Початок автомобільної ери
Автомобільна ера почалася близько 1769 року, коли французький військовий інженер Ніколас Джозеф Кюньо (1725-1804) збудував триколісний паровий автомобіль для витягування артилерійських знарядь [1]. Через кілька років було побудовано вдосконалену модель, яка лише викликала першу автомобільну аварію, врізавшись у стіну! За цим пішов паровий автомобіль, побудований в 1784 шотландським інженером Джеймсом Уаттом (1736-1819), який виявився непрацездатним. У 1802 Річард Тревітік (1771-1833), англієць, розробив паровий екіпаж, який приїхав з Корнуолла в Лондон. Цей екіпаж зустрів свою смерть, згорівши наступної ночі через те, що Тревітік забув загасити в казані вогонь. Тим не менш, справа з виробництва парових екіпажів процвітала в Англії приблизно до 1865 року, поки конкуренція з боку залізниць і суворі закони, що обмежують швидкість, не привели його до кінця [2].
Мал. 1.1. Перший автомобіль, побудований Кюньо приблизно 1769 року. (Фото люб'язно надане Смітсонівським інститутом).
Поява в 1886 році перших практичних автомобілів, що рухаються бензиновими двигунами, зазвичай визнається за Карлом Бенцом (1844-1929) і Готлібом Даймлером (1834-1900), які працювали незалежно один від одного. Протягом наступного десятиліття екіпажі, що саморухаються, були розроблені і багатьма іншими піонерами зі знайомими іменами, такими як Рене Панар, Еміль Левассор, Арман Пежо, Френк і Чарльз Дюреа, Генрі Форд і Ренсом Олдс. До 1908 автомобільна промисловість добре зарекомендувала себе в Сполучених Штатах за допомогою Генрі Форда, що виробляє Model T, а також була заснована корпорація General Motors. У Європі визнаними автовиробниками стають такі відомі компанії, як Daimler, Opel,Renault, Benz та Peugeot. До 1909 року у Америці було понад 600 автовиробників [3].
У перші десятиліття 1900-х років більша частина енергії інженерів автомобільної промисловості йшла на винахід та розробку, яка дала б ще швидші, зручніші та надійніші транспортні засоби. У індустрії, що зароджується, швидкісні можливості автомобілів швидко зростали, що ілюструється максимальними швидкостями деяких типових серійних автомобілів, показаними на Рисунку 1.2.
Мал. 1.2. Швидкості руху автомобілів, що виробляються.
Загалом оснащені двигунами транспортні засоби досягли можливості їхати на високій швидкості задовго до того, як з'явилися хороші дороги з твердим покриттям, на якому її можна було б використовувати. З більш високими швидкостями при розробці машини динаміка транспортних засобів, зокрема, при поворотах та гальмуваннях, набуває все більшого значення. Стан автомобільної промисловості протягом цього періоду було описано у спогадах Моріса Оллі [4] таким чином:
"Були рідкісні спроби змусити автомобіль їхати належним чином, але мало що було зроблено. Задні пасажири, як і раніше, виконують роль баласту, що стирчить позаду задніх коліс. Управління часто було нестабільне і передня вісь з передніми гальмами робила вібрацію майже неминучою. Інженери зробили всі окремі частини функціонеру" добре, але коли все збиралося разом, це рідко працювало прийнятним чином.
Одним із перших інженерів, який писав про автомобільну динаміку, був Фрідріх Вільгельм Ланчестер (1868-1946). (У роботі 1908 р. [5] він зазначив, що автомобіль з важільним керуванням "має надмірну повертаність", якщо відцентрова сила, що діє на руки водія, діє убікзбільшення кута управління [6].) Також на той час були поширені проблеми вібрації рульового управління [7, 8]. Але, як описав Сігел [6], розуміння обох проблем, повороту та вібрації, у ці перші роки було утруднено через відсутність знань про механіку шин.
У 1931 року було створено вимірювальний пристрій, шинний динамометр, який міг вимірювати необхідні механічні властивості пневматичної шини розуміння того, що слід розробляти [9]. Тільки після цього такі інженери, як Ланчестер [10], Оллі [11], Рукерт і Шунк [12], Рокар [13], Сігел [14], та інші, змогли розробити механістичні пояснення поведінки автомобілів у повороті, які заклали основу для значній частині наших сьогоднішніх знань.
Зараз підійшло до кінця перше століття автомобільної промисловості. Інженери досягли великих досягнень у галузі технологій, що використовуються в автомобілях, починаючи з Model T до Taurus (Малюнок 1.3). Динаміка більше, ніж будь-коли, відіграє важливу роль при проектуванні та розробці автомобіля. Щоб допомогти інженеру в цій дисципліні [15 - 24], було написано кілька підручників, але залишається потреба в книгах, які містять усі основні аспекти динаміки автомобіля. Ця книга намагається заповнити цю потребу.
Мал. 1.3. Вісімдесят років прогресу від моделі Т до Taurus. (Фото надане Музеєм Генрі Форда та Ford Motor Company).