Сколько км/ч даёт 1, 9, 16 или 21 лошадиная сила — скорость мототехники по мощности

Как это посчитать

Вопрос «столько-то лошадиных сил — это сколько км в час» не имеет одного ответа, потому что лошадиная сила — единица мощности, а километр в час — единица скорости. Но если известно, какую именно технику толкает мотор, скорость считается по физике. На максимальной скорости техника уже не ускоряется: вся мощность уходит на сопротивление воздуха и сопротивление качению. Уравнение баланса такое: P = 0,5 × ρ × Cx·S × v³ + f × m × g × v, где ρ = 1,225 кг/м³ — плотность воздуха, Cx·S — фактор аэродинамики (коэффициент лобового сопротивления, умноженный на площадь миделя), f ≈ 0,013 — коэффициент сопротивления качению, m — масса вместе с водителем, g = 9,81 м/с². До колеса доходит не вся мощность мотора: цепь, вариатор или редуктор съедают около 15%, поэтому в расчёте берётся КПД 0,85. Главное отличие мототехники от автомобиля — в двух числах. Во-первых, масса: скутер с водителем весит около 180 кг против полутора тонн у седана, и сопротивление качению у него в восемь раз меньше. Во-вторых, аэродинамика: человек на мотоцикле — это Cx·S около 0,55–0,60 м², почти столько же, сколько у целого седана (0,66 м²), потому что водитель сидит вертикально и сам работает парусом. Именно поэтому мощность на мототехнике конвертируется в скорость гораздо щедрее, чем в машине, но на высоких скоростях преимущество быстро исчезает: обтекаемость у мотоцикла всё равно плохая. Посчитаем по ступеням для скутера с водителем массой 180 кг: 1 л.с. даёт около 38 км/ч, 2 л.с. — 50 км/ч, 3 л.с. — 59 км/ч, 5 л.с. — 72 км/ч, 7 л.с. — 81 км/ч, 9 л.с. — 89 км/ч, 12 л.с. — 98 км/ч, 15 л.с. — 106 км/ч, 16 л.с. — 109 км/ч, 17 л.с. — 111 км/ч, 21 л.с. — 120 км/ч, 25 л.с. — 127 км/ч. У более тяжёлого дорожного мотоцикла (250 кг с водителем, Cx·S 0,60) цифры чуть ниже: 9 л.с. — 85 км/ч, 16 л.с. — 105 км/ч, 21 л.с. — 115 км/ч. А вот спортивный мотоцикл в обтекателе, где водитель лежит на баке, с тех же 21 л.с. выжимает уже около 132 км/ч — разница целиком в посадке и обтекателе. Отдельная история — электрическая техника, где мощность указывают в ваттах. Перевод простой: 1 л.с. = 735,5 Вт, то есть 1500 Вт — это 2,04 л.с., а 2000 Вт — 2,72 л.с. Для электросамоката с водителем стоя (около 110 кг, Cx·S 0,65) мотор 500 Вт даёт примерно 33 км/ч, 1000 Вт — 43 км/ч, 1500 Вт — 50 км/ч, 2000 Вт — 56 км/ч, 3000 Вт — 65 км/ч. Видно, как работает куб скорости: чтобы прибавить последние 9 км/ч (с 56 до 65), приходится добавлять целый киловатт. У электровелосипеда посадка ниже и обтекаемость лучше (Cx·S около 0,45), поэтому те же 1500 Вт дают ему уже 57 км/ч. Кстати, обычный велосипедист в хорошей форме выдаёт около 300–400 Вт длительно и до 1 л.с. (735 Вт) в спринте — и на шоссейном велосипеде это ровно те самые 45–47 км/ч, которые показывают спринтеры. Самое важное ограничение расчёта: у малой техники максимальную скорость чаще определяет не мощность, а передаточное число и ограничитель. Мопед категории М по закону ограничен 50 км/ч, хотя мотор потянул бы больше; скутеры 50 куб.см часто имеют вариаторный ограничитель; у электросамокатов скорость режет контроллер. А у мотоблока и лодочного мотора аэродинамическая формула не применима вовсе. Мотоблок — это тихоходная техника с силовым редуктором: он рассчитан не на скорость, а на тягу, поэтому мотоблок на 9 л.с. едет 2–6 км/ч в работе и 12–15 км/ч на транспортной передаче с тележкой, а вовсе не 89 км/ч. Лодочный мотор борется не с воздухом, а с водой: до выхода на глиссирование лодка упирается в так называемую скорость водоизмещающего режима, и добавление мощности почти ничего не даёт, зато после выхода на глиссер скорость резко растёт. Поэтому 5-сильный мотор на ПВХ-лодке даёт 15–20 км/ч, 9,9 л.с. — 30–35 км/ч, а 30 л.с. — уже 55–65 км/ч. Реальные цифры для обеих категорий собраны в таблице ниже. Если мощность указана в киловаттах и её нужно перевести в лошадиные силы, это делает калькулятор лошадиных сил, а для автомобильной мощности от 60 л.с. и выше смотрите калькулятор максимальной скорости автомобиля.