90, 110 или 120 км/ч: почему у автомобиля нет одной правильной скорости

У автомобиля нет универсальной «правильной» скорости для дальней поездки. Для одной машины разумным трассовым режимом окажутся 90–100 км/ч, другая сохранит умеренный расход при 110 км/ч, а тяжелый высокий внедорожник начнет заметно расходовать больше топлива еще раньше.

Главная причина — сочетание двигателя, передаточных чисел, массы и прежде всего аэродинамики. Показательнее всего простая физика. Сопротивление воздуха растет приблизительно пропорционально квадрату скорости. Поэтому при разгоне с 90 до 120 км/ч, то есть всего на треть, аэродинамическая сила увеличивается примерно на 78%.

Но для поддержания скорости важна еще и мощность. Она зависит уже примерно от куба скорости. В результате на 120 км/ч автомобилю требуется примерно в 2,37 раза больше мощности именно на преодоление воздуха, чем при 90 км/ч. Это не означает, что расход топлива автоматически станет в 2,4 раза выше.

Аэродинамика — лишь одна часть энергетических затрат машины. Есть сопротивление качению шин, потери в трансмиссии, работа вспомогательного оборудования и собственная эффективность двигателя. Однако с ростом скорости именно воздух постепенно начинает играть все более заметную роль. Поэтому у многих легковых автомобилей расход выглядит относительно спокойным в диапазоне примерно 80–100 км/ч, а после 110–120 км/ч начинает расти быстрее.

32CARS.RU ранее разбирал этот эффект: высокой скоростью можно добавить к расходу значительную величину даже у полностью исправного автомобиля. При этом понятие крейсерской скорости не стоит путать с минимальным расходом. Самой экономичной точкой может быть, например, 70–80 км/ч на высшей передаче, но ехать в таком режиме 800 км водитель вряд ли захочет.

Крейсерский темп — скорее компромисс между временем в дороге, расходом, уровнем шума и нагрузкой на автомобиль. На дистанции это хорошо заметно. Идеальные 300 км без остановок при постоянных 90 км/ч занимают 3 часа 20 минут. При 120 км/ч — 2 часа 30 минут. Выигрыш составляет 50 минут, но достигается ценой значительно более высокой аэродинамической нагрузки.

У электромобилей эффект еще нагляднее, потому что расход энергии напрямую влияет на запас хода. В одном из тестов Tesla Model Y Long Range при 80 км/ч потребляла 13,96 кВт·ч на 100 км, при 113 км/ч — 18,78 кВт·ч, а при 129 км/ч — уже 22,74 кВт·ч. Расчетный запас хода одновременно сократился с 536 до 328 км. Об этом ранее писал 32CARS.RU. Но аэродинамика — не единственный ориентир.

Вторая важная величина — обороты двигателя. На трассе мотор желательно держать в диапазоне, где он способен поддерживать скорость без высокой нагрузки и постоянных переключений вниз. И здесь нельзя использовать универсальное правило вроде «держать ровно 2000 оборотов». Современный дизель способен спокойно тянуть на сравнительно низких оборотах, небольшой атмосферный бензиновый мотор для той же нагрузки потребует более высокой частоты вращения, а турбированный двигатель окажется где-то между ними.

Большую роль играет коробка передач. Автомобиль с восьмиступенчатым автоматом может при 120 км/ч держать заметно более низкие обороты, чем старая машина с четырехступенчатой трансмиссией. Но низкие обороты еще не отменяют сопротивление воздуха: длинная высшая передача помогает двигателю работать спокойнее, а кузову — нет.

Поэтому ориентироваться только на тахометр неправильно. Если двигатель при 120 км/ч вращается всего на 1800 об/мин, это не делает такую скорость автоматически самой экономичной. Мотор может работать комфортно, но для проталкивания автомобиля через воздух ему все равно приходится создавать значительно большую мощность.

Заметно влияет и форма кузова. Низкий седан с хорошей аэродинамикой обычно переносит увеличение скорости экономичнее высокого рамного внедорожника с большой лобовой площадью. Причем один коэффициент Cd тоже не дает полной картины — значение имеет произведение коэффициента сопротивления на фронтальную площадь машины. Свежий эксперимент Volkswagen хорошо показывает масштаб этой разницы.

Экспериментальный Mission Efficiency при 140 км/ч расходовал примерно столько же энергии, сколько обычный серийный ID. Polo при 100 км/ч. После 80 км/ч разрыв между автомобилями превышал 30%, и основную роль играла именно аэродинамика. Найти рациональную скорость своей машины можно экспериментально. На прогретом автомобиле и ровном участке дороги достаточно сравнить несколько продолжительных отрезков, например при 80, 90, 100 и 110 км/ч.

Лучше смотреть не на мгновенную цифру расхода, а на среднее значение после нескольких километров стабильного движения в одинаковых условиях. Если переход, например, со 100 на 110 км/ч дает небольшой рост расхода, дополнительный темп еще может быть оправдан. Если следующие 10 км/ч резко увеличивают потребление топлива или энергии, машина уже вышла за наиболее рациональную для нее зону.

Не менее важен комфорт. Шум ветра и шин тоже растет со скоростью, водитель быстрее устает, сокращается время на реакцию, а каждое интенсивное торможение уничтожает часть энергии, которую двигатель только что потратил на разгон. И разумеется, экономический расчет действует лишь в пределах разрешенного дорожного режима.

«Крейсерская скорость» не является термином ПДД и не дает права превышать установленный лимит. Поэтому искать одну магическую цифру — 90, 110 или 120 км/ч — бессмысленно. У конкретного автомобиля есть диапазон, в котором двигатель и трансмиссия работают спокойно, расход остается приемлемым, а скорость позволяет не растягивать поездку на лишние часы.

Главная граница обнаруживается довольно просто: если небольшой дальнейший разгон начинает стоить непропорционально много топлива или заряда, рациональный крейсерский режим уже остался позади. И физика здесь беспощадна — переход со 90 на 120 км/ч означает всего плюс 33% к скорости, но примерно плюс 137% к мощности, необходимой только для борьбы с воздухом.