Тонкое искусство баланса

Тонкое искусство баланса
(Уроки Михаила Горбачева)

Трехкратный чемпион мира Джеки Стюарт среди причин, которые помогают ему выигрывать гонки, назвал одну, звучавшую довольно странно. "Я отпускаю тормозную педаль намного плавней моих соперников", - сказал он. На первый взгляд может показаться, что великий мастер пошутил, но на самом деле он открыл едва ли не главный секрет быстрых секунд - секрет баланса автомобиля.



Давайте прежде всего выясним, чем автомобиль "держится" за дорогу. Это пятно контакта - отпечаток рабочей поверхности шины на покрытии трассы, размером с книгу небольшого формата (рис. 1). Всего их четыре. Естественно, чем больше пятно контакта, тем лучше сцепление, но размер шин ограничен техническими требованиями.
Сцепление также зависит от нагрузки на шину. Чем выше нагрузка - тем больше сцепление. А чем больше сцепление шин с дорогой, тем лучше управляется автомобиль и тем быстрее он будет на трассе. Но слишком тяжелый автомобиль будет плохо разгоняться и тормозить, а излишне нагружать его с помощью аэродинамических приспособлений тоже невыгодно - из-за сопротивления воздуха упадет максимальная скорость. Выходит, нам придется оперировать тем весом, который есть. И здесь главное - понять, как перераспределяется вес при движении автомобиля и как это перераспределение влияет на сцепление шин в различных условиях.



Все неоднократно видели, как при резком ускорении задняя часть автомобиля приседает. Это происходит оттого, что вес машины перераспределяется назад (рис. 3). Во время торможения машина как бы клюет носом, и это происходит из-за перераспределения веса вперед (рис. 4). В повороте вес перераспределяется в горизонтальной плоскости к наружной части, вызывая крен автомобиля. Во всех описанных случаях общий вес машины остается, конечно, неизменным, происходит лишь его перераспределение.
Итак, во время разгона перераспределение веса вызывает загрузку задних шин, и, следовательно, их сцепление с трассой возрастает. Во время торможения, наоборот, загружаются передние шины, и их сцепление увеличивается. В повороте загружаются внешние шины, и их сцепление возрастает.
А теперь самое главное. Когда одна пара шин получает дополнительную загрузку и их сцепление возрастает, то другая пара шин разгружается и их сцепление резко падает. К сожалению, суммарное сцепление шин автомобиля при этом снижается. Обратимся к следующему примеру. Чтобы определить величину сцепления каждого из колес, введем такое понятие, как единица сцепления. Возьмем автомобиль, двигающийся с постоянной скоростью, каждая шина которого имеет десять единиц сцепления. Всего на автомобиль приходится в таком случае 40 единиц сцепления. В повороте вес перераспределяется наружу и сцепление внешних шин достигает 15 единиц. Внутренние шины при этом разгружаются, и их сцепление падает до 3 единиц. Теперь автомобиль имеет в общей сложности 15+15+3+3=36 единиц сцепления - то есть меньше, чем было до начала перераспределения веса (рис. 5). Дело в том, что вертикальная нагрузка и сцепление связаны нелинейной зависимостью. Сцепление шины растет медленнее, чем увеличивается нагрузка на нее, и, наоборот, при уменьшении нагрузки сцепление снижается быстрее. Отсюда главный вывод: чем интенсивнее перераспределяется вес, тем меньше сцепление шин с дорогой.
Само собой, вести автомобиль в гонке без перераспределения веса невозможно. Это происходит при каждом торможении, разгоне, повороте. Но гонщик может добиваться минимального и как можно более плавного перераспределения веса, тем самым дольше сохраняя максимальное сцепление шин автомобиля с покрытием трассы.
Состояние, при котором вес равномерно распределен между четырьмя шинами, называют сбалансированным. Что делать, чтобы меньше нарушать этот баланс? Поворачивать руль как можно медленнее и на минимально необходимый угол. При резком рулении скорость перераспределения веса будет больше, а при плавном и нежном - значительно меньше. Плавно нажимайте и отпускайте педаль тормоза и газа. Вспомните гениальное изречение Джеки Стюарта! Не делайте резких движений при управлении автомобилем на большой скорости. Плавно, нежно, мягко - вот как надо! И еще раз: чем больше перераспределение веса и чем быстрее оно происходит, тем меньше суммарное сцепление шин.



Считается, что идеальное распределение веса по осям для гоночного автомобиля - 50/50. На деле это не совсем так. Такое соотношение идеально только для свободно катящегося автомобиля. Тяговая или тормозная сила от двигателя в пятне контакта ведущих колес уменьшает запас сцепления, поэтому в реальных условиях нагрузка на ведущие колеса должна быть несколько выше. Гоночные "формулы" с их среднемоторной компоновкой и задним приводом имеют соотношение веса 40 процентов спереди и 60 процентов сзади. Переднеприводные автомобили имеют соотношение около 60 спереди и 40 сзади. Задача гонщика - так настраивать машину и так управлять ее весом при прохождении поворотов, чтобы добиться максимального сцепления шин.

Здесь необходимо сделать небольшое отступление и раскрыть понятие поворачиваемое?. Помните, в первом уроке мы говорили об углах увода, или, иначе, об углах проскальзывания колес? Так вот, если при движении в повороте углы увода передних колес больше, чем задних, автомобиль стремится распрямить траекторию, увеличить радиус поворота. То есть демонстрирует недостаточную поворачиваемость. Если же, наоборот, больше проскальзывают задние колеса, то автомобиль стремится перейти на меньший радиус, "занырнуть" внутрь поворота. Такое поведение называют избыточной поворачиваемостью. В пределе первой ситуации развивается снос передней оси, второй - занос задней.
На характер поворачиваемости влияет множество факторов: настройка подвески,углы установки колес, давление в шинах... Но все эти факторы постоянные - их (за редким исключением) нельзя менять в ходе гонки. Зато управляя весом автомобиля можно заставить его в каждом повороте ехать так, как нужно вам, скомпенсировать конструктивные недостатки (например, неудачную раз-весовку) или ошибки в настройке.

Предположим, что ваш гоночный автомобиль имеет статическое распределение веса как 60 спереди и 40 сзади, и он настроен на избыточную поворачиваемость. Часто это делается умышленно, чтобы автомобиль охотнее заходил в крутые повороты. Но в пологом повороте на высокой скорости такая настройка будет неоптимальна: автомобиль станет "нервным", склонным к заносу. И вот здесь для того, чтобы изменить характер поворачиваемости в сторону нейтральной, достаточно добавить газ. Это вызовет перераспределение веса в новой пропорции - допустим, 55 спереди и 45 сзади. На большой скорости в повороте автомобиль будет лучше сбалансирован, и это будет динамический баланс.
Правильно сбалансировать автомобиль на ходу - это, пожалуй, самое сложное и самое важное в технике управления гоночным автомобилем. Предположим, что вы слишком резко повернули руль на входе в поворот. Это значительно снизило общее сцепление шин с покрытием из-за резкого перераспределения веса, и далее требуется время, чтобы машина успокоилась и нужный баланс восстановился. Без этого вам не пройти поворот на пределе возможного и не начать разгон на прямую еще в повороте. Вы теряете время.
Вырабатывайте мягкую, плавную манеру езды. Практиковаться можно каждый день в повседневной езде. Бережно и нежно обращайтесь с педалью тормоза, нажимая ее прогрессивно, но плавно и так же отпуская. Поворачивайте руль на минимально возможный угол для прохождения данного поворота, и не на градус больше! Не топчите бездумно педаль акселератора, а строго дозированно прибавляйте и отпускайте газ. Помните о том секрете, которым поделился с вами Джеки Стюарт. Надо было только правильно расшифровать его слова, чтобы понять, что за ними кроются основы гоночной езды.