Поворотись-ка, сынку!
На пресс-конференциях после Гран-при зачастую только и слышишь от гонщиков, что достойно выступить на треке им помешала возникшая на болиде недостаточная или избыточная поворачиваемость. На самом ли деле это настолько страшный «зверь», как его живописуют? Попробуем разобраться.
При атаках поворота машина неминуемо сталкивается с действиями инерции. Последняя провоцирует боковое скольжение и может «сорвать» колеса с намеченной траектории движения. Если в неравном бою с центробежной силой первой сцепление с асфальтом теряет задняя ось, то возникает избыточная поворачиваемость. В таком случае радиус поворота оказывается меньше (передние колеса описывают меньшую дугу), нежели заданные рулем координаты, и происходит занос «задка». Лишь немногие представители пелетона – Кими Райкконен, Такума Сато, Льюис Хэмилтон, Дженсон Баттон (в меньшей степени) – умышленно делают крен в сторону сноса задней оси, дабы как можно быстрее выйти на апекс. Задача усложняется тем, что пилоту необходимо не только четко выверять движения руля – при описанных выше настройках чрезмерные повороты «баранки» чреваты потерей контроля над автомобилем и последующим вылетом, – но и координировать их с втоплением педалей газа и тормоза. К примеру, тому же Фелипе Массе долгое время найти идеальный баланс было крайне сложно (пожалуй, до возвращения в Маранелло в ранге боевого пилота и работе бок о бок с Михаэлем Шумахером и Лукой Бадоером), из-за чего появление избыточной поворачиваемости для него было смерти подобно.
Не приветствуют крен задней оси и барражирование по лезвию бритвы «мастодонты» Больших призов – Ральф Шумахер, Дэвид Култхард, Джанкарло Физикелла. Последние вовсе слывут аккуратистами, поскольку больше полагаются не на собственные рефлексы, а на прижимную силу и сцепные свойства покрышек. Посему на их болидах чаще можно наблюдать недостаточную поворачиваемость. Преимущество маневра, при котором передние колеса описывают дугу большую, нежели их задние «товарки» (в результате, болид словно стремиться вырваться из канвы виража и уйти по прямой), – временной запас для корректировки продолжения пути после втопления педали газа. При прохождении крутых «эсок» подобному преимуществу цены нет, однако на протяжении всей дистанции принцип «тише едешь – дальше будешь» далеко не всегда себя оправдывает.
В мире «Формулы-1» с давних времен кочует шутка, «наглядно» объясняющая разницу между типами управляемости. Мол, если при аварии болид впечатался в ограждение передней частью, значит, поворачиваемость была недостаточной, если же пострадал «задок» – избыточной. Естественно, идеальным для гонщика видится ситуация, при которой на машину не влияют побочные факторы. В таком случае кар скользит к внешней стороне виража, не меняя курса. Пожалуй, настроить шасси под neutral handling мечтают большинство соискателей чемпионской короны – от Хейкки Ковалайнена до Адриана Сутиля. Ведь в момент, когда машина смещается к наружной стороне поворота, но идет тем же курсом, который был изначально выверен рулем, управлять ей – одно удовольствие. Ни тебе «напряга» с экстренным вмешательством педалей, ни необходимости постоянно держаться траектории при помощи «баранки». Особо в настройках болида под такой тип хода преуспели Фернандо Алонсо, Ярно Трулли и Марк Уэббер (в меньшей степени). Заметьте, названные пилоты постоянно демонстрировали добротные результаты в квалификации, хотя их машины разнились по качеству конструкций.
Здесь мы подходим к еще одному важному аспекту, напрямую связанному с темой. Важной составляющей успеха является скоординированная работа пилота и команды по устранению дефектов поворачиваемостей, возникающих в гонке (будь это долив топлива или износ покрышек). Как можно преобразовать минусы в плюсы? Существует четыре самых распространенных способа. Во-первых, изменить балансировку. Игра с распределением балласта и смещением центра масс позволяет варьировать распределение инерционных сил между передней и задней частями болида. Для нейтрализации избыточной поворачиваемости центр тяжести перемещается к передку, недостаточная устраняется обратным маневром. Второй способ – колдовство над аэродинамическим пакетом, способным повлиять на прижимную силу. Третий вариант – пересмотр настроек жесткости подвески. Отдача от пертурбации кроется в изменении эффективности сцепления компаундов с асфальтом. Учитывая уникальность конфигурации каждого трека, данный аспект настроек тщательно «подгоняется» под каждый Гран-при. Наконец, избавиться от ненавистной поворачиваемости можно за счет различного состояния передних и задних шин (слабо держащий «землю» нос автоматически заставляет «задок» вести себя более сдержанно).
Напоследок отметим: единого стандарта настройки машины нет. Поэтому однозначно утверждать, какая из поворачиваемостей приносит наибольшую выгоду невозможно – все зависит от природных задатков (рефлексов и координации) пилота, его техники вождения и умения ориентироваться в чрезвычайных ситуациях. Поэтому каждый выбирает собственный подход в настройке шасси, ведь не зря ныне в паддоках популярна пословица, общий смысл которой можно передать приблизительно так: «что британцу плохо, то финну приносит чемпионский титул».
Кстати, насчет тем :)
было бы интересноузнать мнение пользователей
о чем бы Вам хотелось прочесть в ближайших материалах?»
В ближайших материалах хотелось бы... чтобы поскорее начался новый сезон :)
P.S. Продолжайте писать в том же духе, о технической составляющей формулы всегда интересно читать.
Про настройки максимально подробно :)
+1
А можно спецзаказ? :) Хотелось бы поподробней узнать о Жиле Вильневе. Это мой любимый пилот из прошлых, но не скажу, что знаю о нем много.
Ну а хотелось бы, конечно, о сликах услышать, и вообще историю вопроса - начиная с причин их запрета, и заканчивая техническими подробностями поведения разных шин.
Еще бы интересно узнать поподробнее о разных настройках, которыми пользуются гонщики при подготовке болидов к гонке: какие именно, на что влияют, какие можно поменять прямо по ходу гонки (во время пита, например), а какие - нет.
Конечно, искушенные читатели все это знают, ну так раз они и так все все знают, угодить им все равно невозможно :)
Еще можно поговорить о календаре чемпионата. Отличался ли он в другие годы разительно от того, что мы видим сейчас.
Ну и исторические экскурсы о командах и пилотах прошлого века. Лично мне все это хотелось бы прочесть в межсезонье :)
«Конечно, искушенные читатели все это знают...»
Это они так думают, что всё знают :)
Многие знают даже больше пилотов и боссов команд :)
Статья безусловно хорошая и в целом верно отражает основные закономерности. Однако, как мне кажется, в ней не затронута оборотная сторона управляемости - сцепление колеса с дорогой. Между тем именно харатеристика управляемости и характеристика сцепления колес соотносятся как инь и янь - которые существуют неразрывно.
Позволю себе представить общие размышления, которые, возможно помогут кому-то и на обычных дорогах.
У любой резины на любом покрытии есть две пороговых ситуации. Сначала она начинает проскальзывать, сохраняя сцепление с дорогой («скрипит»), а затем это самое сцепление пропадает. Соответственно у автомобиля есть три ситуации: когда он нормально едет, когда водитель играется в «управляемый занос» и прочие драйверские радости и когда автомобиль теряет управление под еле слышные просьбы водителя в адрес всевышнего. Зависимость между двумя этими порогами прямая, но очень безрадостная именно для гонщиков, а особенно гонщиков Ф1. По мере увеличения качества покрышки, графики этих порогов взаимно растут, но при этом неуклонно сближаются - до тех пор пока они не встречаются в зоне максимально возможного сцепления с дорогой. Именно там, куда стремятся характеристики покрышек Ф1.
Поясню на примерах.
Представим ВАЗ-2108 на шинах, ну скажем, Росава, или что-то типа того стандартной размерности. При любой мало-мальской боковой перегрузке они будут начинать скрипеть, автомобиль при этом будет плавно и неторопливо уходить в занос. Большого опыта для того, чтобы им управлять в заносе не потребуется - все будет происходить относительно медленно, на небольших скоростях, занос будет начинаться задолго (относительно задолго) до неуправляемого срыва колеса. Любой «гонщик» отрекомендует такой вариант неприемлемым и поставит на ту же машину 15-ти дюймовый Мишлен-Пилот. У него меньше боковой увод (смещение колесного диска относительно пятна контакта), выше качество резины, жесткий протектор без претензий на «всесезонность». Произойдет следующее. Скорость начала заноса у такого автомобиля резко вырастет, но предельная скорость выполнения маневров вырастет меньше. Результат - уменьшится время на необходимые реакции водителя. Отловить такой автомобиль из начавшегося заноса будет существенно сложней - требования к водителю резко повышаются.
Теперь посмотрим, что происходит с колесом гоночного автомобиля. Венец гоночной эволюции - слик. Причем настоящий, без канавок. Его увод ничтожен, протектор отсутствует, а вместе с ним и боковое смещение сегментов протектора, используется резина высшего качества. Коэффициент сцепления такого колеса достигает практического потолка. Но вместе с этим пропадает зона «управляемого заноса». Колесо либо цепляется, либо нет.
Канавки на колесах нынешней формулы не так уж и вредны - они дают пилотам пусть небольшой, но шанс на помощь мгновенной реакции.
Перед поворотом пилоту надо решить много задач: максимально поздно сбросить скорость, сохранить сцепление с дорогой, начать маневр поворота и все это при резком снижении аэродинамической прижимной силы. Противопоставление избыточной и недостаточной управляемости это скорее вопрос риск-менеджмента. Риск срыва колес практически одинаков в том и другом случае. Но при недостаточной поворачиваемости машина стремится сохранить направление движения - возникает самостабилизирующаяся система. За сохранение машины в гонке отвечают законы физики. Машина в большинстве случаев просто уходит с оптимальной траектории и пилот теряет время.
При избыточной поворачиваемости машине «поручается» самой «ввинчиваться» в поворот - т.е. она стремится к выходу из стабильного состояния. Единственным препятствием выступает пилот - скорее даже его дар, чем навыки. Научиться этому наверное невозможно.
Вывод - на обычных дорогах улучшение сцепления покрышек с дорогой не может быть самоцелью. Выбираемые покрышки должны позволять именно Вам, а не экспертам различных изданий, сохранять контроль над машиной - оставляя достаточно времени на реакцию. В конце-концов, Мишлен-Энерджи тоже не плохая покрышка - позволит сэкономить топливо. По крайней мере в это можно верить.
«автомобиль при этом будет плавно и неторопливо уходить в занос»
Это как? :)
Я так понимаю, что чем меньше пятно контакта, тем на меньшей скорости болид срывает в повороте. Чем больше - тем на большей скорости пилот может позволить себе пройти поворот. Понятно, что чем выше скорость, тем больше цена ошибки :)
Линейной зависимости между размерами пятна контакта и коэффициентом сцепления нет. Проверить это очень просто - если бы сами по себе размеры пятна контакта пропорционально влияли на коэффициент сцепления, то изменение давления в колесах радикально бы меняло характеристику сцепления с дорогой. С увеличением пятна контакта снижается удельное давление, а вместе с ним и удельное сцепление с дорогой.
То, что касется:
«автомобиль при этом будет плавно и неторопливо уходить в занос»
Это так:
Уточню понятийный аппарат. Есть два разных состояния - скольжение и срыв. При скольжении сцепление с дорогой сохраняется и сохраняется управляемость. При преодолении определенного рубежа происходит срыв - резкое падение сцепления с дорогой. Пример - при торможении. По мере нарастания тормозного усилия сначала начинается проскальзывание, сопровождающееся характерным скрипом. Именно в этот момент происходит максимальное замедление. Попытка тормозить еще сильнее приведет к блокировке колес и юзу - с резкой потерей интенсивности замедления. С поперечными нагрузками все точно также.
Зависимость очень простая - чем больший коэффициент сцепления позволяет обеспечить покрышка, тем меньше грань между началом скольжения и срывом. У сликов эта грань практически отсутсвует. У псевдосликов она ничтожна, но отдельные особо талантливые пилоты иногда :-))) умудряются машину отлавливать, правда ценой периодических ошибок.
Что касается обычных машин на стандартной резине - то там все действительно будет «плавно и неторопливо». Относительно плавно и неторопливо. Сам я умею и люблю ездить с легкими скольжениями. Это как езда на двухколесном велосипеде - вроде бы это опасней чем на трехколесном, но если умеешь... Только вот когда я оказавшиь за рулем Порше-Бокстера отключил систему стабилизации, то сразу оценил свою предусмотрительность - места для вылета с траектории было достаточно ;-))). Он стоит на траектории куда на большей скорости, но потом срывается резко, точнее мгновенно - я признал, что это выходит за рамки моих навыков.
«если бы сами по себе размеры пятна контакта пропорционально влияли на коэффициент сцепления, то изменение давления в колесах радикально бы меняло характеристику сцепления с дорогой.»
Я конечно не специалист, но был уверен что изменение давления меняет (уж не знаю насколько радикально) характеристику сцепления с дорогой. :)
Что касается пятна: а как же знаменитый «мишленовый» скандал в увеличивающейся шириной покрышки, а значит и пятна контакта?
Интересуюсь не с целью поспорить, а с целью узнать :)
Изменение давления в шинах безусловно влияет на характеристику сцепления - но это влияние не привязывается к изменению пятна контакта. В первую очередь изменение давления влияет на жесткость шины. Повышение давления увеличивает жесткость шины и уменьшает уводы, что позитивно влияет на управляемость и улучшает силу сцепления в поворотах за счет более правильного (не обязательно большего) пятна контакта.
Сразу извинюсь за некоторую неточность. Правильнее, первое предложение предыдущего поста будет звучать так: «Линейной зависимости между размерами пятна контакта и силой сцепления нет». Коэффициент сцепления есть ни что иное как отношение предельного усилия сдвига к силе прижима для какой-либо пары поверхностей на единицу площади. В зависимости от нагрузки коэффициент сцепления может несколько меняться, причем как в ту, так и в другую сторону - это зависит от множества факторов. Но если принять коэффициент сцепления постоянным - то размер пятна контакта никак не должен влиять на силу сцепления, но при условии сохранения прижимающей силы.
Общеизвестно, что резина Ф1 очень мягкая по сравнению с обычной. Доводилось трогать рукой бэушное колесо Ф1 (хотя скорее какой-то смежной формулы) в мишленовском шоуруме - это заметно. Очень возможно, что характеристика резины такова, что по мере роста нагрузки (а она очень даже велика за счет аэродинамической составляющей - на максимальных скоростях прижимная сила в 3-5 раз превышает массу болида) сила сцепления с трассой растет не пропорционально, т.е. коэффициент сцепления падает. Это может происходить за счет микропроцессов в пятне контакта, которые и являются предметом исследований. Но в любом случае речь идет не о кратах, а о процентах, скорее даже их долях. В этом случае динамическое увеличение пятна контакта может позволять улучшать сцепление с трассой - но опять же не пропорционально, а на те самые доли процентов. Другое дело, что в Ф1 эти доли все и решают.
Применительно к обычным автомобилям можно рассмотреть такую ситуацию. Одну модель покрышки, но с разницей по ширине профиля в 10% испытать на одном автомобиле. Для пропорционального увеличения пятна контакта отрегулировать давление воздуха - в более широкой покрышке оно будет меньше. Сила сцепления при этом на асфальте на 10% не увеличится - несколько улучшится управляемость и чуть вырастет скорость переставки, но скорее за счет меньшего увода. Ведь для сохранения того же внешнего диаметра шину придется взять более низкопрофильную. А вот если тоже самое проделать с зимними покрышками, то результат наоборот ухудшится - более широкой покрышке будет сложней продавливать поверхностный слой снега и ледяной пыли, которые есть даже на казалось бы чистой зимней дороге.
В этом и суть большинства шинных исследований - исследование микропроцессов в зоне пятна контакта с различными поверхностями, для достижения максимальных значений коэффициента сцепления, в том числе и путем определения оптимальных характеристик удельного давления.
Ждем новых публикаций!
А про недостаточную поворачиваемость на болиде Сенны -- в анализе на BBC, страница 3: начался снос задней оси, после чего движение руля вправо для выправления заноса...
http://news.bbc.co.uk/sport2/shared/spl/hi/pop_ups/04/motorsport_death_of_ayrton_senna0_how_the_crash_happened/html/1.stm
К тому же, настроить максимально быстрое прохождение поворота - не значит выиграть гонку, а скорее наоборот. Важно еще резину поберечь.
абсолютно с вами согласен
но,думаю,вы понимете: осилить текст на 15 тыс. знаков в интернете читателям было бы очень непросто. Принцип «многа букафф», увы, вряд ли помог бы пользователям досидеть до конца.
Поэтому будем считать это «пробным» камнем: если анализ подобных вопросв будет интересен, обязательно продолжу.
Автор
ничего личного :)))
Поскольку коллеги-блоггеры не испольовали эту забавную пословицу в своих материалах, регшил не упускать возможность.
еще раз подчеркну: олчень уважительно отношусь к Льюису, как в принципе, и к любому пилоту в пелетоне. При этом не болею ни за одну из команд «большой тройки». Просто считаю, что к оценке каждого стиля вождения того или иного спортсмена следует подходить критически, выделяя и достоинства, и недостатки...
В одной из познавательных статей читал, что Михаэль Шумахер очень любит недостаточную поворачиваемость, а снос передней оси компенсирует ударами по педали газа, стараясь поставить боллид на траектрию. Насколько это похоже на правду? Когда смотрел как он едет, казалось что правда.
Да никаких обид, это я предвзято отношусь. :)
С другой стороны, здоровая критика вызывает гораздо меньшее раздражение, нежели откровенное поливание грязью, с которым со времён Михаэля не сталкивался ещё ни один пилот.
Вот это очень упрощенно. Только если действительно как шутку воспринимать. Например, в аварии Сенны по анализу «Уильямса» возникла избыточная поворачиваемость.
Наталья, странная избыточная поворачиваемость, когда болид вообще не поворачивался, вы не находите? А вообще вам про Сенну в блоге вопрос задали... :)
http://news.bbc.co.uk/sport2/shared/spl/hi/pop_ups/04/motorsport_death_of_ayrton_senna0_how_the_crash_happened/html/1.stm
«начался снос задней оси, после чего движение руля вправо для выправления заноса...»
Т.е. движение руля не привело к повороту колёс и его снесло с трассы?