Всё о щетках автомобильных стеклоочистителей, дворниках
В настоящее время некоторые модели стеклоочистителей разных типов комплектуются спойлером. Причем существуют как интегрированные в щетку виды спойлеров, так и устанавливаемые дополнительно, т.е. его можно приобрести отдельно. Так ли необходим спойлер, какие функции он выполняет, насколько он эффективен? На эти и некоторые другие вопросы мы постараемся ответить в рамках этой заметки.
Возможно, некоторым читателям знакома ситуация, когда с ростом скорости автомобиля стеклоочиститель, ранее отлично очищающий стекло, вдруг перестает нормально справляться со своей работой и начинают оставлять полосы, разводы воды или грязи на стекле. Однако стоит сбросить скорость, как качество очистки вновь нормализуется. Для того чтобы разобраться почему так происходит, давайте обратимся к аэродинамике и рассмотрим как поток воздуха обтекает различные типы стеклоочистителей.
Начнем с классических каркасных щеток стеклоочистителя. В поперечном разрезе конструкция такого дворника представляет собой набор «пластин» П-образного профиля. Воздушный поток «натыкаясь» на резиновую ленту щетки и лобовое стекло, уходит вверх, задувает внутрь П-образного профиля, выступающего в роли «паруса» и создает подъемную силу, которая с ростом скорости автомобиля начинает противодействовать прижимной силе пружины поводка стеклоочистителя (см рисунок). Отчасти этот эффект призваны нейтрализовать отверстия в каркасе щетки, но самый эффективный путь — это спойлер.
Назначение спойлера – нейтрализовать подъемную силу, возникающую на щетке, и обеспечить прижатие её к стеклу при движении на больших скоростях. И надо признать спойлер отлично с этой задачей справляется. Ряд исследований, проведённых российскими журналистами (например: «Авторевю», «Главная дорога») позволяют утверждать, что щетка со спойлером, особенно на скоростях свыше 120 км/ч, очищает стекло существенно лучше, чем точно такой же стеклоочиститель без спойлера, а на скоростях свыше 140 км/ч работа щетки без спойлера была признана неудовлетворительной, существенно снижающей обзор с места водителя и потому не безопасной.
Итак, эффективность спойлеров на щетках стеклоочистителей доказана.
Однако пока мы обсуждали только каркасный тип щеток стеклоочистителей. А как обстоят дела у бескаркасных и гибридных щеток? Благодаря гораздо меньшему профилю и цельной конструкции парусность этих «дворников» по сравнению с каркасными щетками сравнительно невелика. Обратите внимание на рисунок. У каркасной щетки в «коромыслах» наблюдается зона повышенного давления (желтый цвет), а за щеткой давнение пониженное. Благодаря этому и происходит «отрыв» щетки описанный выше. У бескаркасных щеток картинка совершенно другая.Им достаточно интегрированного спойлера, отформованного еще в ходе производства на верхней части 
корпуса. Стоит только отметить, что существуют симметричные и асимметричные виды интегрированных спойлеров. Асимметричный спойлер (как например в Bosch Aerotwin) обеспечивает большую прижимную силу и рассчитан на высокие скорости, а щетки с симметричным спойлером имеющие меньшую прижимную силу, обладают большей универсальность — их можно устанавливать на автомобили с «распашной» системой стеклоочистителя (как некоторые модели Пежо или Хонда) и с правым рулем.
Кроме того хочется особо отметить, что аэродинамические качества щеток стеклоочистителей очень важны для безопасности. В Директиве № 78/318 ЕЭС, регламентирующей влияние системы очистки лобового стекла на обзорность с водительского места, есть положение, которое устанавливает скоростной порог снижения качества очистки — 80% от максимальной скорости, но не более 160 км/ч. То есть до этого порога «дворники» обязаны очищать лобовое стекло также эффективно, как и на неподвижном автомобиле.
Для крепления щеток стеклоочистителя в настоящее время применяются различные типы креплений. Обычно это связано с желанием производителей иметь дополнительный заработок на запчастях, хотя некоторые варианты крепления значительно меньше других, что улучшает аэродинамическое сопротивление щеток и улучшает внешний вид. До 1999 года большинство автопроизводителей выпускали автомобили со стандартными креплениями дворников — "крючком". Этот тип крепления и в настоящее время самый распространенный. В 1999 Ford оснастил новым креплением свой Taurus, а потом практически все автопроизводители стали оснащать свои автомобили различными "хитрыми" креплениями. До последнего времени японские производители воздерживались от таких шагов, хотя первые случаи уже есть — например Nissan Quashqai, Honda Civic и Mazda 3.
Вам знакома ситуация, когда с ростом скорости «дворники» вдруг перестают нормально чистить лобовое стекло и начинают оставлять на нем разводы воды или грязи? А стоит сбросить скорость — и качество очистки вновь приходит в норму. Это аэродинамика, это ее капризы.
Для борьбы с «подъемом» щеток стеклоочистителей под воздействием набегающего потока воздуха придуманы специальные спойлеры, которые крепятся к каркасу щетки. Насколько они эффективны? Мы решили это проверить — и отправились в аэродинамическую трубу Дмитровского автополигона с обычной вазовской «девяткой» и с предназначенным для нее комплектом щеток Champion Spoiler Kit. А в качестве базовых взяли обычные щетки Champion, которые завоевали первое место в сравнительном тесте Авторевю (см. АР № 3, 2002).
Аэродинамические качества щеток стеклоочистителей очень важны для безопасности. В Директиве № 78/318 ЕЭС, регламентирующей влияние системы очистки лобового стекла на обзорность с водительского места, даже есть положение, которое устанавливает скоростной порог снижения качества очистки — 80% от максимальной скорости, но не более 160 км/ч. То есть до этого порога «дворники» обязаны очищать лобовое стекло так же эффективно, как и на неподвижном автомобиле!
Так выглядит с водительского места результат работы стеклоочистителя на скорости 144 км/ч. Обычная щетка (слева) оставляет на стекле слишком много разводов. А щетка со спойлером (справа) справляется со своими обязанностями так же великолепно, как и в «статике».
Интересно, удовлетворяет ли этим требованиям вазовская «девятка»? Ставим на водительский поводок стеклоочистителя обычную щетку Champion. Испытатели распыляют на лобовое стекло подкрашенную водную эмульсию. Это тарированный состав для подобных тестов на обзорность, который после быстрого высыхания оставляет на стекле ровное белое покрытие. Включаем «дворники» и заставляем их совершить единичный взмах вверх по еще влажному стеклу — «одинарный ход», который и служит базовым для теста. Оценка качества очистки максимальная — 1 балл, то есть полное отсутствие непрочищенных полос в рабочем секторе. (Напомним, что в данном случае система оценок такова, что чем меньше баллов, тем лучше.) 
Теперь отмываем стекло, вновь распыляем эмульсию и загоняем «девятку» в аэродинамическую трубу. Полуторамегаваттный вентилятор разгоняет поток воздуха до 125 км/ч — именно столько составляют 80% от паспортной «максималки» автомобиля ВАЗ-21093 (157 км/ч). Щетка вновь совершает одинарный ход — и вдоль внешнего края очищенной зоны остается небольшая белая полоска. Что же, качество очистки ухудшилось, но не намного — до двух баллов. Обзор пострадал несильно, угрозы безопасности нет.
Теперь ставим на машину щетку со спойлером. В «статике» качество очистки столь же высокое — тот же один балл. Теперь вновь разгоняем вентилятор. А спойлер-то работает — при скорости потока 125 км/ч «аэродинамичная» щетка прижимается потоком воздуха к стеклу и оставляет после себя идеально чистую поверхность! Оценка — вновь один балл, как и на неподвижном автомобиле.
Но все-таки на такой скорости разница между двумя щетками практически не заметна. А если «поехать» побыстрее? И мы повторяем испытание, увеличив скорость воздушного потока до общепринятой при аэродинамических тестах величины в 144 км/ч. И вот тут-то обычная щетка сдалась: она стала «взлетать» над стеклом, прижим резко уменьшился, и сектор очистки оказался переполнен белесыми линиями и разводами. Оценка — неудовлетворительная, более 4 баллов.
А теперь посмотрите, как чистит стекло на скорости 144 км/ч щетка со спойлером. Внутри рабочего сектора — лишь несколько непрочищенных линий! Снижение эффективности минимальное — оценка «сползла» всего на одну «ступеньку», с одного до двух баллов. Великолепный результат!
Итак, эффективность спойлеров на щетках стеклоочистителей — дело доказанное. Кстати, многие фирмы оснащают свои автомобили «аэродинамичными» щетками уже на конвейере. А коль скоро машины вазовского «восьмого» семейства к таким не относятся, то, выбирая импортные щетки на замену, лучше заплатить на 20—30% дороже за комплект со спойлерами. И теперь не бояться того, что при обгоне в слякотную погоду лобовое стекло с набором скорости превратится в сплошную мутную пелену.
Дмитрий Шевцов
Фото автора
Как «работает» спойлер?
Почему щетка на высокой скорости стремится оторваться от стекла? В поперечном разрезе каркас щетки выглядит как набор пластин П-образного профиля. Воздушный поток «натыкается» на резиновый элемент щетки, уходит вверх, «задувает» внутрь П-образного профиля и создает подъемную силу, которая с ростом скорости начинает всерьез противодействовать прижимной силе пружины поводка стеклоочистителя (верхний рисунок). Отчасти этот эффект нейтрализуют отверстия в каркасе щетки — они сделаны не только для облегчения конструкции, но и для снижения ее «парусности». Но самый эффективный путь — это спойлер на щетке, который отбрасывает набегающий воздух вверх и создает прижимную силу (нижний рисунок).