как часто его любят называть, по сути является визитной карточкой компании, тем более когда речь идет о флагманском седане.
Работа с алюминием как основным кузовным материалом началась в 1982 году под руководством Фердинанда Пиеха, на тот момент генерального директора Audi. Было пройдено несколько ступеней, а, наконец, в 1994 году команда представила миру Audi A8 (D2) – первую серийную модель, почти целиком состоящую из алюминия. Забавно, но промышленные технологии не поспевали за инженерной мыслью, поэтому 70% процесса сборки приходился на ручной труд, конвейер «подтянулся» позже.
Стоит заметить, что усиливающиеся требования к безопасности автомобилей постепенно свели на «нет» попытки построить полностью алюминиевый автомобиль – всё-таки нельзя жертвовать безопасностью в угоду лёгкости и приёмистости, это же не гоночный автомобиль. Поэтому важно разумное и логичное сочетание материалов или, как говорят сами работники завода Audi: «Залог успеха – правильный материал в нужном месте в точно выверенном количестве».
Поэтому новая A8 состоит из алюминия только на 58%, а все остальное – это страшный сон металлурга, поскольку при сборке конструкции седана задействовано суммарно 29 различных сплавов (напомним, что базовых материалов, как мы писали в начале, – четыре). Большая их часть поставляется подрядчиками эксклюзивно для Audi.
Различные материалы имеют разные свойства и поэтому для их соединения в готовый кузов используется 14 (!) различных методов. Самым сложным считается клёпочная штамповка (grip punch-riveting). Алюминиевый лист, обычная сталь и сталь горячей формовки (нижний слой) укладываются в три слоя и соединяются заклепкой, которая пробивает первые два и вязнет в третьем. Другой эффективный способ крепления – флянцевание передних и задних дверных проемов, когда алюминиевый лист огибает элемент кузова из высокопрочной стали. Это позволяет увеличить дверные проемы на 36 мм по сравнению с предыдущей моделью, а обзорность – на 5% как раз за счет «похудания» (на треть) передних стоек.
Несмотря на стремление инженеров сократить массу кузова, весит он в итоге 282 кг, что на 51 кг тяжелее предыдущей модели (на это повлияли повышенные требования по безопасности). Тем не менее, новая А8 продолжает носить звание самого лёгкого каркаса в своем сегменте. Кстати, в презентации было заявлено, что снаряженная масса A8 будет меньше предыдущей и пока не очень явно, за счет чего и каким ухищрениями это будет достигнуто. Благо ждать осталось совсем немного – 11 июля состоится презентация нового флагмана, где все подробности станут известны.
