Поворачиваемость и Баланс: стопами Кэрролла Смита. Повесть о Балансе. Книга 7
Амбивалентный Баланс (вместо предисловия)
Основная проблема в понимании заданной темы заключается не в попытках уяснить, что такое недостаточная или избыточная поворачиваемость – это довольно просто. НО: в осознании того, что один и тот же автомобиль, в настройках которого физически ничего не изменилось, может (и будет!) иметь недостаточную поворачиваемость в одних поворотах и избыточную в других. Кроме того, в одном и том же повороте, на одном и том же круге спорткар не только может снизить поворачиваемость в одной части виража и повысить ее в другой, но должен сделать это обязательно! Если, конечно, болид собирается ехать по-настоящему быстро.
Большинство тематических изданий игнорируют амбивалентный баланс поворачиваемости автомобиля. Они концентрируются на статичных условиях, которые, хотя и легче поддаются изучению, представляют весьма ограниченный интерес для гонщика. Попытаемся же нарисовать динамичную картину; как говорится, шаг за шагом.
Недостаточная и избыточная поворачиваемость могут быть объяснены с разных точек зрения. Во-первых, с позиции относительных углов увода передних и задних шин. Во-вторых, – тяговой способности шин относительно центра тяжести автомобиля и/или, в-третьих, – векторов силы, действующих на шины относительно центров поворотов. Попробуем рассмотреть все три варианта.
При этом мы никогда не должны упускать из виду человеческий фактор, то есть – пилота. Именно он отвечает за то, когда и как шины достигнут предела сцепления с дорогой; какие колеса достигнут предела раньше – задние или передние? Допустим, что передние колеса "сорвутся" первыми, – тогда автомобиль устремится носом в наружную стену. Пилоту придется сбавить скорость, чтобы восстановить контроль над рулевым управлением, и, если ему это удастся до того, как он врежется в эту стену, он начнет жаловаться на чрезмерную недостаточную поворачиваемость, или "пинок".
С другой стороны, если первыми "срываются" задние колеса, тогда автомобиль пытается развернуться; пилот блокирует руль в сторону заноса и либо сбрасывает газ, либо добавляет, в зависимости от обстоятельств и особенностей его пилотажа. Затем он плачется на избыточную поворачиваемость или говорит, что машина слишком "вальяжна".
В любом случае, – тренеру, руководителю команды, механику или инженеру нужно уметь интерпретировать откровенные (не всегда!) и эмоциональные (всегда!) комментарии пилота, задавать необходимые наводящие вопросы… Словом, пытаться понять, что на самом деле происходит в амбивалентном дуэте "человек и машина". Единственная возможность принять рациональное решение кроется в понимании того, о чем говорит пилот; а также в базовом знании об амбивалентной динамике баланса недостаточной/избыточной поворачиваемости автомобиля и физических силах, которые управляют этим балансом и изменяют его…
Правила баланса
Прежде чем углубляться в дебри управляемости, возьмем паузу и определим, чего мы на самом деле хотим в плане баланса автомобиля. Есть те, кто считает, что идеальный гоночный автомобиль должен демонстрировать небольшую недостаточную поворачиваемость при любых условиях. Смит с этим не согласен; я, кстати, тоже – касательно "любых условий". Но об этом чуть позже.
Никто не верит, что автомобиль должен иметь избыточную поворачиваемость при тех же любых условиях. И это справедливо. Поговорим о том, что американский инженер считает идеальными условиями для поддержания баланса, и о том, почему это так.
Недостаточная поворачиваемость, – поразмыслив, с этим легко согласиться, – в принципе стабильное состояние! Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью будет двигаться по траекторной дуге с большим радиусом, чем угол поворота передних колес.
Если недостаточная поворачиваемость – непреднамеренная со стороны пилота, фактический радиус будет больше, чем он ожидал.
Если пилот задумал недостаточную поворачиваемость или, более того, сам ее спровоцировал, – он компенсирует "андерстир", во-первых, балансирующим газом на входе в поворот и, во-вторых, углом поворота рулевого колеса.
В итоге автомобиль будет двигаться туда, куда он планировал, независимо от того, куда направлены передние колеса. Как бы там ни было, автомобиль не будет пытаться "вильнуть задом".
Допуская, что у пилота есть пространство для маневра, можно уменьшить радиус поворота и вернуть автомобиль на траекторию.
Все достаточно просто: снижение скорости автомобиля относительно радиуса изменения кривизны поворота приводит к тому, что углы увода передних шин вернутся в состояние, соответствующее диапазону тяги. Это все о том, что я, как тренер, называю «балансирующий газ»; и о чем постоянно твержу на ADM Raceway.
С другой стороны, избыточная поворачиваемость – это нестабильное состояние. Автомобиль пытается обернуться вокруг собственной оси («хвост виляет собакой»!), и это вращение должно быть остановлено, прежде чем мы сможем восстановить контроль над траекторией.
В общем, в обособленном, взаимно не зависимом виде, – это вовсе не «Бином Ньютона». Для вящего понимания, тем не менее, мы разберем эти состояния в контексте различных фаз прохождения поворота.
Фишка «андерстира»
Итак, во время движения по прямой мы хотим от автомобиля легкой недостаточной поворачиваемости – в качестве реакции на любые побочные воздействия. Давайте определимся, какие могут быть «побочки» на прямых отрезках трассы. Подразумевается следующее: работа подвески с неровностями дороги ("бампинг") или с изменениями углов наклона дороги; нам интересен стабильный и предсказуемый отклик болида на боковые порывы ветра или аэродинамические помехи от других автомобилей; наконец, отзыв спорткара на трансформацию веса, вызванного ускорением или торможением. Вряд ли пилот сможет двигаться быстро, если будет вынужден постоянно корректировать виляние кормовой части своего болида. Кроме того, если машина будет нестабильна, мы не сможем по-настоящему активно тормозить.
На этапе входа в поворот, независимо от скорости движения, мы опять же хотим легкой недостаточной поворачиваемости. Она обеспечит пилоту необходимую стабильность на торможении и при увеличении нагрузки на дуге входа, дабы использовать весь рабочий потенциал шины. То есть, логику движения по кругу максимального зацепа, или Traction Circle (возвращаю читателя к первой книге повестей о Балансе – "Колесу Жизни"). В этом случае пилот сможет корректировать фактическую траекторию движения автомобиля с помощью быстрых прогнозируемых действий: балансирующего газа, тормозного усилия и угла поворота рулевого колеса.
В центральной части поворота – когда мы уже закончили торможение, но еще не начали разгон (суть балансирующего газа – именно стабилизация автомобиля в апексе, либо обеспечение достаточной тяги на ведущих колесах для поддержания скорости в повороте), – нам необходимо нужна недостаточная поворачиваемость! Продолжительность средней фазы прохождения поворота зависит от скорости его прохождения и индивидуальной техники пилота. В медленном повороте она (продолжительность) составляет примерно столько времени, сколько требуется пилоту, чтобы перенести ногу с одной педали на другую. В очень быстром повороте средняя фаза может занимать несколько секунд.
На этапе выхода из поворота (выход начинается в тот момент, когда, так скажем, пилот впервые реально "встает на газ", достаточный для полноценного ускорения) мы уже хотим, чтобы автомобиль плавно "переключился" на небольшую избыточную поворачиваемость. Таким образом, чтобы пилот смог контролировать траекторию движения без необходимости балансировать спорткар педалью газа. На самом же деле, то, что мы действительно ищем, – это естественная нейтральная поворачиваемость; ну или очень незначительная недостаточная поворачиваемость, которую пилот преобразует в желаемое количество избыточной поворачиваемости, плавно и быстро добавляя газ.
Не трудно убедиться, что ни в одной из фаз быстрого (подчеркнем!) прохождения виража не нашлось места для всеобъемлющей избыточной поворачиваемости. Возьмем на заметку. Тем не менее, вопрос с «оверстиром» сложнее, чем кажется поначалу. По порядку.
Чрезмерная недостаточная поворачиваемость – это ошибка либо инженера, либо пилота. Она значительно увеличивает фронтальное сопротивление передних шин, что, в свою очередь, снижает управляемость в поворотах и требует дополнительной тяги от задних колес для поддержания скорости. Недостаточная поворачиваемость во имя устойчивости, или Баланса, – это то, к чему мы стремимся. Очевидно, что при слишком большом "андерстире" на выходе из поворота пилоту придется либо сбросить газ, либо, наоборот, "довернуть" корму резкой акселерацией, – чтобы сохранить или восстановить траекторию движения. В любом случае это негативно скажется на ускорении.
Нам нужна достаточная избыточная поворачиваемость, чтобы "занести хвост" и дать пилоту возможность управлять траекторией с помощью балансирующего газа. Все это вопрос пресловутого Баланса, и, как и в случае с канатоходцем, совсем не просто. Только кажется таковым, когда все сделано правильно!