Сделать свою машину более быстрой:
Статья III: Тонкая настройка

В нашей прошлой беседе мы говорили о различных модификациях, которые можно внести в подвеску и их влиянии на поперечное и продольное перераспределение веса. После этого мне по почте стали задавать вопросы: почему я не ограничился двумя простыми постулатами.

1. Поперечное перераспределение веса - это "плохо", и нам надо минимизировать его в повороте.
2. Мы можем управлять продольным перераспределением веса путем выбора индивидуальных частей подвески.

В этой саге мы попытаемся понять, почему мы не обязательно желаем, чтобы автомобиль был идеально сбалансирован и почему не существует идеальной настройки.

Как известно, для большинства людей understeer лучше, чем oversteer. Истинно ли это, и если истинно - почему?

Вкратце можно сказать, что автомобили с understeer менее склонны к входу в занос, чем автомобили с oversteer. Более детальный ответ требует исследования человеческой натуры.

Если вы входите в поворот слишком быстро (на улице, на трассе - все равно), что является вашей естественной реакцией? Ваше сознание кричит: СЛИШКОМ БЫСТРО, и ваша правая нога, которая управляет скоростью автомобиля, немедленно реагирует подъемом. Если эта нога совершенно не управляется мозгом, она может даже надавить на тормоз (именно так вы обычно снижаете скорость, не правда ли?).

Очень плохо.

Отпускание педали акселератора приведет к замедлению автомобиля, а замедление приведет к передаче веса с задней на переднюю ось. И, значит, задняя ось автомобиля станет легче.

Легче - значит шины будут обладать меньшим сцеплением с дорогой, поэтому задняя ось с большей вероятностью уйдет в сторону под влиянием центробежной силы. Долей секунды позже вы увидите дорогу через боковое стекло. Не слишком приятная ситуация. ЭТА ТЕНДЕНЦИЯ ЕЩЕ ХУЖЕ В АВТОМОБИЛЕ С OVERSTEER. Под словом "хуже" я подразумеваю, что автомобиль с еще большей вероятностью поведет себя именно так, и при меньшей "помощи" с вашей стороны, чем автомобиль с understeer. Именно поэтому Porsche 911 - машина для опытных водителей: следуйте вашим инстинктам в 911 - и следующим звуком, который вы услышите будет вой сирены скорой помощи.

Поэтому почти все автомобили настраиваются производителем так, чтобы избежать подобного бедствия. Автомобиль с understeer ВСЕГДА будет только пахать асфальт передними колесами по касательной к предполагаемой траектории, если вы были настолько неумны, чтобы сбросить скорость в быстром повороте. Конечно, даже автомобиль с understeer можно заставить войти в занос. Старые американские автомобили особенно этим знамениты, так как 60-70 процентов их веса приходилось на передние колеса, и на них не было никакого ABS. Надавите как следует на тормоза - и готово! Задние колеса идут юзом и автомобиль вращается.

Все это - экстремальные ситуации. Как правило, если вы - средний водитель, вы входите в поворот чуть быстрее, чем нужно, и сбрасываете газ. Ничего страшного не происходит.

С другой стороны, конечно же, это ужасный способ прохождения гоночной трассы. Давайте рассмотрим два примера: гонки клуба Форд (CF) и автомобиль F1.

Автомобили CF имеют небольшую мощность, они легкие и с узкой жесткой резиной.

Посмотрите любую гонку CF, и вы сразу заметите, что быстрые гонщики срывают автомобили в занос в каждом повороте. Поскольку автомобили не способны к высокому уровню сцепления с дорогой, быстрым способом прохождения поворота является вхождение в занос в первой половине поворота, а затем мощный выход из него. Типичный поворот CF, разделенный на фазы, выглядит приблизительно так:

1. Поздно затормозить.
2. При движении все еще слишком быстро, чтобы совершить поворот, слегка приотпустить педаль тормоза и резко повернуть руль.
3. Поскольку задние колеса несколько облегчены, а машина настроена на сильный oversteer, это моментально приводит к заносу, машина начинает быстро вращаться.
4. Немедленно надавить на газ, выравнивая передние колеса.
5. Вес переносится спереди назад, что несколько уменьшает боковое скольжение задней оси.
6. Облегченная передняя ось тоже начинает боковое скольжение.
7. Теперь автомобиль движется к апексу, но его продольная ось совпадает с выходом из поворота. Если автомобиль дальше поедет прямо, он будет двигаться через апекс к отбойнику.
8. Однако автомобиль не идет по прямой линии. Он движется и вперед, и боком одновременно. Это - классический, редко выполняемый людьми на улице (что бы они ни говорили), занос всех четырех колес. Это красиво, на это стоит посмотреть.
9. Автомобиль скользит к выходу из поворота, где теряет поперечное ускорение и снова едет туда, куда направлены колеса - вперед по трассе.

Это - ключ к победе в CF, FF, FV и тому подобных классах гонок. Просто понаблюдайте за гонкой, и вы увидите, как это делается. А парни, отдыхающие на разбитых машинах в кустах - это те, кто все еще учится этому.

Теперь давайте посмотрим на болид F1. Этот автомобиль имеет огромную мощность, и у него широкие, мягкие, липкие шины. Он легок, но зато обладает специальными аэродинамическими характеристиками, чтобы создать дополнительную прижимающую силу в повороте.

Честно говоря, я в точности не знаю, как настраивают автомобиль F1. Но я могу предположить, что гонщики первой формулы любят автомобиль, близкий к идеальному балансу, с, возможно, крохотным understeer. Автомобили настолько быстры, что, потеряв дорогу, они будут вылетать с трассы быстрее, чем гонщик сможет среагировать. Если вы посмотрите по телевизору гонку F1 "из автомобиля", вы увидите, как гонщики вращают руль из крайнего в крайнее положение при прохождении шикан. Это - не идеальный способ, они компенсируют какие-то мелкие ошибки. Чем больше вы поворачиваете руль, тем медленнее вы едете. Движение болида F1 боком - не самый быстрый путь по трассе. F1 - это совершенно особый класс машин из-за их аэродинамики. Их крылья предназначены для создания прижимающей силы, которая заставляет колеса лучше держать дорогу. В результате они могут испытывать около 3G боковой перегрузки. Когда автомобиль способен при таком боковом ускорении сохранять сцепление шин с дорогой, самочувствие гонщика может быстро оставить желать лучшего. Только настоящий мастер может управлять таким автомобилем.

В общем же, в по-настоящему быстром автомобиле вы должны успеть повернуть руль прежде, чем автомобиль совершит что-нибудь плохое. К тому времени, когда автомобиль попадет в сложную ситуацию, будет слишком поздно что-либо исправлять.

Так что, гонщики F1 - телепаты? Каким образом они могут заранее знать, что автомобиль собирается выйти из-под контроля? Тут мы возвращаемся к настройке подвески. Самый общий ответ заключается в том, что гонщику нужен автомобиль, который обеспечивает максимальную обратную связь, чтобы он смог почувствовать, что же происходит. Зная, за чем следить, и что воспринимать как сигнал о надвигающейся беде, можно избежать неприятностей.

Например, при увеличении боковой нагрузки наклон передних стоек вызывает большую возвращающую силу. То есть вы поворачиваете руль для входа в поворот, а руль тянет назад к прямому положению. Это - одно из преимуществ сильного наклона передних стоек (имеются также недостатки, как вы, наверное догадались). Если у вас есть гидроусилитель руля (здесь владельцы 2002 выигрывают), вы менее четко чувствуете возвращающую силу, поскольку гидроусилитель работает против нее. Почему нам так важно чувствовать возвращающую силу?

Потому что непосредственно перед боковым соскальзыванием шин возвращающая сила значительно ослабевает. Хороший водитель почувствует, что руль "цепенеет" и предпримет корректирующее действие. С усилителем руля гораздо труднее почувствовать это. Кроме того, однако, следует удалить из подвески большую часть микро-подрессоривания (я только что придумал этот термин, не пытайтесь его копировать). Иначе все попытки почувствоват машину - дохлое дело. Микро-подрессоривание - резинки в сайлентблоках каждой детали вашей подвески, которые поглощают мелкие неровности дороги и шум во время вашей поездки к бабушке. Гоночные автомобили используют твердые как камень сайлентблоки вместо резины для достижения двух целей:

1) Мгновенный ответ на мельчайшие движения рулем, так что вы не тратите впустую время и энергию на сжатие резинок сайлентблоков.
2) Обратная связь от дороги.

По той же причине для гонки хороши более жесткие пружины и поперечные стабилизаторы.

Но не всегда.

А что если идет дождь? Мокрая трасса обладает гораздо меньшим сцеплением с, шинами, уменьшается максимально допустимая боковая нагрузка. В этом случае вам надо вести машину еще более плавно, чем прежде. Так что многие гоночные команды в этом случае предпочтут "мягкую" настройку, заменив все пружины, амортизаторы и стабилизаторы на более мягкие.

Иногда то, что кажется верным, оказывается ошибкой. Когда команда BMW впервые приняла участие в гонках IMSA в 70-х годах на прекрасных CSL, гонщики в ходе тестов обнаружили, что высокая жесткость стабилизаторов не способствует хорошему времени прохождения круга. Они начали ставить все более и более мягкие, автомобили кренились все больше и больше, а на круге выигрывалась секунда за секундой. В конце концов, конечно, эти автомобили не стали в точности такими же, как нью-йоркские такси, но они стали намного более мягкими. Время прохождения круга никогда не врет.

А что с развалом? Почему это важно?

Проделайте следующий эксперимент. Возьмите новый карандаш с резинкой на конце, прижмите резинку к гладкой поверхности совершенно перпендикулярно и пытайтесь толкать резинку другой рукой. Теперь слегка наклоните карандаш в сторону, противоположную направлению движения и повторите опыт. Две вещи должны стать очевидными: чем сильнее вы давите на карандаш, тем тяжелее двигать резинку (еще бы!). Резинка на наклоненном карандаше скользит хуже, чем на перпендикулярном.

Так действует развал колес, и поэтому на гоночных автомобилях как правило установлен сильный отрицательный развал (колеса наклонены внутрь сверху). На старой диагональной резине, когда покрышка испытывала большую поперечную нагрузку при большом отрицательном развале, шина на самом деле ложилась всей плоскостью на дорогу. Отрицательный развал увеличивали до тех пор, пока измерения температуры шины после нескольких быстрых кругов не показывали одинаковых значений по всей ширине. Современные гоночные радиальные шины деформируются неоднородно из-за неоднородности конструктива корда, и, таким образом никогда не будут показывать идентичной температуры по всей плоскости. Тем не менее измерения температуры шин жизненно важны участникам гонок: вы можете заметить, как технические специалисты команды все время показывают температурные кривые гонщикам в течение тестов. Они могут многое понять в настройке машины, изучая эти температуры. Вы можете заняться тем же, если у вас есть соответствующий прибор (пирометр).

К сожалению, слишком большой отрицательный развал (Боже, опять запахло компромиссом) съедает внутреннюю часть протектора ваших покрышек во время простой поездки по дороге. Уменьшение дорожного просвета вашего автомобиля вызывает отрицательный развал, особенно задних колес. Поэтому перед покупкой особо "сверхпонижающих" пружин вы должны подумать, что они сделают с вашим развалом.

Настоящие профи настраивают машину под данную трассу в данный день. Как правило вы находите оптимум для некоторой части трассы, поскольку настройка, позволяющая быстрее пройти один поворот, может ухудшить прохождение другого. Некоторые повороты важнее остальных (см. книгу Алана Джонсона, упомянутую в 1-й статье), поэотму имеет смысл оптимизировать одни повороты засчет других. Именно поэтому команды ведут точные записи обо всех временах прохождения участков трассы, состоянии трассы, настройке, температуре шин и т.д. Накопление данных для команды Indy или F1 - серьезная работа. В качестве любителей мы должны делать все, что возможно, при помощи записной книжки и карандаша. Вам также понадобится чувство автомобиля и достаточного понимания компонентов и их взаимосвязей, чтобы определить, какие регулировки следует попробовать.

Никогда не изменяйте больше одной настройки одновременно. Измените давление в шинах, или замените стабилизатор, но не изменяйте их одновременно с целью получить некую полезную информацию.

Со временем вы будете становиться все более и более опытным водителем. И вам захочется иметь автомобиль со все большей возможностью управлять его поведением на дороге, чтобы вы могли легко развернуть его на 180 градусов и направить в любую сторону. Не торопитесь. До тех пор, пока вы на стали участником Формулы Атлантика и выше, все это - верное средство рано или поздно разбиться в лепешку. Для того, чтобы стать мастером, необходим навык и огромное количество практики.

И правильная настройка подвески.

John Browne
BMW CCA
BMW ACA Puget Sound Region
M3 LTW (PeeKay)
Suburban 2500 (Godzilla)
326 iX (Spunky the brave little car)