Экстремальный автотренинг
Шрифт:
Крен автомобиля зависит от расположения его центра тяжести, ширины шин, жесткости амортизаторов и конструкции подвесок. Например, мы хорошо видим по телевизору, что болиды «Формулы-1» практически не кренятся даже на огромных скоростях на поворотах. Они сконструированы специально для движения с огромной скоростью, и хотя динамическое перемещение веса у них происходит точно так же, как и у обычного автомобиля, крен почти не виден. Это объясняется короткоходной подвеской, очень широкими колесами, жесткими пружинами и работой специальных приспособлений, которые называются стабилизаторами поперечной устойчивости. Из названия понятно, что они как раз и придуманы, чтобы не давать кузову крениться. Точно такие же приспособления имеются практически на всех обычных городских автомобилях и вседорожниках. Только они, конечно, не могут быть такими жесткими, как на гоночных и спортивных машинах. «Гражданские» машины должны быть комфортабельными, а это означает, что их пружины и стабилизаторы подбираются так, чтобы обеспечить мягкость кузова на неровностях. Да и шины у них не такие широкие, и центр тяжести
При резком старте капот автомобиля приподнимается. Это видит водитель со своего места. На самом деле приподнимается вся передняя часть машины, передние пружины разгружаются, и вес перемещается назад. Задние пружины сжимаются, и «задок» автомобиля приседает. Как и в случае с поперечным креном, масса автомобиля остается при этом неизменной, и мы говорим только о динамическом, то есть довольно кратковременном, перемещении веса. Насколько сильно перемещается вес? Если принять статический вес (он же будет равен динамическому весу) всего автомобиля за 100 процентов, а ускорение за 0,5 G, что соответствует ускорению 18 км/ч, то задняя часть автомобиля станет на 15 процентов тяжелее. Немного? Да, но эффект от этого большой! Заднеприводные автомобили благодаря этому лучше стартуют с места за счет большего давления на ведущие колеса, а следовательно, улучшения их сцепления с дорогой. Значит ли это, что, если водитель прибавляет газ во время прохождения второй половины поворота, машина будет устойчивей за счет улучшающегося сцепления задних колес с дорожным покрытием? Разумеется да. А «переднеприводник», за счет разгрузки передних колес, будет хуже стартовать, и на вираже из-за любого прибавления газа уменьшается сцепление его ведущих колес с дорогой. При торможении (возьмем пример с замедлением в 9,81 м/сек2) перемещение веса приобретает поистине драматический характер. У переднеприводного автомобиля, в котором мотор с коробкой передач находятся спереди (а это дополнительный вес на передней оси), при торможении задние колеса разгружаются настолько сильно, что малейший поворот руля вызывает их занос. Это и понятно, так как в этот момент на задние шины давит всего 12 процентов от веса автомобиля. Если просто резко отпустить педаль газа, то вес также переместится вперед, и разгрузятся задние колеса.
Да, мы чуть не забыли про вертикальную ось. Если просверлить машину насквозь через крышу до самой дороги, пройдя через центр тяжести, то это и будет вертикальная ось. В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси. Для большинства водителей такая ситуация оказывается чаще всего полной неожиданностью.
Однажды мой приятель захотел прокатить меня с ветерком на своей новой машине, а заодно (как я потом понял) и удивить своим мастерством вождения на загородном шоссе. Он без промедления ринулся обгонять вереницу машин, но слишком поздно включил пониженную передачу, то есть перешел с четвертой скорости на третью. Это я подметил сразу. И вот мы попадаем в аварийную ситуацию: в правый ряд втиснуться невозможно, а спереди на нас неотвратимо надвигается крутой правый поворот. Приятель решил, что успеет обогнать еще две машины и юркнуть на спасительное свободное место. Почти успел, но его возвращение в правый ряд после обгона практически совпало с началом поворота. Он резко бросил газ и… Как только он начал поворачивать руль, автомобиль поплыл задней осью в сторону. «Газу! Газу!» – закричал я что есть мочи, и это подействовало. Мой приятель подчинился и кое-как «поймал» вышедшую из-под контроля машину. Это характеризует его как раз как довольно неплохого водителя. Если бы он начал тормозить в этот критический момент на входе в поворот, как поступают, увы, в любой аварийной ситуации большинство водителей (а среди них многие считают себя асами), шанс благополучно выбраться из этой экстремальной ситуации был бы сведен к нулю.
Разберемся, какие силы действовали в этот критический момент на машину и как удалось изменить их «расстановку», чтобы избежать беды. Понятно, что задние колеса потеряли сцепление с дорожным покрытием из-за резкого перемещения веса вперед, вызванного сбросом газа. Поворот руля привел к перемещению веса на «внешние» колеса.
Рис. 8. Если просверлить машину насквозь через крышу до самой дороги, пройдя через центр тяжести, то это и будет вертикальная ось. В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси
Это означает, что давление на определенные колеса изменилось, следовательно, изменилось и их сцепление с дорогой. В нашем случае перемещение веса шло одновременно в двух направлениях: продольном и поперечном. В такой ситуации автомобиль почти всегда норовит выйти из-под контроля. Водитель хотел изменить направление движения автомобиля, то есть во что бы то ни стало повернуть машину, в то время, когда она опиралась практически всем своим весом на одно-единственное «внешнее» переднее колесо. Как мы уже знаем, для замедления или изменения направления движения массы автомобиля к ней требуется приложить силу. Но площади контакта с дорогой одного-единственного колеса для того, чтобы эта сила подействовала, явно недостаточно. Что же произошло, когда водитель прибавил газ? Вес перераспределился назад,
Рис. 9. Типичная ошибка водителя-новичка, решившего быстро, по-гоночному пройти поворот. Когда на выходе из поворота горе-водитель понимает, что он либо переборщил со скоростью, либо идет по неверной траектории, он резко сбрасывает газ или, что еще хуже, тормозит. В результате автомобиль разворачивается поперек дороги
И поступил абсолютно правильно. Если бы на его месте был автогонщик, он поступил бы точно так же. Вся разница лишь в том, что автогонщик точно знает, как его автомобиль будет реагировать на перемещение веса, а обычный водитель ни о каком перемещении веса и не догадывается. А любое изменение направления или характера движения, как мы уже знаем, будь то ускорение или замедление, поворот налево или направо, обязательно сопровождается перемещением веса, из-за чего меняется или перераспределяется сцепление с дорогой каждой из четырех шин. Кто не попадал в подобные передряги, описывая потом происшедшее примерно так: «А потом мою машину внезапно кинуло в сторону, и я вылетел с дороги: просто не повезло»? По этой причине мы и разобрали так подробно эту аварийную ситуацию.
Конечно, обычный водитель не сможет так филигранно «заправлять» свой автомобиль в повороты с головокружительной скоростью, как автогонщик, умело использующий перемещение веса в свою пользу. Но знать элементарные законы физики движения автомобиля он обязан. Иначе ему не овладеть высшим искусством управления автомобилем.
Если вам предстоит ездить по абсолютно гладкой поверхности, например такой, как сукно биллиардного стола или поверхность ледяного катка, то о вертикальном перемещении веса вашего автомобиля говорить не придется. На самом деле мы встречаем на дорогах массу неровностей. Это волнистый асфальт, бугры, крутые подъемы и спуски, ямы и другие неровности. Всего перечисленного с лихвой хватает на наших шоссейных дорогах и автострадах.
Рис. 10. Любое изменение направления или характера движения, будь то ускорение или замедление, поворот налево или направо, обязательно сопровождается перемещением веса, из-за чего меняется или перераспределяется сцепление с дорожным покрытием каждой из четырех шин
Представим себе такую ситуацию: ваша машина въехала с большой скоростью на бугор. Кузов устремляется вверх, подвеска разгружается, и в этот момент вы решаете изменить направление движения. Это ошибка. Именно в это мгновение контакт шин вашего автомобиля с дорогой очень слабый. А вот буквально через секунду, когда кузов автомобиля опустится, шины вновь обретут сцепление, причем еще большее, чем до подскока. Объяснять, почему это так, нет необходимости, и так все понятно. В этот момент машина чутко откликнется на поворот руля. Раллисты очень хорошо изучили, как ведет себя автомобиль на буграх. Они проносятся по ним с такой скоростью, что автомобиль взлетает высоко в воздух; поэтому такие неровности называются у них не иначе, как трамплины.
На поведение автомобиля в повороте, говоря простым языком, на его устойчивость, оказывает влияние также и конструкция автомобиля: передний, задний или полный привод, расположение двигателя (переднее, заднее, среднее). Важную роль играет и развесовка машины, то есть в какой пропорции вес распределяется между передней и задней осью. Само собой разумеется, что автомобили с современными многорычажными подвесками охотнее слушаются водителя на виражах, чем те, у которых подвески устаревшего образца. Но это чисто технические причины. Огромную роль играет и величина сил, действующих на машину при прохождении поворотов. Водители, не вникая в подробности, говорят в данном случае о том, как держат шины – хорошо или плохо. Влияет на устойчивость и дополнительный вес: едет ли водитель один или с пассажирами, везет ли тяжелый багаж, много ли топлива в баке. Ускорение на повороте, конструкция подвесок машины, давление в шинах, торможение – все это может самым непосредственным образом повлиять на то, какие колеса, передние или задние, начнут терять сцепление с дорогой первыми. Это очень важно. Помните, что мы говорили про снос и занос?
Рис. 11. «Настоящие проблемы начинаются, когда все четыре колеса оказываются в воздухе. Пока хотя бы одно колесо касается дороги, водитель не только должен, но и обязан управлять машиной» (Владислав Барковский, автогонщик и каскадер)
Если скользят передние колеса, то это снос, или недостаточная поворачиваемость. Если задние, то мы имеем дело с заносом, и это называется избыточной поворачиваемостью. Если скользят все четыре колеса одновременно – это нейтральная поворачиваемость. Понятно, что последний вариант предпочтительнее, так как при этом автомобиль не вращается вокруг вертикальной оси. Итак, если автомобиль поворачивается на вираже, водитель не крутит руль, а ведет машину по дуге с прибавлением газа, то такое поведение машины и будет называться поворачиваемостью. Рассмотрим более подробно, что это такое.