Новый родстер Mercedes-Benz SLS AMG: процесс разработки
Открытый вариант «крылатого» суперкара стал уже вторым автомобилем AMG собственной разработки. Купе и родстер проектировались параллельно – это обеспечило решающие преимущества при разработке последнего. В ходе трёхлетней работы по созданию родстера SLS AMG инженеры уделили особое внимание таким темам, как жёсткость конструкции кузова, динамика, складной верх родстера, а также шум, вибрация и жёсткость.
Штутгарт, весна 2011 г.: слегка замаскированные, новые родстеры SLS AMG «наматывают» свои тестовые километры. Знаток распознает их легко, но для многих они выглядят как двухместные автомобили-прототипы с матерчатым верхом: ни «мерседесовских» звёзд, ни шильдиков – лишь чёрная плёнка на передней, задней и боковых частях кузовах. Зато пропорции автомобиля говорят сами за себя: длинный капот, крупные колёса и укороченная задняя часть указывают на завораживающий дух силуэт спорткара.
До мировой премьеры данного автомобиля ещё несколько месяцев: он дебютирует на Международном автосалоне во Франкфурте в сентябре 2011 г. Поэтому сейчас самое время испытать новый родстер SLS AMG на зрелость. Основную работу специалисты AMG уже выполнили, поскольку купе и родстер проектировались параллельно. В качестве основы при разработке и испытаниях нового суперкара AMG послужил его цифровой прототип (DPT). Тщательные исследования помогают при этом добиваться конкретных целей. Идёт ли речь о каркасе кузова, распределении массы, месте установки двигателя, положении центра тяжести или конструкции осей, а также, разумеется, о динамике, аэродинамике, эргономике, аварийной безопасности или процессе производства – самые современные системы компьютерного моделирования позволяют получать близкую к реальности модель автомобиля со всеми его свойствами. Таким образом, цифровой прототип является полной виртуальной копией автомобиля.
При этом специалисты AMG пользуются богатым ноу-хау своих коллег из Mercedes-Benz: как и в случае с купе, была налажена интенсивная совместная разработка открытого варианта автомобиля SLS AMG с участием избранных конструкторских отделов Mercedes-Benz из Технологического центра Mercedes-Benz (Mercedes Technology Center, MTC) в Зиндельфингене.
Самые современные программы компьютерного моделирования и интенсивные полевые испытания на всех континентах сделали родстер, оснащённый двигателем мощностью 420 кВт (571 л. с.), готовым к выходу на рынок осенью 2011 г. В центре внимания экспертов из Аффальтербаха были такие аспекты, как жёсткость конструкции кузова, динамика, мягкий верх и NVH – аббревиатура, состоящая из английских слов «Noise, Vibration, Harshness» и означающая «шум, вибрация, жёсткость».
Естественно, все эти аспекты разработки тесно связаны между собой, как поясняет Тобиас Мёрс, 44-летний руководитель подразделения комплексной разработки автомобилей и член правления Mercedes-AMG: «Без достаточно жёсткой конструкции кузова не будет необходимой динамики и 100-процентной герметичности складного верха». Поскольку вариант с кузовом родстер учитывался изначально ещё на стадии проектирования SLS AMG, то инженерам удалось достаточно рано определиться с конструкцией алюминиевой пространственной рамы – лёгкой и необычайно жёсткой на кручение. В результате отказа от жёсткого верха и дверей типа «крыло чайки» порогам кузова пришлось придать соответственно больше прочности. Но не из-за того, чтобы автомобиль удовлетворял законодательным требованиям по аварийной безопасности при столкновениях – родстеру, в принципе, это вполне удалось бы и с порогами от купе. Как показали исследования и ездовые испытания, с помощью этой меры можно дополнительно повысить динамику автомобиля. Таким образом, для открытого варианта спорткара SLS AMG были разработаны пороги с более толстыми стенками и с бóльшим числом камер. «Родстер SLS AMG – такой же суперкар, как и его собрат купе», – отметил Тобиас Мёрс. – «Обеспечить даже в открытом варианте сверхдинамику – для нас в AMG это нечто само собой разумеющееся».
Чтобы при отсутствии крыши добиться динамики на уровне купе, на кузове родстера применены ещё два повышающих его жёсткость решения: несущий элемент приборной панели с помощью дополнительных подкосов опирается на раму лобового стекла, а также на центральный туннель, и, кроме того, дополнительную жёсткость задней оси придаёт распорка в пространстве между топливным баком и складным верхом. Все эти меры предотвращают нежелательные колебания ещё на стадии их возникновения, а также избавляют от необходимости использовать дополнительные, утяжеляющие автомобиль гасители колебаний, что можно часто встретить у конкурентов. Ещё один важный момент: определённый уровень жёсткости кузова требуется также и для того, чтобы складной верх мог надёжно подниматься и откидываться с помощью электрогидравлического привода при скорости движения до 50 км/ч. В остальном лонжероны переднего и заднего модулей кузова идентичны у обоих вариантов автомобиля SLS AMG. Кузов родстера весит всего 243 кг – показатель, сравнимый с результатом купе SLS AMG, масса которого не превышает 241 кг.
В результате отказа от жёсткой крыши и дверей типа «крыло чайки», открытый вариант автомобиля SLS AMG получил за сиденьями повышающую жёсткость кузова траверсу, которая подпирает неподвижную систему защиты при опрокидывании. Кстати, 250-ваттный сабвуфер акустической системы экстра-класса Bang&Olufsen BeoSound AMG разместился также в этой траверсе, поскольку место задней полки, куда он устанавливается в случае купе, в родстере занято под складную крышу. Весьма непросто было добиться акустической изоляции поперечины, которая, выступая в качестве корпуса сабвуфера, приютила два последовательно подключённых динамика диаметром 165 мм. Чтобы обеспечить желаемое качество звучания, инженерам понадобилось принять множество оптимизационных мер. Лишь с помощью специальной перегородки, установленной внутри алюминиевой траверсы, им удалось добиться уровня, соответствующего всем требованиям меломанов.
Ещё одним фактором, важным для динамики родстера SLS AMG, стал его трёхслойный матерчатый верх, который компактно складывается в форме буквы «Z» за сиденьями. Оптимизированная по массе, комбинированная конструкция из магниевого сплава, стали и алюминия обеспечивает низкий центр тяжести и рассчитана на скорость до 317 км/ч (ограничена электроникой). С откинутым или поднятым верхом – не важно: даже на максимальной скорости не должно возникать никаких неприятных шумов. Съемный стеклянный ветроотклоняющий экран, а также элементы облицовки в салоне, на складном верхе и линии борта тоже необходимо было закрепить так, чтобы не возникало никаких вибраций. Ничто не должно препятствовать удовольствию от поездки под открытым небом. Чтобы добиться надёжных, стабильных результатов, говорящих о том, что автомобиль готов для практического использования клиентами, ему пришлось пройти чётко определённые испытания на гоночных трассах Папенбург, Нардо (Италия) и Идиада (Испания).
В основе отличной шумоизоляции, которую инженеры AMG, разумеется, многократно перепроверяли с помощью сложной измерительной техники, лежит ещё одна «хитрость» – однослойное небьющееся заднее стекло, бесшовно впаянное в матерчатый верх. Особый производственный процесс позволяет не только достичь перехода заподлицо между внешним слоем матерчатого верха и задним стеклом. В сумме все эти конструктивные решения ведут к снижению шумов, создаваемых потоками воздуха при движении автомобиля с поднятым верхом – причём не важно, на какой скорости.
Крайне сложная тема – это герметичность складного верха. Специалисты AMG и Mercedes-Benz используют при этом колоссальный опыт, накопленный за 125 лет инновационного творчества. В истории штутгартской автомобильной марки всегда были открытые авто – причём, в отличие от некоторых конкурентов, без пауз в производстве.
Вода, песок, пыль, зной и холод – вот те пять факторов, которыми пришлось плотно заниматься специалистам из AMG при создании родстера SLS AMG. Особенностью его компактного складного верха является сплошной водосборный мешок, расположенный под внешней поверхностью матерчатого верха, улавливающий дождевую воду и отводящий её через два отверстия – на левой и правой стороне – непосредственно к днищу кузова.
В принципе, любой объём разработки в автомобиле, связанный с упругой деформацией, очень сложен. Компьютерное моделирование может здесь задать ошибочное направление и не всегда гарантирует наиболее экономичное решение. Часто классический способ испытаний позволяет быстрее добраться до цели. Хольгер Штраль, 34-летний руководитель проекта разработки, поясняет: «В этой области не всё можно моделировать с помощью CAD, здесь актуален следующий подход: проверять в движении, испытывать и совершенствовать. Ведь в итоге утверждённый вариант должен быть пригодным к серийному производству. Наши специализированные отделы и весь коллектив подразделения комплексной разработки автомобилей сотрудничают теснейшим образом, поскольку мы все стремимся найти идеальное решение». А Тобиас Мёрс добавляет: «Для AMG второго лучшего варианта не бывает».
Необычный тест на выносливость проводится в Технологическом центре Mercedes-Benz (MTC) в Зиндельфингене. Речь идёт об испытании водой, выдержать которое обязан каждый новый автомобиль с трёхлучевой звездой. Причём не важно, какой у него верх: цельный жёсткий, матерчатый или складной жёсткий. В рамках теста используется экстремальное количество воды, чтобы к концу процесса разработки быть уверенным, что автомобиль герметичен. Для кабриолетов и родстеров – это весьма непростое испытание. Таким образом, чтобы получить окончательное «добро», нужно успешно пройти 16 испытаний.
Здесь есть и проверка поливкой из шланга всех уплотнений в области складного верха, дверей и крышек, и непрерывный суточный полив искусственным дождём, и проезд через воду, испытание обледенением, окатывание большой волной и проверка высоким давлением, а в заключение – прохождение автомойки. Таким образом, водное испытание моделирует любую возможную ситуацию, которая может возникнуть на любом из континентов.
Определить проблемы и найти к ним решения специалистам AMG, помимо различных стендовых испытаний, вроде дождевой камеры и климатической аэродинамической трубы, помогают также полевые испытания во всех климатических зонах Земли. Например, в Лоредо, что находится в штате Техас, имеется настолько тонкая пыль, что она способна проникнуть практически в любую нишу в автомобиле – и тут от уплотнителей требуется максимум возможного.
Компактный матерчатый верх, способный удобно, при нажатии специальной кнопки, откидываться или подниматься за 11 секунд при скорости движения до 50 км/ч, должен быть также в состоянии выдержать разного рода «пытки». Так, новый родстер или кабриолет Mercedes-Benz, как правило, проходит стандартное испытание на долговечность складного верха, которому необходимо подняться 20 тыс. раз на стационарном стенде, что не должно стать проблемой для его гидравлических цилиндров, электромоторов и шарниров. К этому добавляются 2,5 тыс. закрываний в режиме движения, причём не важно, в условиях ли жары, холода, сырости или сухого пустынного ветра. Здесь ничто не отдаётся на волю случаю – и по веской причине: высокие трудозатраты окупятся сторицей в виде безграничного удовольствия клиента от управления своим родстером SLS AMG.
Все этапы по оптимизации выполнены, производственные испытания на заводе Mercedes-Benz в Зиндельфингене успешно пройдены, но конструкторы пока ещё не могут расслабиться. Цель параллельно проводимых ресурсных испытаний – убедиться в качестве автомобиля в целом. Это испытание моделирует жизнь автомобиля в жесточайших условиях в «ускоренном» режиме. Цель здесь – обеспечить требуемую степень зрелости изделия, перед тем как начнётся его серийное производство.
Обзор составляющих ресурсного испытания:
- на разных вариантах дорожного покрытия. Испытание взаимодействия всех компонентов и систем в условиях повседневной эксплуатации. Опытные образцы полной массой с грузом «наматывают» километры чётко по программе: на шоссе, автомагистралях и городских улицах;
- «степное» ресурсное испытание. Здесь для конструкторов важно проверить эксплуатационную прочность компонентов подвески, кузова в целом, а также интегрального подрамника, к которому крепятся передняя ось, рулевое управление и двигатель. Опытные образцы автомобилей при этом загружаются до своей полной нормативной массы;
- «ускоренное» ресурсное испытание. Испытание автомобиля в целом с акцентом на трансмиссию и ходовую часть. Особенность программы, используемой в AMG: 10 тыс. километров по «Северной петле» трассы Нюрбургринг и 10 тыс. километров в городских условиях;
- ресурсное испытание при полной нагрузке. Экстремальные задания по разгону и замедлению при полной нагрузке, высокие нагрузки для систем охлаждения и питания, а также тормозной системы;
- длительное испытание на устойчивость к коррозии. Испытание на коррозийную стойкость автомобиля в целом воспроизводит жесточайшие динамические и климатические воздействия внешней среды;
- контрольное испытание. Проверка степени конструктивной и производственной зрелости автомобиля в целом.
Инженеры AMG будут поглощены выполнением этой обширной и жёстко расписанной по времени программы и смогут перевести дух лишь 13 сентября 2011 г., когда новый родстер SLS AMG предстанет, наконец, в ярком свете фотовспышек на Франкфуртском автосалоне.
Выход родстера SLS AMG на российский рынок ожидается весной 2012 года.
Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта avtosport.ru и сайта Mercedes-Benz в России.