Восстание машин

Восстание машин

Завтрашний день автомобилей не только в цифровых технологиях, но и в принципиально иных материалах, из которых изготавливаются их детали

Автомобили становятся все более самостоятельными. Они уже пытаются помогать водителям справляться с парковкой, а в недалеком будущем разработчики обещают вывести на рынок полностью автономные системы. Но из каких материалов должны быть сделаны «умные» машины, чтобы быть легкими, управляемыми, быстрыми и безопасными?

В 2004 году Агентство передовых оборонных разработок Пентагона (DARPA) объявило конкурс, целью которого было создание на 100 процентов автономного транспортного средства. Победителя планировали определить в результате гонки. Роботы должны были стартовать близ Бастоу в Калифорнии, затем преодолеть порядка 200 км по пустыне и финишировать в городе Примм в Неваде. За приз в 1 млн долл. решили побороться 15 команд, но победить в тот год не смог никто. И это притом что все участники получили детальные карты трассы, фото со спутников, 3D-модели ландшафта.

Бойкое место

Однако с тех пор многое изменилось. И сейчас об автономных машинах говорят уже не как о перспективной разработке оборонной промышленности, а как о вполне реальном продукте. Инженеры высокотехнологичных компаний активно работают над его созданием. Весной прошлого года Google уже показала прототип машины, у которой не было вовсе привычных для человека инструментов управления – педалей и рулевого колеса. А осенью компания Tesla презентовала даже не концепт, а серийный образец электрического лифтбека Model S, оборудованного автопилотом. Пока это, по сути, продвинутый круиз-контроль (оптическая камера, радары и ультразвуковые датчики помогают водителю), однако в течение ближайших пяти-шести лет компания обещает представить более авангардную систему автономного управления. «Автопилот – хорошая опция в самолетах, и ее нужно использовать в автомобилях», – считает глава Tesla Motors Элон Маск.

Но и традиционные производители включены в гонку технологий. Например, в начале нынешнего года на выставке Consumer Electronics Show (CES) в Лас-Вегасе (США) Mercedes представил концепт аппарата F 015 Luxury in Motion («Роскошь в движении»). «Автономное управление даст людям в машине абсолютно новые возможности для проведения своего драгоценного времени. Автомобили превратятся в мобильные дома», – пообещал глава Mercedes-Benz Дитер Цетше. И даже внешний вид концепта подчеркивает эту идею: у машины, например, огромный салон, в котором кресло водителя может разворачиваться к пассажиру, но нет боковых зеркал, а обзор через лобовое стекло весьма ограничен.

И это далеко не единственный пример. Audi нынешней весной отправляет свой автономный автомобиль в транс­американское путешествие. А Volvo недавно показала модель, которая благодаря датчикам, лазерам, GPS и другим технологиям сокращает риск попадания в аварию. Столь высокий интерес неудивителен. По оценкам маркетинговой компании Boston Consulting, уже в ближайшие годы в продаже появятся машины с автономными компонентами. К 2025-му рынок технологий и материалов для них может составить 42 млрд долл. Еще десятилетие спустя на такие транспортные средства будет приходится до 25% продаж автомобилей.

Дело в деталях

Крупнейший в мире независимый поставщик автозапчастей и комплектующих Bosch работает над автономными технологиями с начала 2000-х сразу в двух своих исследовательских центрах, в США и Германии. В этом году на Ярмарке автомобильных разработок, прошедшей в рамках CES, компания представила копию машины K.I.T.T. из голливудского фильма «Рыцарь дорог». По мнению Bosch, именно в этой ленте, выпущенной в 1980-х, была впервые выражена идея автономного автомобиля.

Виктор
Похмелкин,
председатель Движения автомобилистов России:

«Умные» машины со временем несомненно перейдут в разряд массовых. Не исключаю, что производителям материалов предстоит сосредоточить внимание на «умных» пластиках, которые могут изменять форму и жесткость под воздействием температуры, давления. Это позволит создавать активные аэродинамические элементы. К тому же новые разработки позволят сделать из легкого пластика различные приводы и датчики, что избавит машины от тяжелых электродвигателей и гидравлических систем. А снижение веса – одна из главных задач, которая стоит перед автопроизводителями.

В компании говорят, что роботы могут помочь снизить ДТП, а в качестве аргумента приводят такие данные: по статистике, сейчас в 90% случаев причиной аварий становится ошибка человека. «Мы ожидаем объем продаж в сегменте систем помощи водителю до 1 млрд евро уже в 2016 году», – говорит член совета директоров Bosch Дирк Хоейзел. При этом, по его прогнозу, в 2020 году на дорогах появятся первые машины
с полным автопилотом.

Но построение самой системы автономного или полуавтономного управления – не единственная задача, которую пытаются решить инженеры. Все большее значение приобретают материалы, из которых выполняются элементы машин-роботов. Применение инновационных технологий в этой области позволяет, например, создавать более продвинутые системы пассивной безопасности. Представленный в прошлом году опытный образец автомобиля Google продемонстрировал это. Газета The New York Times, рассказывая о новинке, сообщила, что передняя часть машины, там, где обычно расположен бампер, сделана из мягкого вспененного материала для повышения безопасности пешеходов. Также заявлялось, что в автомобиле «гибкое» лобовое стекло, позволяющее в случае аварийной ситуации минимизировать травмы.

Все большее значение приобретают материалы, из которых выполняются элементы машин-роботов
А в этом году Google получила патент на систему внешних подушек безопасности, которые смогут защитить пешеходов и снизить ущерб от столкновения с другими транспортными средствами. Подобными «буферами» должны снабжаться передние и боковые части автомобиля. Если бы здесь применялся принцип обычной подушки безопасности, то при столкновении пешехода отбрасывало бы в сторону, соответственно, он мог бы травмироваться. Поэтому Google решила применить некий «вязко-эластичный материал», который послужит демпфером. Что это за материал, компания пока не рассказывает.

Зато позволяющая снизить уровень опасности для пешехода разработка BASH – полиамид Ultramid – уже широко известна и даже активно применяется в автомобилестроении. Можно встретить на дороге машины (например, марки Opel), у которых нижний усилитель бампера выполнен из этого материала. Сравнение с аналогами, изготовленными из ударопрочного полипропилена, свидетельствует, что деталь из полиамида Ultramid легче, но имеет более высокую способность к поглощению энергии. Это обстоятельство является важным, когда речь идет о безопасности. Существующие тенденции позволяют предположить, что в будущем интерес к таким разработкам будет только увеличиваться.

Диета для робота

К 2020 году, по мнению аналитической компании IHS, средний автомобиль будет включать в себя не менее чем 350 кг различных пластических масс по сравнению с 200 кг в 2014-м. Эти прогнозы, как сообщает портал plasticstoday.com, содержатся в недавнем отчете компании «Снижение веса в автомобильном дизайне и производстве». Собственно, основная тенденция, которую аналитики IHS видят на рынке, как раз вынесена в заголовок отчета. Более широкое применение пластиков позволит облегчить вес автомобиля, что должно привести к росту его экономических и экологических характеристик за счет сокращения потребления топлива. Это связано с ужесточением международных стандартов в области экологии и энергопотребления, но не только.

Как полагают ученые из Института транспортных исследований Мичиганского университета,
Уже в ближайшие годы в продаже появятся машины с автономными компонентами. К 2025-му рынок технологий и материалов для них может составить 42 млрд долл. 
с более широким применением полуавтономных и автономных систем управления интерес к снижению веса машин будет только усиливаться. Ведь, по прогнозам, распространение «беспилотников» может привести к резкому росту расходования топлива. Это связано с тем, что в самостоятельное пользование машиной включится большее число людей, чем сейчас. Возрастет интенсивность использования среднестатистического автомобиля. Как полагают эксперты, «беспилотники» будут возвращаться домой почти после каждой поездки. К примеру, машина отвезет отца семейства на работу, затем вернется, чтобы доставить детей в школу, после вновь вернется, чтобы мать могла отправиться по магазинам. Половина поездок, таким образом, будет выполняться в «холостом» режиме – без пассажира, но топливо расходоваться будет все равно.
Поэтому интерес к снижению веса авто, а значит, к изменению его экономических характеристик, будет расти.

И хорошие перспективы в связи с этим получают и так актуальные разработки по данному направлению. Bayer MaterialScience заявляет, что видит будущее автомобилестроения в использовании полимерных решений, в том числе на основе поликарбоната и полиуретана. Полимерное «остекление», которое примерно вдвое легче, чем традиционные материалы, уже используется при создании поликарбонатных панорамных крыш или неподвижных окон некоторых моделей. Однако армированные углеродными волокнами полимеры являются чрезвычайно крепкими. И Bayer полагает, что, используя такие материалы, производители могут радикально (до 80%) снизить вес деталей без какого-либо ущерба для безопасности. Кроме того, Bayer разработал прозрачные подцвеченные поликарбонатные элементы остекления, задерживающие значительную часть инфракрасного излучения. В результате салон автомобиля на солнце нагревается не так сильно, а системы вентиляции и кондиционирования воздуха могут функционировать с меньшими энергозатратами.

Концерн BASF также недавно заявил о новой своей разработке,
В обозримом будущем могут появиться даже автомобильные двигатели из полимеров
позволяющей снизить расход топлива у машин. Однако в данном случае речь не о замене стекол или металлов, а об облегчении применяемых пластиков. Речь о продукте Acrodur Power 2750 X – новом связующем, предназначенном для изготовления композитов, армированных натуральными волокнами. «Благодаря использованию Acrodur Power 2750 X компоненты становятся значительно (до 40%) легче по сравнению с обычными пластиками. В результате автомобили экономят топливо», – говорит Клаус Далльнер, руководитель отдела маркетинга дисперсий для проклейки волокон.

При этом для широкого применения пластичных материалов в автомобилестроении остается все меньше препятствий. И в обозримом будущем могут появиться даже двигатели из полимеров. Группа разработчиков новых приводных систем из исследовательского центра Fraunhofer ICT (Германия), работающая вместе со специалистами Sumitomo Bakelite (Япония), недавно представила облегченный корпус блока цилиндров на основе армированных волокном композиционных материалов. Руководитель проекта Ларс-Фредрик Берг заявил, что полученный экземпляр весит примерно на 20% меньше аналога из алюминия при сопоставимой цене. При этом он не уступает металлу и по прочности.

Грузовой «беспилотник»

В России пока, к сожалению, не приходится говорить о масштабных планах автопроизводителей по созданию «машин будущего». Иллюстрацией этого вполне служит отмененный осенью прошлого года за неявкой участников конкурс Минпромторга. Ведомство предполагало выделить до 100 млн руб. на разработку систем управления всеми функциями легкового автомобиля и написание соответствующего программного обеспечения.

Однако нынешней весной о своем намерении создать грузовой «беспилотник» заговорил КАМАЗ. Автогигант работает в сотрудничестве с IT-компанией Cognitive Technologies и обещает вскоре выпустить автономную машину, которая сможет передвигаться даже по дорогам без разметки (это будет принципиальное отличие российского робота от западных аналогов).

Прототип, созданный на базе существующих моделей КАМАЗа, обещают испытать уже летом этого года на полигоне МЧС в Москве. Общую стоимость проекта глава Cognitive Technologies Ольга Ускова оценивает в 18 млрд руб. (12 млрд – на саму машину, остальное – на строительство в будущем отдельного полигона для нее). Как ожидается, создание интеллектуальной системы помощи водителю займет до четырех лет. Затем будет идти работа над грузовиком с дистанционным управлением. А полностью автономный «КАМАЗ» можно будет увидеть не ранее чем через 10 лет.

Юрий Сушинов


почитать еще
Иван Васильевич меняет профессию?

Иван Васильевич меняет профессию?

Не пройдет и 20 лет, а такие популярные у современных выпускников профессии, как бухгалтер, аналитик и юрисконсульт, станут редкостью. Их «подсидят» компьютеры. Зато вузы будут готовить рециклинг-технологов, глазиров и проектировщиков «умных материалов».

читать полностью
Ничего невозможного

Ничего невозможного

В воде не тонет, в огне не горит, не ломается даже под колесами КамАЗа и работает месяц без подзарядки. Примерно так выглядят чаяния владельцев смартфонов. Мечты сбываются: современные технологии, умноженные на новейшие материалы, могут творить чудеса.

читать полностью
Пластмассовая эволюция

Пластмассовая эволюция

Могут ли детали большегрузного КамАЗа быть пластиковыми, равно как узлы стана, на котором делают трубы для газопроводов? В Челябинске уверены, что да. Научно-производственное объединение «Урал» начинало с художественного литья чугуна, а сегодня выпускает изделия из полимеров, которые оказываются надежнее металлических аналогов. О том, как это возможно, в интервью «Нефтехимии РФ» рассказал технический директор НПО «Урал» Виталий Павлов.

читать полностью