Читать книгу Экстремальное и контраварийное вождение - Дмитрий Александрович Бурыка, Дмитрий Александрович Донцов, Людмила Викторовна Сенкевич - Страница 5

Поворачиваемость – одна из важнейших характеристик автомобиля. Поведение машины в большинстве случаев можно описать термином поворачиваемости. Поворачиваемость – это быстрота изменения продольного направления кузова при повороте руля во время движения. Поворачиваемость показывает, как будет вести себя автомобиль во время движения после поворота рулевого колеса.

Поворачиваемость бывает недостаточная, нейтральная и избыточная. Поворачиваемость влияет на поведение автомобиля в повороте и, как следствие, технику прохождения поворота.

Проведём пару тестов. Будем использовать два автомобиля. Первый – это ретроавтомобиль, заднеприводный седан 1970 года выпуска. Как многие автомобили тех годов, он обладает тяговитым и тяжёлым мотором, который расположен спереди. Второй – современный переднеприводный хэтчбек 2011 года выпуска с более лёгким мотором, который тоже расположен под капотом перед передней осью. Впрыск топлива на моторе хэтчбека осуществляется форсунками, управляемыми электронным блоком управления двигателем. Крутящий момент этого мотора ниже и смещен в сторону более высоких оборотов (по сравнению с мотором седана), зато двигатель развивает больше мощности на высоких оборотах.

Тесты будем проводить на одиночном повороте. Будем входить в поворот с завышенной скоростью, при которой машина немного не «вписывается» в поворот.

На входе в поворот отпустим педаль газа и нажмём педаль сцепления, после чего быстро вывернем руль до упора в сторону поворота и будем удерживать руль в вывернутом положении. Сначала тестируем ретроавтомобиль.

После поворота руля машина не стала двигаться по траектории желаемого радиуса. Передние колёса начали скользить. Виден след шины, оставленный разгруженным в повороте передним колесом. В конечном счете, машина вылетела из поворота. Когда траектория движения спрямляется, возникает снос передней оси и машина не может двигаться по траектории желаемого радиуса, говорят, что автомобиль проявляет недостаточную поворачиваемость. Машина с недостаточной поворачиваемостью при маневрировании склонна к сносу передней оси. При управлении машиной с недостаточной поворачиваемостью кузов неохотно поворачивается вслед за поворотом руля.

Теперь садимся в хэтчбек и повторим тот же эксперимент.

Мы получили траекторию меньшего радиуса. У современной машины, помимо сноса передней оси, начался занос задней, после чего машина потеряла скорость в заносе и ушла внутрь поворота. Это означает, что поворачиваемость автомобиля – избыточная. Избыточная поворачиваемость сопровождается заносом задней оси. При повороте руля кузов машины с избыточной поворачиваемостью начинает быстро поворачиваться в сторону поворота, и возникает занос задней оси.

Сравним характеристики автомобилей. У ретроседана передняя колея меньше, чем задняя. У хэтчбека наоборот. У седана мотор спереди, как и у хэтчбека, но база длиннее, значит центр масс от задней оси дальше. У автомобилей разные типы кузова – седан и хэтчбек. Таким образом, на поворачиваемость влияют ширины передней и задней колеи, масса и её размещение. Рассмотрим примеры.

У гоночных автомобилей, подготовленных для дрэгрейсинга, передняя колея более узкая, чем задняя, тяжелый мотор – спереди, на большом расстоянии от задней оси. Всё это создаёт желаемую очень низкую поворачиваемость. Кроме того, на передней оси этих монстров – очень лёгкие передние колёса с малым диаметром по сравнению с задними. Огромная колёсная база позволяет точно корректировать траекторию.

В ралли популярны хэтчбеки с передним и полным приводом. Передняя колея обычно шире задней. Поворачиваемость раллийных машин с такими типами привода зачастую избыточная.

Болиды, подготовленные для овальных гонок – переднемоторные седаны с большой колёсной базой и более узкой, чем задняя, передней колеёй. Их поворачиваемость – недостаточная.

В кольцевых гонках используются машины с разной поворачиваемостью, в зависимости от типа трассы, стиля вождения и предпочтений пилота. Начинающие пилоты, участвующие в кольцевых гонках, обычно предпочитают стабильное и прогнозируемое поведение автомобиля и склонны выбирать недостаточную поворачиваемость. Избыточная поворачиваемость позволяет быстрее входить в повороты, но для управления машиной с избыточной поворачиваемостью требуются навыки вождения пилота и специальные настройки машины.

Подведём итоги наших тестов и рассуждений.

• на автомобиле с недостаточной поворачиваемостью легче вылететь из поворота;

• у хэтчбеков поворачиваемость выше, чем у седанов;

• чем дальше мотор отстоит от задней оси, тем ниже поворачиваемость;

• низкая поворачиваемость в приоритете для дрэга и скоростных гонок, например для овальных;

• большая поворачиваемость хорошо подходит для нескоростных трасс с множеством поворотов.

Чтобы уменьшить поворачиваемость, необходимо:

• сузить переднюю колею и расширить заднюю;

• увеличить передний клиренс и уменьшить задний клиренс;

• повысить жёсткость пружин передней подвески и понизить жёсткость пружин задней подвески;

• увеличить сопротивления сжатию и отбою передних амортизаторов и уменьшить сопротивления сжатию и отбою задних амортизаторов;

• повысить жёсткость переднего стабилизатора поперечной устойчивости и понизить жёсткость заднего стабилизатора поперечной устойчивости;

• использовать более жесткие передние шины и более мягкие задние шины;

• поднять давление в передних шинах и снизить давление в задних шинах;

• увеличить развал передних колёс и уменьшить развал задних колёс;

• увеличить схождение передних и задних колёс;

• увеличить аэродинамическую прижимную силу задней части машины и уменьшить аэродинамическую прижимную силу передней части машины;

• увеличить боковое аэродинамическое сопротивление задней части автомобиля и уменьшить боковое аэродинамическое сопротивление передней части автомобиля;

• сместить центр массы к передней оси, отдалив его от задней оси;

• уменьшить момент инерции (массу или диаметр) передних колёс и увеличить момент инерции задних колёс.

Для увеличения поворачиваемости нужно выполнять противоположные действия.

Влияние аэродинамических элементов на поведение машины сильно зависит от скорости движения. На низких скоростях движения влияние аэродинамики на поведение машины ничтожно мало. Но чем выше скорость, воздушный поток выше, влияние аэродинамики становится существенным.

На практике, как правило, сложно говорить о нейтральной поворачиваемости – этот термин существует в теории и математике. Проведя тесты, можно только сказать, какая поворачиваемость свойственна автомобилю – недостаточная или избыточная и как ярко выражена избыточная поворачиваемость. Точно сказать, какой поворачиваемостью обладает автомобиль, могут только теоретические расчёты (речь идёт о так называемом коэффициенте поворачиваемости), в которых учитывается большое количество величин. Избыток поворачиваемости можно качественно оценить по углу заноса или по расстоянию между следами от разгруженных в повороте колёс передней и задней осей.

Кроме угла заноса, поворачиваемость можно оценить, пройдя следующий тест.

Тест поворачиваемости. Наберите определённую скорость, нажмите педаль сцепления и быстро поверните руль на фиксированный угол. После того, как машина развернётся на 180 градусов, определите расстояние между начальным и конечным положениями машины.

Проведём этот тест на хэтчбеке и померяем расстояние между начальной и конечной траекториями.

В данном случае мы выворачивали руль до упора. В итоге получилось расстояние чуть больше четырёх полос. Чем большее расстояние получится в тесте, следовательно, тем ниже поворачиваемость. После изменения настроек машины (например, жёсткость пружин, стабилизаторов поперечной устойчивости) можно повторить тест и сравнить результаты, начальная скорость должна быть одинаковой. Поворачиваемость, которую мы определяли способами, описанными в этой главе, так и будем называть поворачиваемостью или поворачиваемостью при движении накатом.

При помощи органов управления можно увеличить или уменьшить поворачиваемость. Например, если сильно нажать на педаль газа на заднеприводном автомобиле во время движения в повороте, то заднюю ось может с легкостью занести. То есть нажатие педали газа на заднеприводном автомобиле не только приводит к ускорению, но и увеличивает поворачиваемость. На переднеприводной машине, наоборот, нажатие на педаль газа заставляет автомобиль выпрямить траекторию – это эффект уменьшения поворачиваемости. Избыточную поворачиваемость можно создать при помощи ручного тормоза: часто можно видеть, как пилоты в раллийных гонках входят в шпильки с заносом задней оси, заблокировав задние колёса.

Созданная при помощи органов управления поворачиваемость будет «прибавляться» к поворачиваемости автомобиля. Скажем, если автомобиль обладает очень низкой поворачиваемостью, отправить его в занос за счёт тяги на задней оси будет сложнее, чем автомобиль с избыточной поворачиваемостью.

Упражнение. Попробуйте определить поворачиваемость вашего автомобиля. Для этой цели можно расставить конусы на полигоне, имитирующие поворот и провести тест. Не забывайте о безопасности: места должно быть достаточно, так как машина может проявить очень низкую поворачиваемость, либо её может занести и развернуть, поэтому места на полигоне должно быть достаточно.

Будьте осторожны! Неправильный «тюнинг» автомобиля (это могут быть параметры подвески, колея, дорожный просвет) может сделать ваш автомобиль небезопасным. Заводы-изготовители проектируют легковые машины так, чтобы они были устойчивыми и не переворачивались при резком маневрировании. При возникновении риска опрокидывания в повороте необходимо повернуть руль против направления поворота, чтобы вернуть автомобиль на четыре колеса.

Стоит отметить, что электронные системы управления приводом, электронное управление распределением крутящего момента на колёсах, динамические электронные системы стабилизации движения могут искажать воспринимаемую поворачиваемость автомобиля.