Все пізнається в ковзанні.
"Є тільки одна лінія в повороті, по якій можна" ковзати "певним чином".
Нікі Лауда
Одного разу на тренуванні я спостерігав, як гонщики проходять девяностоградусного поворот, і розмірковував про те, чому триразовий чемпіон світу вжив дієслово "ковзати", а не "їхати". І дійсно, багато спортсменів проходили поворот в екстремальному стилі, з глибоким ковзанням всіх чотирьох коліс. Були на трасі і такі, що буквально прокочували поворот, явно поступаючись у швидкості першим. Але ось мою увагу привернув швидкий автомобіль, який чисто йшов по ідеальній траєкторії і по зарубки секундоміром не тільки не відставав від тих, хто демонстрував ефектні замети, але навіть показував кращий час на колі. Пілотує його гонщик, здавалося, практично не ставив машину в занос, примудряючись балансувати на самій межі ковзання. Давайте розберемося, хто з пілотів їхав грамотніше, але щоб зробити це, подивимося, як працює шина, і визначимо, як можна виміряти величину її ковзання.
Спочатку потрібно зрозуміти, що будь-яка сила, що діє на автомобіль, передається тільки через його чотири шини. На зчеплення шин з покриттям гоночної траси впливають тільки три фактори. Перший - це коефіцієнт зчеплення шини з покриттям, який визначається станом останнього, а також конструкцією, складом і температурою шини. Другий - це пляма контакту шини з покриттям, а третій - це вертикальний тиск на шину, тобто вага машини і притискає сила аеродинамічних пристосувань. Досягнувши свого максимального зчеплення, шини починають ковзати, і часом здається: вони це роблять так раптово, що втрата управління неминуча. Це не так. Між кордоном зчеплення і ковзанням є ще стадія прослизання або відведення. Саме в ній і криється секрет швидких секунд. Справа в тому, що в силу еластичності гуми, з якої зроблена шина, досягти межі по зчепленню неможливо без її прослизання. При збільшенні швидкості в повороті настає такий момент, коли напрямок, куди дивиться шина, дещо відрізняється від того, куди насправді зорієнтований обід колеса. Кут між напрямком кочення шини і площиною обертання колеса називається кутом відведення і вимірюється в градусах.
Максимальне зчеплення шини, а значить, можливість пройти поворот з максимальною швидкістю, залежать від величини кута відведення шини. З графіка видно, що поки шина не досягла оптимального кута відведення, її зчеплення з покриттям не буде максимальним. При збільшенні швидкості в повороті або збільшенні кута повороту колеса кут відведення і зчеплення збільшуються, але після певного моменту зчеплення різко падає - відбувається зрив в ковзання. Звичайно, дуже багато залежить тут від конструкції шини. Дорожні шини відрізняються прогресивністю поведінки, тобто вимагають багато часу, щоб досягти межі в зчепленні, а потім довго прослизають, поки його не починають втрачати. Для звичайних водіїв це добре, тому що є достатньо часу, щоб у критичній ситуації "зловити" і вирівняти машину, але такі "плаваючі" характеристики абсолютно не влаштовують автогонщиків. Вони вважають за краще менше "прогресивні" шини, які мають більш чіткі кордони зчеплення. Чим менше прогресивність шини, то все більше зміна її поведінки: майже відразу ж після максимального зчеплення слід зрив, але все ж він ніколи не настає моментально - спочатку починається хоча і коротка, але чітка фаза відведення.
На сухому покритті максимальне зчеплення - а значить, найкращий розгін, гальмування або максимальна швидкість в повороті - відповідає прослизанню шин приблизно від 3 до 10 відсотків. Але що відбувається, якщо оптимальне значення зчеплення перевищено? Втрата керованості? Так, але не відразу! Наприклад, при гальмуванні колеса заблокувалися і почалося ковзання, але при цьому зчеплення не зникло зовсім. Те ж саме в повороті, коли машина починає ковзати, швидкість її падає і досягає такої, при якій зчеплення відновлюється і знову стає максимальним. Це дуже важливо, тому що дає привід зробити сенсаційний висновок: якщо шини перевищили межу зчеплення, то це ще не означає, що машина вийшла з-під контролю гонщика, і ситуація зовсім не обов'язково закінчиться аварією.
Наш перший гонщик, мабуть, новачок, так як він проходить повороти з кутами відведення (або прослизання) від 2 до 5 градусів. Шини далекі від максимального зчеплення, і цей гонщик їде просто занадто повільно. Другий гонщик виглядає справжнім асом, і його манера їзди відрізняється агресивним стилем. У кожному повороті він пускає машину в ковзання, при якому кути відведення шин перевищують 10 градусів. З боку його манера проходження поворотів виглядає ефектно, але насправді, як це видно з графіка, при таких кутах відведення зчеплення шин з покриттям менше оптимального. Крім того, зайве прослизання піднімає температуру шин вище норми, що теж веде до зниження зчеплення і їх передчасного зносу.
Для того, щоб зрозуміти різницю в проходженні поворотів з мінімальним і максимальним кутом відведення, треба знати, що швидкість в повороті буде відрізнятися всього на 1-2 км / год. Тепер зрозуміло, яке почуття автомобіля, величезний досвід і високий клас потрібні, щоб постійно балансувати в оптимальному режимі, при якому кут відведення становить від б до 7 градусів. Відмінний приклад, що підтверджує це, постійно демонструє Міхаель Шумахер, якому вдається залишатися на трасі довше суперників і при цьому показувати на старих шинах швидкі кола.
І тут настав час заперечити самого себе. Можна легко уявити ситуацію, коли, навпаки, краще їхати в верхньому діапазоні оптимального кута відведення (9-10 градусів). Наприклад, якщо раптове зниження температури повітря не дає шинам як слід прогрітися, або їх склад виявився жорсткіше, ніж потрібно, і вони не досягають оптимальної температури прогріву. Гонщик вищого класу відчуває найдрібніші нюанси і може легко пристосовувати стиль водіння до конкретних умов.
Єдина лінія, або, як її ще називають, ідеальна траєкторія, яка згадується в вислові Нікі Лауди, буде розглянута нами пізніше, а в наступній статті мова піде про баланс гоночного автомобіля.,
Тонке мистецтво балансу.
Триразовий чемпіон світу Джекі Стюарт серед причин, які допомагають йому вигравати гонки, назвав одну, що звучала досить дивно. "Я відпускаю гальмівну педаль набагато плавнів моїх суперників", - сказав він. На перший погляд може здатися, що великий майстер пожартував, але насправді він відкрив чи не головний секрет швидких секунд - секрет балансу автомобіля.
Давайте перш за все з'ясуємо, чим автомобіль "тримається" за дорогу. Це пляма контакту - відбиток робочої поверхні шини на покритті траси, розміром з книгу невеликого формату. Всього їх чотири. Природно, чим більше пляма контакту, тим краще зчеплення, але розмір шин обмежений технічними вимогами.
Зчеплення також залежить від навантаження на шину. Чим вище навантаження - тим більше зчеплення. А чим більше зчеплення шин з дорогою, тим краще управляється автомобіль і тим швидше він буде на трасі. Але занадто важкий автомобіль буде погано розганятися і гальмувати, а надмірно навантажувати його за допомогою аеродинамічних пристосувань теж невигідно - через опір повітря впаде максимальна швидкість. Виходить, нам доведеться оперувати тим вагою, який є. І тут головне - зрозуміти, як перерозподіляється вага при русі автомобіля і як це перерозподіл впливає на зчеплення шин в різних умовах.
Все неодноразово бачили, як при різкому прискоренні задня частина автомобіля присідає. Це відбувається тому, що вага машини перерозподіляється назад. Під час гальмування машина як би клює носом, і це відбувається через перерозподіл ваги вперед. У повороті вага перерозподіляється в горизонтальній площині до зовнішньої частини, викликаючи крен автомобіля. У всіх описаних випадках загальна вага машини залишається, звичайно, незмінним, відбувається лише його перерозподіл.
Отже, під час розгону перерозподіл ваги викликає завантаження задніх шин, і, отже, їх зчеплення з трасою зростає. Під час гальмування, навпаки, завантажуються передні шини, і їх зчеплення збільшується. У повороті завантажуються зовнішні шини, і їх зчеплення зростає.
А тепер найголовніше. Коли одна пара шин отримує додаткове завантаження і їх зчеплення зростає, то інша пара шин розвантажується і їх зчеплення різко падає. На жаль, сумарне зчеплення шин автомобіля при цьому знижується. Звернімося до такого прикладу. Щоб визначити величину зчеплення кожного з коліс, введемо таке поняття, як одиниця зчеплення. Візьмемо автомобіль, що рухається з постійною швидкістю, кожна шина якого має десять одиниць зчеплення. Всього на автомобіль доводиться в такому разі 40 одиниць зчеплення. У повороті вага перерозподіляється назовні і зчеплення зовнішніх шин досягає 15 одиниць. Внутрішні шини при цьому розвантажуються, і їх зчеплення падає до 3 одиниць. Тепер автомобіль має в цілому 15 + 15 + 3 + 3 = 36 одиниць зчеплення - тобто менше, ніж було до початку перерозподілу ваги. Справа в тому, що вертикальна навантаження і зчеплення пов'язані нелінійної залежністю. Зчеплення шини зростає повільніше, ніж збільшується навантаження на неї, і, навпаки, при зменшенні навантаження зчеплення знижується швидше. Звідси головний висновок: чим інтенсивніше перерозподіляється вага, тим менше зчеплення шин з дорогою.
Само собою, вести автомобіль в гонці без перерозподілу ваги неможливо. Це відбувається при кожному гальмуванні, розгоні, повороті. Але гонщик може домагатися мінімального і як можна більш плавного перерозподілу ваги, тим самим довше зберігаючи максимальне зчеплення шин автомобіля з покриттям траси.
Вважається, що ідеальний розподіл ваги по осях для гоночного автомобіля - 50/50. На ділі це не зовсім так. Таке співвідношення ідеально тільки для вільно котиться автомобіля. Тягова або гальмівна сила від двигуна в зоні контакту ведучих коліс зменшує запас зчеплення, тому в реальних умовах навантаження на провідні колеса повинна бути трохи вище. Гоночні "формули" з їх среднемоторной компонуванням і заднім приводом мають співвідношення ваги 40 відсотків спереду і 60 відсотків ззаду. Передньопривідні автомобілі мають співвідношення близько 60 спереду і 40 ззаду. Завдання гонщика - так налаштовувати машину і так управляти її вагою при проходженні поворотів, щоб домогтися максимального зчеплення шин.
Тут необхідно зробити невеликий відступ і розкрити поняття повертати ™. Пам'ятайте, в першому уроці ми говорили про кути відведення, або, інакше, про кути ковзання коліс? Так ось, якщо при русі в повороті кути відведення передніх коліс більше, ніж задніх, автомобіль прагне розпрямити траєкторію, збільшити радіус повороту. Тобто демонструє недостатню обертальність. Якщо ж, навпаки, більше прослизають задні колеса, то автомобіль прагне перейти на менший радіус, "запірнути" всередину повороту. Така поведінка називають надмірною поворачиваемостью. У межі першої ситуації розвивається знос передньої осі, другий - занос задньої.
На характер поворотності впливає безліч факторів: налаштування підвіски, кути установки коліс, тиск в шинах ... Але всі ці чинники постійні - їх (за рідкісним винятком) не можна змінювати в ході гонки. Зате керуючи вагою автомобіля можна змусити його в кожному повороті їхати так, як потрібно вам, компенсувати конструктивні недоліки (наприклад, невдалу раз-весовку) або помилки в налаштуванні.
Припустимо, що ваш гоночний автомобіль має статичний розподіл ваги як 60 спереду і 40 ззаду, і він налаштований на надлишкову обертальність. Часто це робиться навмисне, щоб автомобіль охочіше заходив в круті повороти. Але в пологом повороті на високій швидкості така настройка буде неоптимальна: автомобіль стане "нервовим", схильним до замету. І ось тут для того, щоб змінити характер поворотності в сторону нейтральної, досить додати газ. Це викличе перерозподіл ваги в новій пропорції - припустимо, 55 спереду і 45 ззаду. На великій швидкості в повороті автомобіль буде краще збалансований, і це буде динамічний баланс.
Правильно збалансувати автомобіль на ходу - це, мабуть, найскладніше і найважливіше в техніці управління гоночним автомобілем. Припустимо, що ви занадто різко повернули кермо на вході в поворот. Це значно знизило загальний зчеплення шин з покриттям через різке перерозподілу ваги, і далі потрібен час, щоб машина заспокоїлася і потрібний баланс відновився. Без цього вам не пройти поворот на межі можливого і не почати розгін на пряму ще в повороті. Ви втрачаєте час.
Виробляйте м'яку, плавну манеру їзди. Практикуватися можна кожен день в повсякденній їзді. Дбайливо і ніжно поводьтеся з педаллю гальма, натискаючи її прогресивно, але плавно і так само відпускаючи. Повертайте кермо на мінімально можливий кут для проходження даного повороту, і не на градус більше! Чи не топчіть бездумно педаль акселератора, а строго дозовано додавайте і відпускайте газ. Пам'ятайте про те секреті, яким поділився з вами Джекі Стюарт. Треба було тільки правильно розшифрувати його слова, щоб зрозуміти, що за ними криються основи гоночної їзди.
6 років Мітки: уроки михаила горбачева