Ветрово́е стекло́, или Лобово́е стекло́ — переднее окно кабины транспортного средства для защиты водителя и пассажиров от набегающего потока воздуха, насекомых и тому подобного.
Кроме того, ветровое стекло — элемент, вносящий значительный вклад в формирование аэродинамического обтекания автомобиля, летательного аппарата (ЛА) и так далее, а конструкция его проёма оказывает весомое влияние на жёсткость кузова автомобиля, ЛА в целом. Ниже рассмотрено эволюция ветрового стекла на автомобиле, а конкретно на легковых автомобилях общего назначения. Следует учитывать, что на грузовиках она шла медленнее.
История
Ранний период
Первые автомобили имели открытый кузов и, как и открытые гужевые экипажи, в остеклении не нуждались. Однако рост скоростей быстро заставил конструкторов задуматься о защите водителя и пассажиров от набегающего потока воздуха. Кроме того, стали появляться закрытые кузова каретного типа, в которых ветровое стекло было необходимой деталью.
Самым первым вариантом ветрового стекла был круглый прозрачный щиток, закреплённый напротив водителя на рулевой колонке. Даваемая им защита была близка к символической, тем не менее его наличие уже позволило сделать управление автомобилем более комфортным и безопасным.
В самом начале 20 века многие модели имели ветровое стекло (а версии с закрытыми кузовами ещё и заднее и боковые), сделанное из того же материала, что и обычное оконное, но такое стекло было хрупким, а осколки такого стекла были большими, острыми и опасными, и как следствие, сразу стали делать из закалённого стекла, что существенно повысило прочность и безопасность. Однако закалённое стекло разлетается на осколки даже при не очень сильном ударе, поэтому для ветрового стекла такая технология годилась лишь с оговорками.
На открытых кузовах ветровое стекло выполняли складывающимся полностью или из двух половин, а на закрытых оно обычно было подвешено на верхних петлях и могло откидываться наружу для улучшения вентиляции салона (поэтому оси стеклоочистителей располагали сверху от стекла). Таким ветровое стекло было до середины 1930-х годов, изменения коснулись лишь формы стекла; кроме того, его стали делать только цельным, без разделения на две половины и форточек. В 1920-е годы появляются стеклоочистители с электрическим, механическим (ручным или от вала двигателя) или пневматическим (от разрежения во впускном коллекторе двигателя) приводом.
Некоторые модели открытых автомобилей (их обычно называли «dual-cowl phaeton», они имели два отдельных пассажирских отделения) имели два ветровых стекла, отдельно для переднего и заднего пассажирских отделений. Вероятно, последним автомобилем такого типа был Chrysler Imperial Parade Phaeton, произведённый в США в 1952 году для участия в различных официальных мероприятиях.
Ещё в начале XX века французский химик Эдуард Бенедиктус изобрёл стекло типа «триплекс» — из двух слоёв стекла и проложенного между ними слоя плёнки коллодия. Такое стекло при ударе не разбивалось на куски, как обычное, и не рассыпалось на мелкие осколки с тупыми гранями, как закалённое, а трескалось, оставаясь на плёнке, что ещё больше повысило пассивную безопасность (аварии в автомобилизированной Америке в конце 1910-х-начале 1920-х годов не были редкостью). Впервые триплекс в качестве ветрового стекла появилось на Ford T модели 1919 года. Это новшество распространилось по всей стране, таким образом США перешли на триплекс раньше всех. Плёнка первых трёхслойных стёкол быстро желтела.
V-образные стёкла Уже к середине 1930-х годов развитие автомобильного дизайна спровоцировало важное изменение в конструкции ветровых стёкол. В результате популяризации работ ряда исследователей, например немца и венгра Журнал «Техника — молодёжи» № 3 за 1979 год., в области обтекания автомобиля потоком воздуха форма кузова становится более округлой, лучше отвечающей требованиям аэродинамики. В таких условиях цельное плоское ветровое стекло, установленное вертикально или почти вертикально, уже не устраивало дизайнеров.
Однако технологии массового производства гнутых стёкол в те годы ещё не существовало. Выходом стали V-образные ветровые стёкла из двух плоских половин, хорошо вписавшиеся в закруглённые обводы кузовов автомобилей второй половины 1930-х годов. Разделение стекла на две соединённые перегородкой с уплотнителем части, находящиеся под некоторым углом друг к другу, вынудило установить два стеклоочистителя, так как один не мог очищать обе половины V-образного стекла (хотя стеклоочиститель со стороны пассажира изначально был опцией).
Одним из первых примеров применения подобного решения была модель Chrysler Airflow, созданная в результате продолжения исследований в направлении, заданном более ранними работами ЯраяЖурнал «Техника-молодёжи» № 4 за 1979 год.. Любопытно, что кузов этого автомобиля современными исследователями классифицируется как «ложнообтекаемый», так как реальное уменьшение сопротивления воздуха не превышало 25 %.
V-образные стёкла стали располагать под некоторым углом к вертикали (изначально он был невелик и составлял порядка 20-35°), что позволило не только улучшить внешнее восприятие автомобиля, сделать его визуально более динамичным, — но и на практике несколько улучшить обтекаемость кузовов.
Из соображений безопасности постепенно происходит отказ от складывающихся и откидных стёкол, популярных в предшествующую эпоху — в ущерб вентиляции салона, которая теперь осуществлялась через систему появившихся в остеклении боковых дверей поворотных или раздвижных «форточек» и/или стеклоподъёмников (которые появились ещё в конце 1920-х годов). Ветровое стекло на всех типах кузовов начинают устанавливать внутри мощного проёма при помощи резинового уплотнителя. При сильном ударе головы водителя или пассажира о такое стекло оно целиком вылетало из проёма, гася энергию удара. Машины с неподвижно зафиксированным в проёме ветровым стеклом часто можно было отличить по нижнему расположению осей стеклоочистителей, — ранее их приходилось располагать сверху, чтобы они откидывались вместе со стеклом.
Эти конструктивные нововведения стали общепринятыми на протяжении второй половины 1930-х — 1940-х годов. Единственными исключениями были некоторые открытые автомобили, например, военный Willys MB (1941) имел откидное ветровое стекло в лёгкой рамке.
На эти годы приходятся первые попытки улучшить обзор водителя за счёт создания панорамного стекла, одновременно несколько улучшить обтекаемость автомобиля, а в большей степени — придать ему более обтекаемый внешний вид. Так как технология производства гнутых стёкол такого размера по-прежнему отсутствовала, ветровое стекло собирали из нескольких плоских меньшего размера, разделённых стойкамиЖурнал «Техника-молодёжи» № 5 за 1979 год (на илл. слева).
После войны форма кузовов автомобилей стала быстро меняться, однако, стёкла по прежнему оставались V-образными. На рубеже 1940-х и 1950-х годов произошёл пересмотр пропорций кузовов легковых автомобилей, высота бортов кузова снизилась, а площадь остекления выросла, благодаря чему выросла и площадь ветрового стекла (на илл. справа).
Гнутые стёкла
Повышенные требования к оптическому качеству ветрового стекла долго не позволяли делать его гнутым, хотя задние стёкла делали изогнутыми и задолго до этого; например на «Победе», освоенной в производстве в 1946 году, имелось гнутое заднее стекло. В данном случае его применение оказалось не очень удачным — стекло было невелико по размеру, к тому же брак при производстве был нередким явлением, а из-за несовершенной технологии производства стекло не имело необходимых оптических свойств — прямые рельсы через него выглядели сильно изогнутымиТест-драйв «Победы» , проведённый журналом «Science and mechanics» (США) в 1956 году (Перевод Артёма Алексеенко). Гнутым было и заднее стекло ЗИМа (1949), причём к этому времени удалось решить технологические проблемы, а размер стекла был значительно увеличен по сравнению с «Победой». Ветровое стекло на этих автомобилях оставалось V-образным из двух плоских половинок.
Первое гнутое ветровое стекло на серийном автомобиле появилось в 1934 году на самых дорогих вариантах линейки моделей Chrysler Airflow, однако распространения не получило. На массовых моделях гнутые ветровые стёкла стали появляться лишь в начале 1950-х годов. Безусловно, они ещё лучше, чем V-образные, вписывались в плавные округлые обводы автомобилей этих лет. Между тем с практической точки зрения они имели немало недостатков — хуже очищались стеклоочистителем, были сложнее и дороже в производстве, бликовали на солнце. Кроме того, технологии изготовления гнутых стёкол типа «триплекс» некоторое время не существовало, а после её появления они стоили дорого, поэтому первоначально гнутые стёкла вынужденно делали простыми калёными, хотя технология изготовления плоских «триплексов» была хорошо освоена ещё в довоенное время. В США гнутые «триплексы» научились делать ещё в пятидесятых, но в Европе и СССР, их широкое применение начинается лишь в начале 1970-х годов (в СССР впервые стекло типа «триплекс» применялось на ГАЗ-А, поскольку машина была лицензионной версией американского Ford A).
Изначально гнутые ветровые стёкла делали из двух половин, как прежние V-образные. На автомобилях Cadillac такие ветровые стёкла появились ещё в 1948 модельном году. Несколько позднее гнутые ветровые стёкла появились на автомобилях остальных американских производителей (на «Бьюиках» — в 1949, на «Шевроле» — в 1950, на «Доджах» и «Плимутах» — в 1951, «Фордах» — в 1952, причём цельное, и т. д.). Гнутым начинают делать и заднее стекло. Начинают появляться омыватели с ручным, вакуумным или электрическим приводом, сначала — как опция.
Позднее гнутые ветровые стёкла распространяются по всему миру. Первые гнутые стёкла в СССР устанавливались на «Москвич-402» и «Волгу» ГАЗ-21 (1956 год).
Площадь ветрового стекла, как и остекления вообще, непрерывно увеличивалась в течение последующего десятилетия, как за счёт увеличения его высоты и изгиба, так и за счёт бо́льшего наклона, что позволило существенно улучшить обзорность и, соответственно, активную безопасность автомобиля. Увеличившаяся площадь остекления привела к тому, что салон автомобиля стал более заметен для внешнего наблюдателя, — это привело дизайнеров к необходимости более тщательной проработки его стилистики, приведения её в соответствие с кузовом. В частности, в 1950-х годах стали популярны салоны, по цвету отделки соответствующие кузову, либо, напротив, образующие с ним специально подобранное приятное контрастное сочетание. К этому добавились новейшие разработки в области искусственных материалов — пластических масс, кожзамов, ткани с люрексом, и так далее.
Панорамные стёкла
Верхом развития технологий 1950-х годов в области изготовления автомобильных стёкол были панорамные ветровые стёкла. Пионером здесь опять стал «Кадиллак» — на модели Eldorado в 1953 году появилось панорамное ветровое стекло, углы которого загибались на боковины кузова, а стойки были вертикальными. В те годы это казалось очень необычным, а технологии, позволяющие изготовлять подобные стёкла, были только что разработаны. Тем не менее, в 1954 году таким ветровым стеклом располагали уже все модели «Кадиллаков». А в 1955 к ним присоединилось большинство американских производителей. Задние стёкла также начинают делать панорамными, сначала — из трёх частей.
Пиком развития «панорам» стали 1958 и 1959 модельный годы. В этот период появились ветровые стёкла с «заваленными» назад стойками с обратным наклоном, различным образом изогнутые стойки, и т. д. «Меркьюри» предлагал автомобили с ветровым стеклом, имеющим изгиб в верхней части, заходящий на крышу и якобы позволяющий лучше видеть светофоры в городе. В эти же годы в США широкое распространение получили тонированные стёкла, ветровые стёкла с затемнённой верхней частью; появились даже так называемые атермальные стёкла, то есть не пропускающие тепло в салон автомобиля и не дающие ему нагреваться от солнечных лучей (правда, их распространённость в те годы была невелика).