Каким будет автомобиль будущего?

Каким будет автомобиль будущего?

Современный мир стремительно меняется, с каждым годом технологии становятся все совершеннее. Для людей из прошлых веков наша жизнь, наверное, показалась бы настоящей фантастикой. Наши города застроены высокими многоквартирными домами, мы перемещаемся на огромных скоростях по земле и под землей, по воде и воздуху, можем свободно общаться по видеосвязи с людьми из разных стран.

ДВС или электродвигатель?

Двигатель внутреннего сгорания вот уже более 100 лет служит нам верой и правдой. За это время конструкция двигателя значительно усовершенствовалась. Новые технологии, материалы и инженерные решения позволили сократить расход топлива и повысить ресурс мотора. Однако, существуют принципиальные ограничения, которые не позволяют в дальнейшем эффективно использовать ДВС:

  • достаточно низкий КПД по сравнению с электродвигателем
  • вредные выбросы в атмосферу и отработанное моторное масло, которое необходимо утилизировать
  • значительное количество подвижных деталей и более сложная конструкция по сравнению с электродвигателем
  • значительные габариты и вес

Электрический двигатель лишен многих недостатков ДВС. Он компактен, не загрязняет окружающую среду, требует минимального технического обслуживания. Электромобили обладают отличной динамикой и низким шумом. Однако в настоящее время у автомобилей с электрическими двигателями есть один существенный недостаток – ограниченный запас хода и неразвитая инфраструктура зарядных станций.

Тем не менее, технологии в этой области развиваются стремительными шагами. Например, в США компания Tesla Motors выпускает электромобили, которые уверенно конкурируют с моделями традиционных автомобильных компаний. Кроме выпуска автомобилей, Tesla строит инфраструктуру для зарядки. Сеть станций по всей стране позволяет без проблем пересечь Америку от одного побережья до другого. Фирменная зарядная станция Supercharger заряжает 85 кВт батарею на 50% за 20 минут, а за 40 минут - на 80%. Причем автомобили Tesla оснащены системой поиска зарядных станций с учетом свободных мест.Компания Nissan с 2010 года серийно выпускает электромобиль LEAF. В отличие от Tesla, электромобиль Nissan более доступен по цене. В любом случае, конкуренция в этом сегменте рынка рано или поздно сделает электромобили доступным и повсеместным явлением.

Конечно, если сравнивать энергоэффективность электрической батареи с баком жидкого топлива, пока что аккумуляторы проигрывают. Но нужно помнить, что прогресс не стоит на месте. Ежегодно ёмкость батарей растет, а время заряда сокращается. Кроме того, запасы ископаемого топлива имеют предел, да и выбросы в атмосферу от многочисленного транспорта ухудшают экологию. Европейские страны уже всерьез обсуждают возможность полного перехода на электромобили после 2050 года.

Гибридные двигатели

Промежуточным решением, которое позволяет существенно сократить расходы топлива, является использование гибридных двигателей. Такой двигатель сочетает в себе две концепции – ДВС и электротяги. За счет комбинированной работы двух силовых установок достигается положительный эффект. В гибридных двигателях, как правило, основную тягу выполняет двигатель внутреннего сгорания. В периоды пиковых нагрузок, когда нужно резко увеличить крутящий момент, в работу включается электродвигатель, тем самым для ДВС обеспечивается более щадящий и комфортный режим работы. Гибридная установка не требует мотора с большим объемом, это также сказывается на экономии топлива. Кроме того, батарея заряжается за счет работы генератора, таким образом, гибридные машины обладают хорошим запасом хода.

Наиболее известной моделью с гибридным двигателем, которая до сих пор выпускается серийно, является Toyota Prius. Именно Тойота сумела доказать, что массовое производство гибридных автомобилей вполне реально и рентабельно.

К минусам гибридных двигателей относится повышенная сложность силовой установки. Если простые и бюджетные автомобили можно починить в большинстве сервисов, то гибридный двигатель требует определенных навыков и знаний. Также возможны сложности с приобретением автозапчастей для ремонта.

Природный газ и водород

Следующим перспективным направлением является использование в качестве топлива природного газа и водорода.

В настоящее время существуют отлаженные технологии перевода обычных бензиновых двигателей на газ. Кроме того, во многих городах имеются специализированные заправочные станции. В России огромные запасы природного газа, его стоимость гораздо ниже, чем стоимость бензина, а при сгорании выделяется не так много вредных веществ. Это позволяет предположить, что такие автомобили будут востребованы у нас в стране, особенно в холодных регионах.

К достоинствам газобаллонного оборудования относится возможность переключения между двумя видами топлива. Фактически, вы сохраняете возможность заправляться и ездить на обычном бензине, но при этом приобретаете весьма выгодную опцию – в любой момент можете переключиться на дешевый газ.

К недостаткам данной схемы можно отнести достаточно высокую стоимость оборудования и его монтажа. В настоящее время переход на газ выгоден для автомобилей с большими моторами, например, для внедорожников. Однако со временем удешевление технологии сделает рентабельным установку газобаллонного оборудования на небольшие легковые автомобили.

Относительно перспектив применения водорода остается больше вопросов, чем ответов. Традиционный поршневой двигатель внутреннего сгорания плохо приспособлен к использованию водорода в качестве топлива. Водород выделяет гораздо больше тепла, что приводит к прогоранию клапанов и поршней. При высокой температуре и давлении водород вступает в реакцию с материалами двигателя, вызывает их коррозию и разрушение.

Более перспективным выглядит использование водородных топливных элементов, однако по причине несовершенства их конструкции и дороговизны, они не получили распространения. Кроме того, массовому использованию водорода препятствует сложность и высокая стоимость его получения.

Автономный транспорт и системы управления

За последние десятилетия в нашем обществе произошла цифровая революция. Всевозможные электронные системы и гаджеты кардинально поменяли многие привычные вещи. Например, с развитием систем телекоммуникации заказать автозапчасти можно через интернет, не выходя из дома.

Автомобили оснащаются все более совершенными системами управления. Помимо управления режимами двигателя, в автомобиле за последние годы появилось множество систем контроля, направленных на повышение безопасности. Самый простой пример – антиблокировочная система (АБС). Многие современные автомобили комплектуются системой автоматической парковки, системой помощи при трогании на подъеме, системой контроля «слепых» зон и т.д.

Такие компании, как Tesla Motors и Google, активно ведут разработку автопилота для автомобилей. Множество датчиков и камер позволяют анализировать дорожную ситуацию и фактически управлять автомобилем без участия человека.

Следующим шагом будет создание глобальной системы управления, которая учитывает перемещение каждого автомобиля и сможет планировать наиболее оптимальный маршрут. Данная система позволит окончательно избавиться от пробок. Автомобиль будет всегда на связи с централизованной системой, которая выполняет роль диспетчера. Зная скорость и положение участников движения, можно спланировать дорожную ситуацию таким образом, чтобы автомобиль проезжал перекрестки без остановок. Причем автомобили с перпендикулярного направления будут пересекать основной поток, проезжая между машинами. Электронный диспетчер предотвратит столкновения и обеспечит оптимальное перемещение множества автомобилей.

В таком мире будут не нужны светофоры и дорожные знаки, а люди избавятся от необходимости утомительного вождения и многочасовых пробок. Фактически, человеку потребуется только указать пункт назначения, все остальное сделает автомобиль. Количество дорожно-транспортных происшествий будет сведено к минимуму, что позволит сохранить множество жизней. Кроме того, во время поездки можно заниматься своими делами, например, проверять почту, смотреть новости или участвовать в видеоконференции.


Конечно, у такой концепции есть свои недостатки. Потребуется организация серьезной защиты от несанкционированного доступа к системе управления. Сбой программы или её намеренное повреждение может привести к трагедии. Данная ситуация уже много раз была описана в фантастических произведениях, а голливудские кинокомпании регулярно выпускают фильмы о восставшем искусственном интеллекте или о кибертеррористах.

Наверняка будут люди, которым не понравится переход от роли водителя к роли обычного пассажира. Скорее всего, для таких людей сохранится возможность ручного управления машиной за городом или на специальных треках. Спустя много лет наши потомки будут воспринимать вождение автомобиля как как вид спорта.

Материалы и конструкция автомобилей

Даже если сравнивать современные автомобили и машины из 50-х годов, становится очевиден прогресс в применении материалов. С каждым годом все более широко используются композитные материалы и легкие сплавы. Это позволяет сократить вес, добиться высокой конструктивной прочности, обеспечить коррозийную стойкость и повысить пассивную безопасность автомобиля.

Использование компьютеров и специальных систем моделирования позволило усовершенствовать кузов автомобиля. В современных машинах при столкновении кузовные элементы сминаются определенным образом и гасят энергию удара. Причем конструкция рассчитана таким образом, чтобы двигатель при лобовом столкновении уходил под салон, оберегая тем самым от повреждений ноги водителя и пассажиров.

Подушки безопасности предохраняют людей в момент столкновения. В дорогих автомобилях множество систем контролируют состояние автомобиля и окружающую обстановку. При возникновении угрозы столкновения система может самостоятельно совершить экстренное торможение. В этом случае электронные системы гораздо надежнее человека. На высоких скоростях даже секундное промедление может привести к серьезной аварии. Активные системы безопасности позволяют снизить нагрузку на водителя и предотвратить опасные ситуации на дороге.

В лабораторных условиях тестируются специальные покрытия, которые могут восстанавливать поверхность кузова при незначительных повреждениях – царапинах или вмятинах. Новые гидрофобные покрытия позволят сократить потребность в мойке, уже сейчас есть технологии, которые обеспечивают защиту кузова от грязи и пыли. Фактически, пыль и грязь будет соскальзывать с поверхности стекол и лакокрасочного покрытия.

Мультимедиа

Бурное развитие электронных коммуникаций приведет к тому, что человек сможет практически всегда находиться на связи и решать множество задач удаленно. Пассажирам будет проецироваться на стекло дополненная реальность в высоком разрешении, подсказывая в движении необходимую информацию. Этот же экран можно использовать для работы в интернете, просмотра фильмов.

Учитывая, что с развитием автономных систем управления автомобиль будет двигаться самостоятельно, даже водитель сможет спокойно посмотреть фильм, поговорить с коллегами по видеосвязи или посмотреть вместе с детьми познавательную передачу.

Развитие систем электронной коммерции приведет к тому, что люди будут приобретать большую часть товаров через интернет. Уже сейчас выгоднее покупать запчасти для иномарок в специализированном интернет-магазине. Прямые поставки, низкие цены, качественный сервис – все это позволяет сократить затраты на обслуживание автомобиля и сэкономить свое время.

АвтоВеликан – строим будущее вместе с вами!