Горизонты транспорта будущего

Замечательные свойства титана  легкость, прочность, высокая коррозионная устойчивость  в полной мере проявляются при использовании нового промышленного металла в автомобилях. Применение нового конструкционного титанового материала для клапанов, толкателей, шатунов, поршневых пальцев и других деталей двигателя позволяет уменьшить инерционные нагрузки на кривошипно-шатунный механизм, повысить предел усталости, снизить усилия на болты и гайки шатуна, увеличить число оборотов, а следовательно, и мощность двигателя. Важными свойствами титановых сплавов, помимо высокой удельной прочности и стойкости против коррозии, являются сравнительно высокая жаропрочность, низкий коэффициент теплового расширения.

Применяемые в дизелестроении для шатунов высоколегированные стали далеко не полностью удовлетворяют требованиям эксплуатации: под влиянием растягивающих напряжений стали деформируются  «текут». Титановые сплавы этих недостатков не имеют.

Титановый сплав ВТ5 (титан с небольшими добавками алюминия, железа и кремния) успешно использован на одном из отечественных дизелестроительных заводов для изготовления шатунов серийно выпускаемых мощных двигателей. Титановые шатуны показали высокую надежность, отличную коррозионную стойкость в среде паров масла и продуктов сгорания топлива, обеспечив длительную безотказную работу двигателей. Обычно применяемые глушители автомобильных двигателей изготовляются из мягкой углеродистой стали и быстро выходят из строя вследствие прогаров и внешней коррозии. Использование титана позволяет избежать этого.

Японская фирма «Кобе стил» разрабатывает титановые сплавы для автомобилестроения. Один из сплавов предназначен для впускных и выпускных клапанов и будет выдерживать нагрев до 800-900^оС. Этот новый титановый сплав в 2,5 раза легче стали, которую он заменит. Другой сплав, разработанный фирмой, станут применять для толкателей клапанов, клапанных тарелок, поперечных клиньев и шатунов. Оба сплава уже используются в гоночных автомобилях марок R380 и R382, выпущенных японской фирмой «Ниссан Мотор», которая планирует применить эти сплавы также в спортивных машинах.

Объединенными усилиями трех японских автомобильных фирм из титанового сплава создан сверхлегкий двигатель, который в 2,5 раза легче обычного автомобильного мотора. В сплаве около 80% массы приходится на титан, остальные 20% составляют олово, алюминий, церий, хром и сталь. Однако стоимость нового двигателя велика.

В других странах титан применяется пока в основном в конструкциях гоночных автомобилей. Крупнейший производитель титана в США фирма ТМКА сконструировала гоночный автомобиль Тi-22. Он изготовлен почти целиком из титана, что и дает хорошие результаты. Титан использован и при изготовлении гоночного автомобиля «Орел» компании ААR, завоевавшем Большой приз по итогам 24-часовой гонки в Бельгии. Одна из канадских фирм использовала титановые сплавы для изготовителей шатунов двигателей гоночных машин, благодаря чему число оборотов мотора достигло 8600 в минуту, а мощность увеличилась на 8,8 кВт.

Применение титана в автомобилестроении не ограничивается гоночными машинами. Изготовление автомобильных деталей из титановых сплавов придает им надежность и долговечность. Это позволяет значительно сократить ремонты, увеличить срок службы, благодаря чему экономятся многие миллионы рублей.

Замена стали титаном при производстве осей грузовиков и автоприцепов позволяет увеличить полезную грузоподъемность и срок службы, уменьшить износ покрышек, расход горючего, сократить затраты на ремонт и простои, что в конечном итоге не только окупит стоимость титановых сплавов, но и даст существенную экономию средств.

Автомобиль будущего, скорее всего, будет снабжен колесами с универсальными пневматическими шинами, способными работать на дорогах самых разных типов. Автопокрышки, осуществляя прямой контакт машины с дорогой, служат одновременно источником тяги и амортизатором автомобиля. Способность пневматической шины к деформации при качении позволяет резко увеличить площадь контакта, а следовательно, и сцепление с поверхностью дороги. На сухом шоссе коэффициент трения шины о дорогу максимален и составляет 0,8-1,0. На сырой дороге он примерно такой же, а при большой скорости может упасть до 0,1. Наилучшее сцепление с дорогой дает резина на основе натурального каучука, однако при морозах это преимущество теряется.

Протекторы шин находятся в наиболее сложных и тяжелых условиях эксплуатации по сравнению с другими элементами автомобиля. Отсюда неизбежное изнашивание автопокрышек, главным образом, в результате их пробуксовки. Годовой выпуск автомобильных шин исчисляется миллиардами штук, и их стоимость достигает 10% общей стоимости легкового автомобиля. На производство подобных шин расходуется 14 тыс. т каучука, 7 млн. м² кордной ткани и труд более тысячи рабочих. Поэтому проблемы шин чрезвычайно актуальны.

Автомобильный транспорт не может существовать без гигантской сети автострад и шоссе. Расходы на строительство и поддержание дорог достигают фантастических размеров. Но, несмотря на огромные затраты, пропускная способность дорог по-прежнему зависит от погоды и времени года.

Наибольшие неприятности с автомобильными путями возникают в зонах с умеренным климатом и в приполярных областях, а также в высокогорной местности. Известны случаи, когда неожиданные снегопады, снежные обвалы, туманы и гололед парализуют автотранспорт в масштабах целого государства. Автомобильные катастрофы ежегодно уносят 180 тыс. человеческих жизней, а число раненых при этом исчисляется миллионами.

Значительная часть дорожных происшествий вызвана плохой погодой. Самым страшным врагом автомобиля, бесспорно, является гололед. Сцепление машины с дорогой ухудшается примерно в 10 раз. Для борьбы с гололедом в России и многих европейских странах по автострадам с наступлением холодов разбрасываются в изобилии песок и соль. Это не только вызывает загрязнение и разрушение асфальтового покрытия, но и значительно усиливает коррозию автомобилей.