Кольцевой Автоспорт: страсти по Балансу
Шрифт:
1. Нынешнее поколение гоночных шин относительно нечувствительно, в разумных пределах, к изменению развала.
2. Характеристики трансформации веса куда более важны для качественной работы шин и в целом баланса автомобиля, чем кривые развала.
3. Различные философии дизайна, как правило, выравнивают время прохождения круга – автомобиль, геометрия которого ограничивает его абсолютный коэффициент сопротивления шины боковому уводу (отношение боковой реакции, обусловленной уводом, к углу увода), вполне может снизить мощность – то, что он проигрывает в повороте, компенсируется на прямиках… И это снова о балансе.
Существует несколько основных рекомендаций, которые помогут нам в выборе геометрического компромиссного баланса.
1.
2. Центр крена спереди всегда будет ниже, чем сзади. Если он будет слишком низким, у нас будет машина, которая плохо входит в повороты и выходит из них на трех колесах (карт). Большая хитрость здесь заключается в том, чтобы движения центра крена спереди и сзади были примерно равны друг другу – и в одном направлении, – поскольку автомобиль подвержен целому комплексу сил при прохождении поворота.
3. Мы можем контролировать развал колес в узком диапазоне крена шасси и в более широком диапазоне вертикального перемещения. В какой-то момент крена или вертикального перемещения геометрия полетит к черту, и траектории движения колес начнут очень быстро меняться (срыв). Чем длиннее мы делаем рычаги подвески, тем большей может быть трансформация до того, как мы потеряем контроль над развалом – и тем меньше смещений колес на единицу перемещения шасси. И снова мы говорим о балансе.
Давайте исходить из того, что баланс автомобиля (или управляемость) более важны с точки зрения времени прохождения круга и победы в гонках, чем абсолютный коэффициент сопротивления шины боковому уводу (отношение боковой реакции, обусловленной уводом, к углу самого увода). Если бы мы были гоночными шинами, мы бы возмущались любому стремлению рычагов подвески резко менять развал и внезапно протаскивать нас вдоль гоночной трассы, – в тот момент, когда мы пытаемся плавно, быстро и перекрестно сменить режим работы с торможения на вход в поворот и, затем, на выход с ускорением – в своих стремлениях следовать по краю круга зацепа = Колеса Жизни. Мы бы отреагировали на такие попытки мгновенной потерей зацепа! Мы б сделали то же самое, если бы боковая трансформация веса на одном крае автомобиля внезапно стала намного больше, чем на другом, потому что момент крена на этом крае внезапно увеличился. Мы бы снова зацепились за дорогу после того, как все уляжется – если это вообще уляжется! – но мы б на мгновение потеряли сцепление с дорогой из-за потери Баланса… Маловероятно, что пилоту бы понравились наши выходки, если б мы были колесами его болида.
Мы должны проектировать геометрию подвески таким образом, чтобы свести к минимуму резкое изменение развала и относительное перемещение центра крена спереди назад при переходе автомобиля от торможения к ускорению в повороте.
Возможности геометрии здесь ограничены, поэтому мы сочтем необходимым уменьшить величину трансформации веса шасси, которое происходит в ответ на центробежное и продольное ускорение. Однако обычно мы не можем ограничить вертикальное движение колес, не столкнувшись с ухудшением работы (упругости) шин, что неизбежно приведет к серьезным побочным эффектам, таким как ухудшение времени прохождения круга.
В нашем распоряжении есть четыре метода ограничения крена шасси – или, по крайней мере, уменьшения его последствий:
1. Мы можем повысить центр крена, что понизит его момент. Однако в таком случае мы получим малые кривые развала
2. Мы можем использовать стабилизаторы поперечной устойчивости спереди и сзади, достаточно жесткие, чтобы ограничить крен до желаемого нами максимума.
3. Мы можем использовать пружины подвески для ограничения крена, сделав их более жесткими, – или разместить их таким образом, чтобы получить максимальный линейный ход пружины на каждый градус создаваемого крена. Пожалуй, не самая хорошая идея, но единственно возможная для серии Legends 600, – в силу конструктивного отсутствия стабилизаторов поперечной устойчивости.
4. Мы можем использовать более длинные рычаги подвески, чтобы уменьшить величину изменения развала, возникающего при каждом градусе крена.
Размеры колеи и колесной базы
Последние геометрические данные, которые мы рассмотрим, – это длина колесной базы и ширина колеи.
Преимуществами относительно длинной колесной базы являются устойчивость на прямой, меньшая трансформация продольной нагрузки и раскачивающего момента, уменьшение полярного момента инерции; ну и больше места внутри авто. Скажем, «Шорткат».
Преимущества относительно короткой колесной базы заключаются в снижении общего веса и лучшей маневренности. А здесь, – Legends 600.
Преимущества большой ширины колеи заключаются в уменьшении боковой трансформации веса при заданном центробежном ускорении и наличии места для более длинных рычагов подвески. Основным недостатком является увеличенная лобовая площадь. Когда мы углубимся в аэродинамику, мы увидим, что, по крайней мере, на автомобилях с открытыми колесами, важность лобовой площади переоценивается.
Если говорить обобщенно, гоночный автомобиль с длинной колесной базой и относительно узкой шириной колеи будет очень устойчив на прямой, жертвуя динамикой в поворотах и маневренностью. Автомобиль с более короткой колесной базой и широкой колеей будет менее устойчивым, но более маневренным; и будет стабильнее и быстрее в поворотах. Кроме того, будет сложнее им управлять на его пределе. В целом, Кэрролл Смит отдает предпочтенье умеренно длинной колесной базе и широкой колее. Однако отмечает, что, если все повороты – быстрые, недостатки узкой колеи можно нивелировать аэродинамической прижимной силой, и для гонок типа USAC идея узкоколейного автомобиля с относительно длинными рычагами подвески и уменьшенной лобовой площадью очень привлекательна.
Ситуация становится более сложной, когда мы рассматриваем разную ширину передней и задней колеи. Смит считает, что передняя колея должна быть заметно шире задней: «Еще одна моя ересь!» Однако причины вполне очевидны: мы должны зайти в поворот и выйти из него с максимальным ускорением. Чем шире передняя колея, тем больше сопротивления диагональной трансформации масс; и тем меньше тенденция к "плужению" на входе в поворот и/или на выходе из поворота, когда внутреннее заднее колесо начинает работать на ускорение (недостаточная поворачиваемость). Смит полагает, что большинство гоночных автомобилей 80-х (с примерно равными передними и задними колеями) выиграли бы от увеличения ширины передней колеи. Отметим, что чем медленнее повороты, тем более важной становится ширина передней колеи относительно задней.