Где лучше расположить мотор – спереди, сзади? Или, может, посередине автомобиля? Какие колеса делать ведущими?


КЛАССИЧЕСКИЙ ПОДХОД

При разработке первых автомобилей свободы выбора у создателей не было – двигатель просто помещали туда, где нашлось место. Такой принцип уже сам по себе порождал разнообразные компоновочные схемы. Например, трехколесный самоходный экипаж Карла Бенца – типичная заднемоторная машина, хотя схема с горизонтально расположенным вдоль продольной оси машины одноцилиндровым двигателем сейчас выглядит странно. Готлиб Даймлер при создании своей конструкции использовал обычную четырехколесную повозку, совершенно не приспособленную для установки двигателя внутреннего сгорания. По­этому мотор он водрузил между кучерским облучком и собственно пассажирским отделением, а точнее, в ногах. Но если посмотреть на эту машину с современных позиций, перед нами самый ранний пример среднемоторной компоновки.
В последующие несколько лет развития автомобиля стало ясно, что подход Бенца предпочтительнее: шумный и не источающий приятных ароматов мотор не делит пространство с пассажирами, а занимает обособленное место. Как правило, позади кузова – созданные по образу карет первые автомобили не давали широких возможностей иначе располагать агрегат. Но уже в 1891 году французская фирма «Панар-Левассор» предложила так называемую классическую компоновку – с мотором, расположенным спереди, и задними ведущими колесами. Схема, именовавшаяся на первых порах системой Панара, долгое время использовалась в большинстве моделей. Технологически простая в исполнении (мотор, коробка передач, карданный вал – или, на первых порах, цепной привод – и ведущая ось размещены последовательно), она позволяла легко компоновать агрегаты, особо не задумываясь об их размерах. Это заодно упрощало и удешевляло процесс сборки.
Классическая компоновка была удобна и при обслуживании и ремонте. Расположенный продольно двигатель обеспечивал легкий доступ к большинству агрегатов. Узлы трансмиссии легко расстыковывались – заменить их можно было даже в полевых условиях. Но когда автомобиль стал действительно массовым и потребовалось размещать пассажиров, багаж и силовой агрегат в кузове небольших размеров, стало понятно: прежние достоинства оборачиваются недостатками.
Выступающий в салон трансмиссионный туннель существенно ограничивал простор в салоне, особенно на центральном месте заднего сиденья. Промежуточный вал между двигателем и ведущим мостом увеличивал массу и металлоемкость. Начиная с 50-х годов прошлого века классическая компоновка стала быстро сдавать позиции – вначале на небольших автомобилях, затем и на моделях старших классов.
Процесс отторжения классической схемы, как правило, в пользу передних ведущих колес достиг пика в 1980-е годы, а потом потихоньку пошел на спад. Такая тенденция особенно показательна для американского автопрома, где к этому времени почти полностью перешли на переднеприводную компоновку, а затем на некоторых моделях вернулись к старой доброй схеме с зад­ними ведущими. Характерные примеры – «Крайслер-300», «кадиллаки» моделей CTS и STS.
Оказалось, задние ведущие колеса иногда предпочтительнее передних – в первую очередь на спортивных и больших солидных моделях с мощными моторами. Тут трансмиссионный туннель незначительно ограничивает вместимость салона, зато классическая компоновка обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между передней и задней осями, что положительно сказывается на управляемости машины. При резком ускорении задние колеса нагружаются – лучше сцепление с покрытием, а следовательно, более эффективен разгон. Вдобавок автомобиль не уводит в сторону при резком нажатии на газ, что свойственно мощным переднеприводным машинам с разными (из-за особенностей компоновки) по длине полуосями. Что касается склонности к заносу при потере сцепления ведущих колес с покрытием, то с этим врожденным недостатком заднеприводной схемы теперь успешно борются электронные системы стабилизации.
Приблизить развесовку по осям к идеальной можно, сместив двигатель за переднюю ось или объединив сцепление и коробку с главной передачей. Придвинутый к салону мотор улучшает управляемость. Наиболее часто эту компоновку (ее называют передне-среднемоторной) можно встретить у купе и родстеров, обычно двухместных, которым длинный капот не помеха. Примеры – «Мерседес-Бенц SLR Мак-Ларен», «Додж-Вайпер», «Хонда-S2000».
Один из последних примеров компоновки с вынесенными к задней оси сцеплением и коробкой – «Порше-Панамера». А выполненное по аналогичной схеме купе «Ниссан GT-R» имеет совершенно уникальную особенность – с задним редуктором объединена еще и раздаточная коробка, передающая крутящий момент через дополнительный вал на передние колеса.

ТЫЛОВОЕ СНАБЖЕНИЕ

Весомой альтернативой классической компоновке в 20–30-е годы прошлого века представлялась заднемоторная схема. Она давала выигрыш во вместимости кузова и компактности силового агрегата, не требовала дорогостоящих и тогда еще ненадежных шарниров равных угловых скоростей, необходимых переднеприводным машинам. Неудивительно, что одними из первых новомодную схему примерили дешевые и компактные «народные» автомобили. Кроме того, отсутствие спереди двигателя открывало широкие возможности для игры с аэродинамикой кузова. Этим в полной мере воспользовалась чехословацкая «Татра», приступившая в 1930-е годы к выпуску больших и престижных машин с расположенным в корме мотором V8 воздушного охлаждения.
Но настоящий бум в применении этой схемы случился после Второй мировой войны – в связи с огромным спросом на простые и дешевые машины. Одним из самых известных стал «Фольксваген-Жук». Никто поначалу не обращал внимания на врожденную склонность заднемоторной машины к внезапному заносу при сбросе газа, причем более резкому и неожиданному, чем у переднемоторных моделей. Или на разгрузку передней оси при резком ускорении, приводившей, на­оборот, к сносу или недостаточной поворачиваемости. Эти особенности стали проявляться на мощных машинах – «Шевроле-Корвэйр» или «Порше-356».
Всплыли трудности с охлаждением мотора. Воздушное не всегда было эффективным, не позволяло сделать удобную систему отопления салона, а переход на жидкостную схему вызывал проблемы с размещением радиатора – сзади для него часто не хватало места, вдобавок обдув в корме посредственный, а для установки спереди требовались длинные шланги. Кроме того, сокращался объем и без того небольшого багажника, зажатого колесными арками.
Короче, недостатков не меньше, чем преимуществ. Поэтому стоило только набрать обороты переднеприводной схеме, как машины с зад­ним расположением двигателя стали одна за другой уходить на покой. Ныне подобная компоновка сохранилась разве что на «Порше-911», чьи создатели очень долго доводили ходовые качества своего детища до необходимого уровня, да на сверхкомпактных городских машинках вроде «Смарта» или «Таты-Нано».
У истоков создания среднемоторной компоновки, имеющей исключительно гоночные корни, стоял Фердинанд Порше. Еще в 1923 году он спроектировал «Бенц-Тропфенваген» – пер­вый автомобиль с силовой установкой перед задними ведущими колесами. Перед войной эту схему применили на знаменитых гоночных «ауто-унионах», а с конца 1950-х годов она стала общепринятой для болидов, участвующих в кольцевых гонках.
Преимущества очевидны только для мира больших скоростей. Расположенный близко к центру машины силовой агрегат обеспечивает высокую стабильность при прохождении поворотов. Распределение массы по осям меньше зависит от продольных ускорений и замедлений. И неудивительно, что такая схема использована также в большинстве суперкаров – от крохотных «лотосов» до грандиозного «Бугатти-Вейрон». Недостатки – весьма тесный, как правило, двухместный кокпит, не слишком удобный доступ в моторный отсек.

ТЯНУТЬ ПРОЩЕ, ЧЕМ ТОЛКАТЬ

Повторюсь, создание переднеприводных автомобилей долгое время откладывалось из-за сложных и дорогих шарниров равных угловых скоростей, передающих крутящий момент на ведущие колеса. Попытка применить вместо них двойные карданные шарниры была полумерой. И только с изобретением в 1920-е годы узлов типа «Рцеппа» и «Бендикс-Вейс» началась заметная эволюция переднеприводных машин.
Поначалу передний привод считался подходящим лишь для дорогих скоростных машин – такая схема обеспечивала более стабильное поведение автомобиля на скользких покрытиях. Ведь переднеприводная машина при проскальзывании ведущих колес стремится уйти наружу поворота, что в большинстве случаев безопаснее и предсказуемее, чем занос.
Ярким примером раннего подхода к использованию переднеприводной схемы служит американский «Корд L-29». Его продольно расположенный мотор лежит в базе, спереди к нему пристыкованы коробка передач и главная передача. Такая схема существенно увеличивала длину автомобиля, а главное – передние колеса оказывались недогруженными (на них в лучшем случае приходилось 40% массы), что вызывало пробуксовку при резком разгоне и движении в гору на скользком покрытии. Тем не менее идею установки мотора позади передней ведущей оси продолжали развивать. Перенос коробки за переднюю ось позволил немного уменьшить габариты моторного отсека (так сделали на «Ситроене-Траксьон Аван»), но не решил проблем ведущих колес. Дольше всего, вплоть до начала 1990-х, за такую схему держалась компания «Рено».
Чтобы более полно использовать преимущества переднего привода, нужно устанавливать двигатель перед ведущими колесами. Долго считали наиболее удобным продольное расположение мотора: оно обеспечивает легкий доступ при обслуживании, возможность установить крупногабаритные Р6 или V8, довольно просто реализовать полноприводную схему. Однако вскоре стало ясно, что такое расположение агрегатов оправданно лишь для крупных машин, у которых вышеописанные преимущества нивелируют серьезный недостаток – увеличенный передний свес. На сего­дняшний день такой компоновки придерживаются немногие, в частности «Ауди» и «Субару».
Что касается поперечного расположения двигателя, то одна из первых машин с такой компоновкой – ДКВ-F1 1931 года. Правда, тогда речь шла о компактном двухцилиндровом двухтактнике. А первой машиной с полноценным четырехцилиндровым мотором стал знаменитый МИНИ – идеал уплотнения автомобиля. Дебют английской микролитражки удивил автомобильный мир тем фактом, что за счет поперечного расположения двигателя удалось предоставить салону и багажнику 80% общей длины машины. По такой компоновочной схеме сегодня выполнено подавляющее большинство массовых моделей.