Никита Котровский
Картинг: Азбука мастерства. Цикл лекций
Лекция 4. Баланс автомобиля: недостаточная, избыточная и нейтральная поворачиваемость
Возвращаясь к теме нашей третьей лекции – «Общее понятие траектории: Распределение веса. Идеальная траектория для каждого», – отметим, что невозможно пилотировать автомобиль без изменения развесовки. Каждый раз, когда мы разгоняемся, тормозим или поворачиваем, – мы имеем дело с трансформацией веса. Тем не менее, чем меньше мы изменяем развесовку, чем реже мы делаем карту больно, – тем больше у него сцепления с дорогой и тем увереннее мы чувствуем себя на трассе.
Наша задача – управлять автомобилем таким образом, чтобы контролировать равную развесовку на колесах всеми возможными способами. Другими словами, контролировать баланс карта. Каким образом? – Ответ довольно тривиален: управляя болидом спокойно и плавно. Подчеркнем – плавно, но не медленно! Напомню: мы поворачиваем руль быстро, но не резко, – и поворачиваем его на минимальный угол. Точно так же мы с вами обращаемся и с педалями газа и тормоза. Карт не простит нам никаких резких, взбалмошных, бесконтрольных манипуляций органами управления. Он будет взбрыкивать, аки дикий, необъезженный мустанг; и вместо управления автомобилем, мы в итоге получим борьбу с ним. Из которой, кстати, пока мы не успокоимся и не разберемся в собственных действиях, карт всегда будет выходить однозначным победителем.
Чем чаще и больше трансформируется вес автомобиля, тем меньше сцепление шин с дорогой. Мы, как пилоты, несем главную ответственность за трансформацию веса и сцепление шин с покрытием.
В свою очередь, изменение развесовки и сбалансированность прямым образом сказывается на управляемости карта. Это выражается в недостаточной, избыточной или нейтральной поворачиваемости нашего болида.
Недостаточная поворачиваемость
Недостаточная поворачиваемость (Understeer, англ.) – термин, описывающий ситуацию, когда передние колеса автомобиля обладают меньшим сцеплением с покрытием, нежели задние. В этом случае, несмотря на наши корректировки рулем, карт продолжает «плужить» наружу поворота. Задумайтесь об этом, когда автомобиль покажется вам куда менее отзывчивым на манипуляции рулем, чем вам бы того хотелось. По сути, недостаточная поворачиваемость увеличивает радиус поворота. Почему это происходит (сейчас мы говорим о пилотаже, а не о настройках спортивного автомобиля)?
Грубое и жесткое добавление газа перед входом в поворот приводит к резкому изменению развесовки – перемещению веса на заднюю ось. В отсутствии должного зацепа задних колес мы получим занос. Однако если держак хороший, задние колеса зацепятся за дорогу, а вот разгруженный перед авто поедет наружу поворота.
Инстинктивная реакция на эффект недостаточной поворачиваемости – попытка довернуть автомобиль в поворот. Ошибка! Увеличивая градус поворота руля, мы лишь усугубляем ситуацию. Хотя бы потому, что спортивная шина типа слик не работает на максимальных углах атаки поворота. У шины есть рабочая поверхность – пятно контакта, – ее боковина к этому не имеет никакого отношения!
Для контроля над недостаточной поворачиваемостью, чуть распустите карт и плавно подсбросьте педаль газа. Тем самым мы стабилизируем автомобиль, увеличим сцепление передних колес с дорогой и уменьшим скорость на вираже. После того, как мы выровняли карт, можно снова открывать газ.
Конечно, время на этом круге для нас будет безвозвратно потеряно. Посему на следующем необходимо крепко подумать, где мы ошиблись при входе в поворот. И, конечно, исправить эту ошибку.
Избыточная поворачиваемость
Соответственно, с эффектом избыточной поворачиваемости (Oversteer, англ.) мы сталкиваемся, когда задние колеса меньше цепляются за дорогу, нежели передние. В этом случае корму автомобиля начинает сносить, а нос стремится внутрь поворота. Карт поворачивает значительно активнее, чем вы планировали. Радиус поворота уменьшается – налицо избыточная поворачиваемость.
Достаточно грубо бросить газ в повороте или нажать на тормоз, резко переместив вес на переднюю ось, – и мы разгрузим корму, увеличив сцепление передних колес. Результат? – Избыточная поворачиваемость!
Кроме того, в отношении непосредственно карта, как мы уже отмечали в предыдущем параграфе, жесткое нажатие на педаль газа в повороте также приведет к избыточной поворачиваемости. Это касается всех заднеприводных автомобилей и носит название – Power oversteer. За счет резкого добавления мощности мы срываем разгруженные задние ведущие колеса в занос.
Дабы справиться с избыточной управляемостью, нам достаточно понимания, куда нам нужно попасть на выходе из виража – и, конечно, руления в ту самую точку, распуская автомобиль и увеличивая радиус поворота. В то же время, мы должны плавно добавлять газ, чтобы переместить вес на задние колеса и, таким образом, увеличить их сцепление с дорогой.
Опять же, рассчитывать на хорошее время круга в этот раз не придется. Но мы будем знать, что поправить на следующем кругу.
Нейтральная поворачиваемость
Приведу цитату Росса Бентли, успешного пилота серий Indy cars (CART) и World Sports Cars: «Мне очень нравится чувство, когда я контролирую баланс автомобиля газом, пилотируя в быстром повороте на пределе возможности шин. Если болид хотя бы чуточку показывает стремление к избыточной управляемости, я на ту же чуточку прибавляю газа, дабы загрузить заднюю ось. Если он изъявляет желание недостаточной поворачиваемости, я немножко отпускаю газ, смещая вес вперед и увеличивая держак на передних колесах. Когда все сделано правильно, все четыре колеса, скажем так, «подскальзываются» в равной мере. Автомобиль отлично сбалансирован; никакой избыточной или недостаточной поворачиваемости!.. Это – идеальная нейтральная поворачиваемость на скоростном вираже».
Наиболее оптимально прохождение поворота вовсе без скольжения – на углах увода. Об этом мы поговорим позже. Однако Бентли корректен в том плане, что заявляет нам автомобиль, который мы контролируем в повороте, не теряя темп. Минимизированная работа органами управления: в данном случае – рулем и педалью газа (помним главное правило газа!) – позволит нам максимально быстро преодолеть скоростной вираж. Говоря грубо и до какой-то степени упрощенно, – в дрифте всех четырех колес.
С точки зрения пилотажа, на сегодняшний день для нас это и есть оптимальная управляемость, она же – нейтральная.
Резюме
– Чем чаще и больше трансформируется вес автомобиля, тем меньше сцепление шин с дорогой. Мы, как пилоты, несем главную ответственность за трансформацию веса и сцепление шин с покрытием.
В свою очередь, изменение развесовки и сбалансированность прямым образом сказывается на управляемости карта. Это выражается в недостаточной, избыточной или нейтральной поворачиваемости нашего болида.
– Для контроля над недостаточной поворачиваемостью, чуть распустите карт и плавно подсбросьте педаль газа. Тем самым мы стабилизируем автомобиль, увеличим сцепление передних колес с дорогой и уменьшим скорость на вираже. После того, как мы выровняли карт, можно снова открывать газ.
– Дабы справиться с избыточной управляемостью, нам достаточно понимания, куда нам нужно попасть на выходе из виража – и, конечно, руления в ту самую точку, распуская автомобиль и увеличивая радиус поворота. В то же время, мы должны плавно добавлять газ, чтобы переместить вес на задние колеса и, таким образом, увеличить их сцепление с дорогой.
– Минимизированная работа органами управления: в данном случае – рулем и педалью газа (помним главное правило газа!) – позволит нам максимально быстро преодолеть скоростной вираж. Говоря грубо и до какой-то степени упрощенно, – в дрифте всех четырех колес.
Лекция 5. Шина. Вновь о «плавно, но быстро». Сцепление с дорогой: езда на пределе зацепа (Traction Circle и Trail Braking). Перекрестная работа органами управления
Вновь о «плавно, но быстро»
Для начала нам нужно усвоить тот очевидный факт, что любая шина имеет свои, специфические, характеристики. В первую очередь, они выражаются, так скажем, в качестве и количестве сцепления с дорогой. Если мы превышаем лимит зацепа, наш автомобиль начинает скользить – либо он плужит наружу поворота, либо его заносит (вспомним предыдущую лекцию: о недостаточной и избыточной поворачиваемости).
Чем плавней (не медленней, но именно – плавней!) мы управляем автомобилем, тем проще контролировать предел зацепа. Шина выходит на рабочий режим, достигает предела своих возможностей только при грамотной и аккуратной работе с ней. Другими словами, если при входе в поворот мы импульсивно дергаем руль или резко бьем по педали тормоза, панически испугавшись скорости входа, – мы не оставляем шинам ни единого шанса зацепиться за дорогу. В таком случае ни о каком «держаке» говорить не приходится в принципе. Итог предсказуем и закономерен – снос передней оси наружу поворота или занос кормы нашего карта. То есть опять же недостаточная или избыточная поворачиваемость.
Все, что мы делаем за рулем автомобиля, – мы делаем плавно, но быстро.
Мы поворачиваем руль плавным и быстрым движением, – но не резким рывком. Мы тормозим, сжимая педаль тормоза и отпуская ее, – но не паническим ударом по ней. Мы ускоряемся, плавно и быстро нажимая на газ, – но не стихийно включая кнопку.
Даже если нам кажется, что, пилотируя карт резко и размашисто нервно, скользя вдоль и поперек трассы, мы сегодня можем двигаться быстрее, ни в коем случае не нужно поддаваться этому заблуждению. Попытка ехать быстро, не понимая и не чувствуя органы управления автомобиля, его баланс, – ошибка. Это тупиковая ветвь развития! Мы сами не заметим, как нервный и резкий пилотаж скользящим картом станет бессознательной привычкой, между тем как телеметрия будет объективным и бесспорным доказательством того, что мы не способны ускоряться.
Итак, наша цель – научиться плавно обращаться с органами управления карта, постепенно убыстряя и согласуя движения рук и ног. Скорость на треке придет потом, вместе с практикой. Когда наши движения станут достаточно плавными и быстрыми, кроме того – доведенными до автоматизма. Когда нам не придется задумываться перед каждым поворотом, что же нам делать со своим телом?..
Именно в этот момент классический вопрос учеников: «Почему, когда едешь ты, кажется, что карт вообще не скользит и все легко и просто! А когда за руль карта садимся мы, все оказывается боком и раком, то бишь смешно и медленно?» – как правило, исчерпывает сам себя.
Сцепление с дорогой: езда на пределе зацепа, Traction Circle и Trail Braking
Прежде всего, давайте введем понятие Traction Circle – графическое представление о работе шин на пределе их возможностей в ходе торможения, поворота и ускорения.
Говоря весьма упрощенно, Traction Circle («круг максимального зацепа») позволяет нам понять, как распределяется предел работы шины при торможении, повороте руля и последующем ускорении автомобиля. В ходе каждого из этих процессов на автомобиль действуют центробежные силы. Учитывая этот факт, давайте примем во внимание, что шины имеют некую предельную «величину» зацепа. Например, если на автомобиль массой около 1 тонны действует центробежное ускорение в 1 g, то предельную величину зацепа шины условно обозначим через величину 1.1 g. Другими словами, шины нашего автомобиля на пределе своих возможностей способны тормозить при максимальном ускорении 1.1 g, поворачивать при 1.1 g и разгоняться при тех же 1.1 g. Если мы превысим этот барьер, шины начнут скользить, что приведет либо к недостаточной, либо к избыточной поворачиваемости автомобиля. Если мы понизим планку максимальной возможности шины, мы будем двигаться по трассе медленнее объективных возможностей.
В этом смысле, графически преодоление поворота выглядит следующим образом: если мы тормозим – поворачиваем – ускоряемся правильно, линия нашего движения будет следовать за дугой «Traction Circle», сигнализируя о том, что мы управляем картом на пределе возможностей шин.
С точки зрения изменения действия сил на автомобиль (в данном случае от момента торможения до точки входа в поворот) возможны два варианта перехода от одной предельной величины зацепа шин (торможение) к другой (поворот):
1. Мы можем, достигнув крайней точки торможения (наши условные 1.1 g), отпустить педаль тормоза; затем повернуть в поворот, где наши шины вновь достигнут предельного уровня зацепа при тех же 1.1 g.
2. Мы способны плавно и быстро отпускать педаль тормоза уже при входе в поворот, одновременно плавно и быстро увеличивая угол поворота руля.
В первом случае нас ожидает пусть и мимолетный, равный сотым долям секунды, период, когда шины работают не на своем пределе. И это – потеря времени, совершенно не важно, подчеркнем, насколько она мимолетна.
Второй сценарий развития событий, очевидно, быстрее. В силу того, что, не позволяя шинам «расслабиться» ни на долю секунды, мы постоянно остаемся на максимально возможном радиусе «Traction Circle». Кроме того, во втором случае мы управляем картом куда более плавно, что гарантирует как стабильность автомобиля, так и максимальную скорость в повороте.
Плавное и быстрое отпускание педали тормоза при одновременном плавном и быстром увеличении угла поворота руля при входе в поворот – называется Trail Braking. Это – наиболее быстрый и правильный способ преодоления виража.
Иначе: представим себе, что максимально допустимое торможение на прямой – это 100 процентов. Плавно и быстро отпуская педаль тормоза и одновременно увеличивая угол атаки поворота, мы действуем таким образом: 90 процентов торможения = 10 процентов поворота руля; 75 процентов торможения = 25 процентов «рулежки»; 50 = 50… и так далее.
Более того, мы можем, а главное должны, начать ускорение сразу после апекса, то есть в тот момент, когда мы «распускаем» карт наружу поворота. А именно: 90 процентов поворота руля = 10 процентов нажатия на газ; 75 процентов обратного руления = 25 процентов газа; 50 = 50… etc.
Только таким образом мы сохраним непрерывность нашего движения по окружности Traction Circle.
Перекрестная работа органами управления
Ключевое положение для понимания Traction Circle – перекрестная работа органами управления автомобилем. Мы должны учиться пилотировать на пределе, перекрывая торможение поворотом руля; а «роспуск» карта – нажатием на педаль газа. Только так можно удерживать шины на пределе их сцепления с дорогой, на максимально возможном для нашего автомобиля радиусе Traction Circle.
Нам важно представлять педали газа и тормоза в прямой взаимосвязи с рулем карта. Чем больше угол поворота руля, тем слабее наше нажатие на педали тормоза или газа. И наоборот: чем активнее мы тормозим или ускоряемся, тем на меньший угол должен быть повернут руль.
Чересчур большой угол поворота рулевого колеса вкупе с активным нажатием на педаль тормоза или газа неизбежно приведут к тому, что шины превысят максимально возможное количество сцепления с покрытием. А значит, мы столкнемся с эффектом недостаточной или избыточной поворачиваемости.
Резюме
– Все, что мы делаем за рулем автомобиля, – мы делаем плавно, но быстро.
– Плавное и быстрое отпускание педали тормоза при одновременном плавном и быстром увеличении угла поворота руля при входе в поворот – называется Trail Braking. Это – наиболее быстрый и правильный способ преодоления виража. Более того, мы можем, а главное должны, начать ускорение сразу после апекса, то есть в тот момент, когда мы «распускаем» карт наружу поворота.
– Мы должны учиться пилотировать на пределе, перекрывая торможение поворотом руля; а «роспуск» карта – нажатием на педаль газа. Только так можно удерживать шины на пределе их сцепления с дорогой.
Лекция 6. Техника прохождения поворотов. Траектория
С точки зрения преодоления любого виража наша задача выглядит, на первый взгляд, довольно тривиально. В первую очередь, мы должны потратить на входе в поворот минимальное количество времени. Затем, путем максимально раннего открытия газа, обеспечить себе на выходе из поворота предельно возможную скорость. Дабы мы смогли быть быстрее своих менее удачливых конкурентов в конце прямой. Именно за счет этого в картинге и происходит львиная доля всех обгонов.
Тем не менее, как показывает практика, чтобы добиться лучшего времени на круге, нам приходится чем-то жертвовать – либо скоростью в повороте во имя скорости на прямой; либо наоборот – проходить вираж максимально быстро, пожертвовав темпом на выходе из поворота. Выбор «жертвы» зависит от конфигурации трассы, тех или иных связок поворотов, а также от характеристик и настроек нашего спортивного автомобиля.
«Фишка», так скажем, в том, чтобы найти идеальный в данной конкретной ситуации компромисс.
Вспомним, в ходе пятой лекции мы с вами пришли к выводу, что хорошее время на круге требует от нас управления картом на пределе сцепления шин с покрытием, то есть – на пределе Traction Circle. Именно пилотаж на пределе сцепления при торможении, повороте и ускорении на выходе из виража отличает действительно быстрого пилота от середнячка.
Отметим, что судьба абсолютного большинства гонок решается там, где карт движется объективно медленнее – то есть, в поворотах. Тем не менее, остается незыблемым тот факт, что чем быстрее наша скорость на прямых участках трассы, тем большее число конкурентов мы сможем обогнать. А значит – тем выше наши шансы на победу в гонке.
Главнейшая цель в поворотах – преодолевать их таким образом, чтобы максимизировать скорость на прямой. Наша задача – выбрать такую скорость в повороте и траекторию его прохождения, чтобы потратить на вираж минимальное количество времени; при этом обеспечить себе максимальную скорость на прямом участке трассы.
Быстрые пилоты практически каждую единицу времени пребывания на трассе управляют автомобилем на пределе Traction Circle. Однако этот предел не является константой, постоянной величиной. Он изменяется, будучи зависим от конкретного трека и карта; качественного состояния шин и/или возможностей двигателя. С шинами мы будем разбираться чуть позже. Что же касается непосредственно мотора, отметим следующее: его реакция на ускорение тем ниже, чем выше скорость нашего автомобиля. С точки зрения картинга, это положение в основном касается коробочных серий, например – Easykart 125 Shifter, Rotax Max DD2, KZ… На небольшой скорости и на пониженной передаче коробочный карт реагирует существенно активнее на педаль газа, а следовательно быстрее достигает предела сцепления шин с покрытием. И наоборот: чем выше скорость и передача, тем сравнительно «ленивей» реакция мотора на акселерацию. А значит – нам будет сложнее превысить лимит сцепления шины работой газа.
Таким образом, в реальности Traction Circle зависит от скорости нашего движения. Наша задача – уметь «прочесть» эти изменяющиеся условия, определяя в каждый конкретный момент времени метаморфозы предела работы шины. И, естественно, каждый раз стараться управлять автомобилем на пределе, учитывая его изменения.
Естественно, понимание и чувство работы педалью газа приходит исключительно с опытом, то есть накатом.
Итак, пилотаж во всех поворотах на пределе «держака» (Traction Circle), – пожалуй, единственный способ двигаться по трассе действительно быстро. НО: способы прохождения определенного поворота могут быть разными. Время, потраченное на каждую точку Traction Circle (торможение, поворот, ускорение), может отличаться. И от того, насколько точно мы определим саму линию прохождения поворота, его траекторию, зависит наше конечное время круга на треке.
По сути, сегодня наиболее для нас важно – умение точно определить время торможения перед поворотом, время непосредственной «рулежки» и время ускорения на выходе из виража. Поясню: пока один пилот тратит все время на сам вираж, двигаясь по дуге поворота на постоянной скорости; другой большую часть времени расходует на периоды торможения и разгона, просто избрав чуточку иную траекторию прохождения поворота. Любопытно, что оба пилота едут на пределе сцепления шины с покрытием. Разнится в том, что один немного быстрее минует данный поворот; второй же получает чуть большую скорость в конце следующей за поворотом прямой. Кто же из них прав? – Задача в том и состоит, чтобы определить, какая траектория в этом конкретном повороте реализуется в лучшее время на всем круге. Ведь наша конечная цель – максимально быстро преодолеть всю трассу, а не один ее вираж.
Нам следует рассматривать любой вираж и последующую за ним прямую – как одну целостную задачу, а не сосредотачивать все свое внимание и энергию на преодолении конкретного поворота. Наша цель – бэст-лап на круге, а не лучшая скорость в данном вираже.
Для того чтобы «нарисовать» оптимальную траекторию, необходимо учитывать все особенности конкретного трека. А именно – длину прямых участков до и после того или иного поворота, угол каждого поворота, радиусы входа и выхода из него, отрицательный или положительный уклоны; кроме того, особенности покрытия трассы, а значит – коэффициент сцепления шин с данным покрытием. Наконец, мы всегда должны держать в уме технические характеристики нашего автомобиля (карта): особенности его «рулежки», торможения и ускорения; и характеристики конкретной шины, которую мы используем.
Оптимальная траектория прохождения виража зависит от качественных характеристик каждого поворота (и того, что за ним следует), равно как и от технических особенностей нашего автомобиля.
Резюме
– Главнейшая наша цель в поворотах – преодолевать их таким образом, чтобы максимизировать скорость на прямой. Наша задача – выбрать такую скорость в повороте и траекторию его прохождения, чтобы потратить на вираж минимальное количество времени; при этом обеспечить себе максимальную скорость на прямом участке трассы.
– Нам следует рассматривать любой вираж и последующую за ним прямую – как одну целостную задачу, а не сосредотачивать все свое внимание и энергию на преодолении конкретного поворота. Наша цель – бэст-лап на круге, а не лучшая скорость в данном вираже.
– Оптимальная траектория прохождения виража зависит от качественных характеристик каждого поворота (и того, что за ним следует), равно как и от технических особенностей нашего автомобиля.
