Вы знаете этот сценарий. 1973 год. Поупайл Дойл преследует торговцев героином через нью-йоркское метро. Резкий переход в Сан-Франциско. Ford Gran Torino Стива Маккуина виражирует по улицам в фильме «Буллит», получая за свою работу в монтаже «Оскар». Затем идет «Умереть в Лос-Анджелесе», где Уильям Петерсен отправляет Chevrolet Impala мчаться по лос-анджелесскому шоссе в неверном направлении. Эти сцены стали культовыми. Они полагаются на кинематографические погони на высоких скоростях.
Но давайте посмотрим внимательнее на механику. В частности, на резкий поворот. Водитель резко поворачивает руль. Задние колеса начинают заносить. Шины отрываются от покрытия. Звукорежиссер накладывает скрежет резины по бетону. Затем — бах! — двигатель ревет, машина выпрямляется, и она срывается с места. Вы видели это миллион раз.
Замечали ли вы что-то странное?
Машина значительно замедляется. Почти до полной остановки. Почему? Потому что теряется контроль. Если передняя часть машины скользит наружу во время поворота, это недостаточная поворачиваемость. Если задняя часть скользит наружу, это избыточная поворачиваемость. В любом случае вы теряете время.
В фильме потеря нескольких секунд — это просто сюжетный ход. В NASCAR это потерянная победа.
Когда машина ведет себя с недостаточной или избыточной поворачиваемостью, речь идет не только об управляемости. Речь идет о физике. И физике нет дела до вашей репутации. Понимание того, как исправить машину с недостаточной или избыточной поворачиваемостью, нужно не только механикам. Это нужно всем, кто хочет знать, почему их любимый пилот вылетает с трассы на 300-м круге.
Физика заноса
Давайте разберем это по пунктам. Без жаргона без объяснений.
Недостаточная поворачиваемость возникает, когда передние шины теряют сцепление. Машина хочет ехать прямо. Водитель поворачивает руль. Машина игнорирует его. Она продолжает двигаться прямо, как грузовик в снегу. Вы можете подумать, что это безопасно. Это не так. Вы не проходите через апекс (внутреннюю точку поворота). Вы теряете скорость.
Избыточная поворачиваемость — это противоположность. Задние шины теряют сцепление. Задняя часть машины выворачивается наружу. Машина поворачивает быстрее, чем вам нужно. Именно это заставляет задние колеса подпрыгивать. Именно это создает тот драматичный занос. Это страшно. Это быстро. И это обычно ошибка.
В обоих случаях машина находится в состоянии «недостаточной» или «избыточной» поворачиваемости. Эти термины фанаты используют как синонимы. Они ошибаются. Или, по крайней мере, их понимание неполное. Машина с избыточной поворачиваемостью склонна к заносу (oversteer). Машина с недостаточной поворачиваемостью склонна к сносу (understeer). Но корень проблемы разный. И способ исправления разный.
Почему это происходит?
Вы спрашиваете «почему». Вы хотите знать причину.
Все сводится к перераспределению веса. При торможении вес смещается вперед. Передние шины получают больше сцепления. Задние теряют его. Именно поэтому задняя часть машины выворачивается наружу при торможении. Именно поэтому задние колеса отрываются от покрытия.
При разгоне вес смещается назад. Задние шины получают больше сцепления. Передние теряют его. Именно поэтому машина продолжает двигаться прямо, когда вы нажимаете на газ в повороте.
Но дело не только в торможении и разгоне. Речь идет о настройках. Подвеске. Шинах.
Как регулировка клиренса (wedge) предотвращает заносы автомобилей NASCAR
В NASCAR дистанция между победным подиумом и аутсайдерами измеряется не в футах, а в тысячных долях секунды. Это делает критически важными каждое малейшее преимущество. Главный рычаг, которым обладает гонщик? — Управление автомобилем.
Простая физика играет против вас. На прямых участках боковая устойчивость держит машину на гоночной траектории. Все четыре колеса направлены вперед. Автомобиль не сносит. Вы давите на педаль газа в пол. Но стоит войти в поворот? Внезапно включается центробежная сила. Она толкает тяжелую машину к внешней стороне поворота. Теперь вы боретесь с рулем, лишь бы удержаться на курсе.
Если эта выталкивающая сила преодолеет сцепление, наступает катастрофа. Машина уходит в занос. Возможно, теряют сцепление задние шины. Возможно, передние. В любом случае, вы врезаетесь в стену. Зрители это обожают. Гонщики расплачиваются за это секундами на табло.
Понимание понятий «Loose» (свободный) и «Tight» (жесткий)
У гонщиков NASCAR есть специфические термины для этих сбоев. Если задние шины теряют сцепление и хвост машины заносит, автомобиль считается loose (свободным/заносным). Это избыточная поворачиваемость (oversteer). Вы теряете время, борясь со скольжением.
Если передние шины отказываются поворачивать и машина продолжает ехать прямо, несмотря на ваши действия с рулем, автомобиль считается tight (жестким/сносящим). Недостаточная поворачиваемость (understeer). Вы срезаете угол, теряете скорость и надеетесь, что шины найдут сцепление, прежде чем вы выедете за пределы трассы.
Почему одно случается чаще другого? Все дело в подвеске.
Автомобили NASCAR используют специализированные пружины для поглощения жестоких вибраций шин, скользящих через поворот. Амортизаторы принимают эту энергию и рассеивают ее. Это предотвращает отскоки, позволяя шинам быстрее восстанавливать сцепление. Но пружины не являются чем-то неизменным. Бригадиры могут настраивать их прямо во время гонки.
Здесь на сцену выходит регулировка клиренса (wedge adjustment).
Загадка регулировки клиренса
Регулировка клиренса позволяет команде изменить то, как автомобиль сидит на своих пружинах. Механизм с храповиком и домкратным винтом может затянуть или ослабить подвеску за считанные секунды. Небольшое изменение угла смещает баланс. Сделать машину более заносной? Более жесткой? Это постоянная игра в «музыкальные стулья» с законами физики.
Каждая трасса добавляет новый слой хаоса. Довер (Dover) — это зверь, потому что повороты сделаны из бетона, а прямые участки — из асфальта. Трение меняется прямо в течение круга. Поверхность трассы сама по себе деградирует по мере накопления резины и износа шин.
Поэтому бригадир следит за данными. Гонщик связывается по радио. «Машина жесткая». «Машина заносная». Настройки вносятся во время пит-стопов. Секунды имеют значение. Цель всегда — баланс. Ни заносов, ни сноса. Просто предсказуемый и быстрый поворот. Сбалансированная машина побеждает.
Есть еще один способ справиться с центробежной силой. Замедлиться. Но в NASCAR сброс газа — это практически капитуляция. Если вы не хотите финишировать последним, вы держите педаль в полу.
Дополнительные ресурсы
Для тех, кто углубляется в технические детали:
- Легко ли жульничать в NASCAR?
- Почему развал колес (camber) так критичен в NASCAR?
- Как работают регулировки клиренса (wedge) в NASCAR
Вы также можете ознакомиться с Глоссарием NASCAR для расшифровки большего количества терминов. Или изучите Форум сообщества NASCAR Space для фанатских теорий, которые, вероятно, имеют столько же смысла, сколько и сама физика.
Источники:
— Ронфельдт, Дэвид. «Социология на скорости 190 миль в час на крупнейших суперскоростных трассах NASCAR». First Monday. Февраль 2000.
— Сиска, Элен. «Освоение понятий „tight“ и „loose“». ESPN. 15 мая 2007 г.
— «Физика вождения». Группа BMW. 2006.
— «Глоссарий NASCAR». NASCAR. 5 февраля 2004 г.
