Шины, эластичное будущее.

Это случается каждый год с приходом весны. Автолюбители устремляются в шиномонтаж, чтобы сменить «обувку» на летний вариант и ознакомиться с последними новинками. Что же будут «носить» наши автомобили в этом сезоне… а также через 10 и 50 лет

     Принято считать, что летние шины разработать проще, чем зимние. Последние должны удовлетворять примерно тем же требованиям, что и летние, но при более низких температурах. Плюс еще к торможению и управляемости на сухом и мокром покрытии добавляются те же характеристики на снегу, льду и снежноводяной каше. Однако и разработка летней резины - непростая задача, в  особенности это касается «скоростных» шин для мощных автомобилей.     

Встречают по одежке

   Первое, что оценивает потенциальный покупатель, - это, конечно, рисунок протектора. Существует три основных типа рисунков.

    Симметричный рисунок наиболее прост и технологичен в разработке и изготовлении. Дело в том, что инженеры могут несколько «сэкономить», разработав только половину шины, а потом зеркально отразив рисунок. Однако такой подход предоставляет конструкторам меньшую гибкость в реализации заданных характеристик.

   Направленный рисунок, как правило, используется для шин, которые оптимизированы не для отточенной управляемости, а для торможения и разгона. Он отлично подходит для зимних шин, поскольку одна из их главных задач - обеспечение торможения на льду и проходимости на снегу и снежной каше. Направленный рисунок протектора также используется в летних «дождевых» шинах, поскольку способствует быстрому удалению воды из пятна контакта, помогая лучше противостоять аквапланированию.

    Асимметричный рисунок протектора предоставляет конструкторам гораздо больше возможностей, чем другие типы дизайна. На одну сторону шины, например, можно перенести более жесткие блоки протектора, оптимизированные для точной управляемости в поворотах, а другую отвести под блоки, отвечающие за более эффективное торможение. Так совмещаются принципиально разные функции, реализация которых зачастую невозможна в других типах дизайна. 

    Однако разработка асимметричной шины - несколько более сложный процесс. Поскольку рисунок левой и правой половин различается, эту разницу и смещение блоков друг относительно друга нужно учитывать при оптимизации уровня шума (чтобы удары блоков по дорожному покрытию не попадали в резонанс). Зато именно такой дизайн, как правило, предпочитают ставить на конвейер производители автомобилей - в отличие от направленного дизайна, асимметричный намного более технологичен, поскольку не предусматривает разделения на «левые» и «правые» колеса при монтаже.

Прощай, запаска?

    Одна из современных тенденций шинного рынка - появление несколько лет назад шин типа Run on Flat (ROF). Такие шины, снабженные более жесткой усиленной боковиной, позволяют продолжить движение с частично или даже полностью спущенным колесом (или колесами). Сейчас такими шинами (марки Goodyear) оснащаются на заводе многие модели BMW и некоторые модели Mercedes. Но Жан-Пьер Жозетт, директор по технологиям шин для легковых автомобилей европейского отделения компании Goodyear (одного из пионеров этой технологии), уверен в том, что Run on Flat ждут блестящие перспективы: «По-скольку при использовании таких шин водитель просто может не заметить прокола, а пробег их ограничен (около 80 км при скорости 80 км/ч), установка таких шин на автомобиль требует наличия контроля давления в шинах (TPMS, Tire Pressure Monitoring System). Пока таких машин не очень много, но с 2014 года этой системой будут оснащаться абсолютно все выпускаемые автомобили, и для шин Run on Flat откроется новый сектор рынка - розничный. Скорее всего, именно желание частных покупателей подстегнет и производителей автомобилей. За небольшую разницу в цене покупатель получит шину с нужными ему характеристиками, плюс еще безопасность (при пробитии колеса на высокой скорости это может спасти жизнь), мобильность и комфорт (не нужно менять колесо под дождем, снегом, на морозе). В остальных аспектах такая шина полностью идентична обычной, это просто эволюционное развитие обычных шин. Поэтому я уверен, что такие шины в конечном итоге станут стандартными для всех автомобилей и вытеснят обычные, подобно тому как бескамерные шины в свое время вытеснили камерные».

Ближайшее будущее

   Как будет идти эволюция автомобильных шин в ближайшем будущем? Останутся ли они пневматическими? «Концепции непневматических шин достаточно интересны, но они представляют собой нишевые решения, - говорит Жан-Пьер Жозетт. - У Goodyear есть подобная шина, сплетенная из стальных пружинок, Moon Tire, сделанная для лунного ровера. У Michelin есть Tweel, с которым сейчас экспериментируют военные. Но для массового автомобильного рынка эти решения не подходят».

    Основные усилия конструкторов, по словам Жан-Пьера, сосредоточены на снижении массы за счет оптимизации конструкции: «Мы просто уменьшаем толщину шины в соответствующих местах. Но рано или поздно мы достигнем предела, и стенки шины уже не смогут выдерживать заданные нагрузки. Уже через несколько лет нам просто будет нечего удалять! Поэтому следующий по важности вполне логичный шаг - это поиск новых материалов, более прочных и легких. Резина как основа пока еще не исчерпала своих возможностей - резиновые смеси состоят из сотен ингредиентов, так что это многие десятки и сотни тысяч комбинаций, замены этому фантастическому материалу мы пока не видим. Однако можно работать с наполнителями - например, замена стального корда на полимерный позволит сделать шины более жесткими и легкими. Goodyear экспериментирует с карбоновым кордом, хотя это пока достаточно дорого».

    Второй важный аспект, необходимый для создания пневматических шин с выдающимися характеристиками, - это более полное понимание физики контакта шины с дорогой, управление формой пятна и распределением давления в пятне контакта, а также изучение поведения материалов при различных температурах (в том числе, скажем, и материалов с памятью). Еще одна интересная концепция - это использование «трехмерных» (многослойных) конструкций протектора, позволяющих заранее программировать поведение шины по мере износа. Примером такого подхода может служить выпущенная в 2008 году модель Goodyear Optigrip с технологией SmartWear, благодаря которой характеристики шины сохраняются практически на одном уровне независимо от износа протектора.

2021, 2061 и далее

    Поговорив о будущем, «ПМ» не смогла удержаться, чтобы не задать Жан-Пьеру вопрос о том, какими шинами наши читатели смогут оснастить свои автомобили через 10, 50... и 100 лет. «На первый вопрос ответить довольно просто,- говорит Жан-Пьер, - ведь ключевые технологии таких шин разрабатываются уже сейчас или начнут разрабатываться в ближайшее время. В 2021 году идеальная шина будет превосходить нынешние образцы по всем характеристикам: тормозной путь на сухой и мокрой дороге будет на 15% короче, сопротивление качению - на 20-30% меньше. Ресурс шины на 20% больше - да, именно больше, производителям невыгодно уменьшать ресурс, поскольку рынок требует увеличения этого параметра. И, без всякого сомнения, шина-2021 будет типа Run on Flat. Будущее шины 2061 года предсказать намного труднее. Во-первых, совершенно неизвестно, будет ли она по-прежнему пневматической, особенно если в материаловедении за это время произойдет какая-нибудь революция. Характеристики ее предсказать тоже достаточно сложно, однако позволю себе озвучить голубую мечту конструкторов: чтобы тормозной путь такой шины на сухом, мокром, обледеневшем покрытии был одинаковым. Понятно, что для реализации этой мечты необходимы совершенно новые, ‘умные’ материалы, способные изменять свои свойства и форму в зависимости от внешних условий. Чтобы придумать такие материалы, у нас есть еще 50 лет. С шиной 2111 года все еще сложнее. Прежде всего напомню, что шины нужны людям не сами по себе, а я лично далеко не уверен, что через 100 лет мы все еще будем ездить на автомобилях. Может, это будут звездолеты, которым понадобятся шины для посадочных шасси? Если у вас есть идеи на этот счет - мы с удовольствием их выслушаем... и, возможно, реализуем, когда придет время».

http://www.popmech.ru/