Тюнинг тормозной системы: стопами Кэрролла Смита. Повесть о Балансе. Книга 6 бесплатное чтение
Тормоза (вместо Предисловия)
Не стоит ждать чудес от тюнинга тормозов. Улучшение – да, возможно. Однако потрясающей метаморфозы не случится. Тому есть пара причин.
Во-первых, в ходе прошедших лет гоночная дисковая тормозная система серьезно эволюционировала. Настолько, что практически ничего не осталось для фундаментального усовершенствования.
Во-вторых, мы, как пилоты, тратим минимум времени на торможение (по крайней мере, должны!). В среднем, по ходу шоссейно-кольцевой гонки пилот затрачивает на торможение менее десяти процентов времени с круга.
Таким образом, пятипроцентное улучшение эффективности торможения (отметим, что именно процесса торможения, а не тормозной системы) теоретически приведет к улучшению времени прохождения круга на половину процента. Ну или, говоря практическим языком, примерно на полсекунды за 90-секундный круг. На самом деле, улучшение было бы несколько меньшим, поскольку человеческий фактор всегда мешает нам в полной мере реализовать потенциальную выгоду от любого "улучшайзинга".
Перфоманс хорошо продуманной тормозной системы кроется не в качественном улучшении механизмов системы торможения как таковых, – а в уверенности, логичности и послушности, которые тормоза обеспечивают пилоту. Естественно, что это становится особенно актуальным, когда мы говорим о повороте! Точки начала и конца торможения, скорость входа, попадание в апекс; наконец, цикличность и баланс поведения болида, – все это напрямую зависит от эффективности и стабильности торможения.
Смит пишет: "Я был бы сильно удивлен, узнав, что современный гоночный автомобиль был выпущен с неисправными тормозами. Готов поверить, да, что они были плохо сконструированы. Но в то, что они неадекватны, – НЕТ! Впрочем, утверждение справедливо только до тех пор, пока мы не изменим размер шины, мощность и/или общий вес болида. Причем изменим несоразмерно с первоначальной конструкцией. И утверждение определенно неверно в тех классах "продакшена", Туринга и GT, где санкционирующий орган (по явному невежеству и/или кровожадности) запрещает вносить изменения в тормозную систему".
Итак, поехали. И начнем с энергии…
Энергия замедления
Требуется поистине огромное количество энергии, чтобы замедлить автомобиль. По сути, такое же, какое нужно для его разгона. Разница лишь в том, что замедляемся мы куда быстрее, чем разгоняемся, – в силу того, что большая часть сил инерции при торможении работает на нас. При разгоне, естественно, наоборот.
Смит пишет: “Фактическая энергия, необходимая для торможения нашего болида, определяется уравнением: Энергия (Мб/фут) = 0,0335 х [(максимальная скорость в час) во второй степени минус (минимальная скорость в час) во второй] х общий вес (фунт). Например, для автомобиля массой 1760 фунтов, тормозящего со скорости 150 миль в час до 60 миль в час, мы получим: 0,0335 x [( 150)2 – (60)2] x 1760 = 1, 114, 344 фунтов/фут”.
Да Бог с ними – с терминами и цифрами, которыми оперирует американский инженер! Для нас крайне важно понимать, что это невообразимо большой объем энергии, который “поглощается”, так скажем, за очень короткий промежуток времени. Кое-кто однажды подсчитал энергию торможения, затрачиваемую GT40 в течение двенадцатичасового эндуранса на трассе Себринг. Получилось, что такое же количество энергии может обеспечивать потребности в электричестве довольно приличного размера город; и отнюдь не один день!
Итак, зададимся вопросом: откуда берется энергия, которая останавливает автомобиль?
Частью энергия генерируется шинами: их сопротивлением качению, – незначительная, конечно, часть; но все же. Значительная энергия (по крайней мере, на высоких скоростях движения) обусловлена аэродинамическим сопротивлением автомобиля. Самая малая доля возникает в силу трения между внутренними частями механизма.
Максимальное же количество энергии поступает от самой тормозной системы автомобиля. Она преобразует кинетическую энергию инерции в тепловую, которая затем должна рассеиваться в воздушном потоке. Соответственно, возникает задача – направить эту энергию в полезное русло. Речь идет о системе рекуперации, без которой сегодня трудно себе представить болид Формулы 1. Понятно, что во времена Кэрролла Смита только начинали задумываться о практическом методе сбора, хранения и использования полученной энергии в качестве движущей силы.
“На самом деле, если серьезно задуматься, то сегодня мы крайне малоэффективны с точки зрения полезного использования энергии,” – сокрушается американский инженер.
Впрочем, эта повесть посвящена собственно тормозной системе. Для удобства мы не будем рассматривать другие факторы, замедляющие движение. Хотя бы потому, что на самом деле всегда хотим свести их к минимуму, чтобы увеличить скорость нашего болида.
И вновь о Колесе Жизни
Что именно мы ожидаем от работы тормозной системы? Прежде всего, – возможности развить достаточное усилие, превышающее замедляющую способность шин. При любой скорости, на которую только способен автомобиль – раз за разом на протяжении всей гонки. Все специальные гоночные болиды, а также многие модифицированные серийные автомобили, оснащены такой системой. И она работает, при условии, что правильно установлена, отрегулирована и обслужена. Важная деталь: создаваемое тормозное усилие должно быть прямо и линейно пропорционально давлению на педаль, которое прилагает пилот. Кроме того, такое усилие должно быть разумным. Речи нет о "педали-кирпиче", с которой по силам управиться только медведю. Равно мы не говорим о безразмерно легкой педали, когда колеса блокируются от малейшего ее касания. Баланс; и в таких мелочах также необходимо думать о Балансе! Положение педали должно точно соответствовать геометрии стопы и лодыжки пилота. Ее необходимо настроить на постоянной высоте; а также обеспечить стабильность и минимальный ход педали.
Система должна обеспечивать оптимальный баланс тормозного усилия между передними и задними колесами, чтобы пилот мог контролировать управляемость при максимально активном торможении, в то же время используя максимум замедляющих возможностей всех четырех шин. Ну и наконец, тормозная система должна быть абсолютно надежна! Если пилот тормозит настолько сильно и жестко, насколько это необходимо, то любая неисправность тормозной системы неизбежно приведет к вылету с трассы. Что произойдет после этого, – известно лишь одному Господу Богу. Чтобы понять, что такое отказ тормозов у гоночного автомобиля на пределе, – это нужно пережить, испытать на собственном опыте. Именно поэтому даже самые бесстрашные гонщики склонны нажимать на педаль тормоза чуть-чуть ранее того момента, как доберутся до предельно допустимой точки торможения. Ибо – тупо страшно! И это вполне нормально: возвращаю читателя к первой книги серии “Повести о Балансе” – “Колесо Жизни”.
Послушаем Смита: “Нам нужна система подвески автомобиля, способная выдерживать нагрузки и усилия, возникающие при резком торможении. Без “скачущих” колес, провисаний подвески или ее излишней податливости; без неблагоприятных эффектов развала; без рыскания болида. И так далее, и тому подобное. Кроме того, нам нужен пилот, достаточно чуткий и умелый, чтобы сбалансировать автомобиль на краю круга зацепа колеса (Traction Circle), – как при торможении, так и при сочетании торможения с прохождением поворотов. НО: Если мы не обеспечим пилота всеми перечисленными выше параметрами системы, то никакое мастерство вкупе с бесстрашием не поможет ему проехать по самому краю Колеса Жизни!”
Короли поздних торможений
Вот я прямо вижу тех людей, каждый из которых скажет: “Котровский списал это с меня!”
Мой ответ: “Не льстите себе! Речь идет о популярном заболевании, которым (в разной степени запущенности) страдают многие и многие…”
Начнем с того, что, пожалуй, является самой сложной составляющей процесса замедления – объективной оценки того, что мы, так сказать, имеем в наличии. Сравнить эффективность торможения нашего конкретного болида с показателями конкурентов ничуть не проще (а порой даже сложнее), чем сравнить любой другой аспект технических характеристик автомобиля. Причина проста – слишком много переменных и самолюбия пилотов замешаны в этом коктейле.
Самая главная (и самая сложная) переменная – конечно же, пилот. Вот где телеметрия поистине бесценна! Последнее, чему научается по ходу своей карьеры хороший автогонщик, – это пользоваться тормозами. Абсолютному большинству требуется слишком много времени, чтобы “встать” на педаль тормоза; они слишком поздно и резко отпускают эту педаль; наконец, “затормаживают” автомобиль слишком глубоко в поворот. Надо заметить, что в этих выводах Смит прав, как никогда! Время круга “Королей поздних торможений” всегда низкое; естественно, в сравнении с теми, кто нажимают и отпускают педаль тормоза своевременно. Уровень адреналина “Короля” аномально высок.
Давайте попробуем поставить себя на его место. В таком случае, мы будем весьма склонны улететь с трассы. Тому есть несколько причин. Когда мы заканчиваем торможение слишком поздно, то, зачастую (достигнув точки входа в поворот), обнаруживаем, что болид отказывается поворачивать. А он и не может поворачивать! Потому что, пытаясь спасти свою жизнь, мы практически блокируем шины. Так, что на процесс торможения уходит весь доступный тяговый потенциал передних шин. Его попросту не остается, чтобы сгенерировать боковую силу, необходимую для поворота автомобиля. Или, если нам волею судеб таки удастся заставить болид повернуть, потенциала все равно не хватит, чтобы сбалансировать его в повороте. Кроме того, наши передние шины всегда будут перегреты и близки к предельной температуре состава. И наконец, если в начале поворота мы все еще продолжаем активно тормозить, то трансформация веса вперед почти наверняка нарушает баланс автомобиля. Ход передней подвески исчерпан; передние колеса чересчур развалены (напоминаю читателю о второй и третьей книге цикла “Повести о Балансе”, где речь шла о геометрии и динамике подвески). Словом, если нам, как “Королям поздних торможений”, вообще удастся повернуть, последующие события будут развиваться стремительно и непредсказуемо…
При этом “Короли поздних торможений” – кумиры впечатлительных зрителей! А восторженный комментатор соревнования по поводу и без оного упоминает имя очередного “Короля”, утверждая, что он-то уж точно едет на пределе всего возможного и невозможного (по-своему, кстати говоря, комментатор прав).
Однако что же будет происходить на самом деле? – А вот что:
Горе-пилот будет вечно плакаться на недостаточную поворачиваемость при входе в поворот, которая “вдруг” (совершенно неожиданно именно для этого пилота) резко трансформируется в избыточную поворачиваемость. Такого гонщика будут обгонять (правильнее сказать – “объезжать”) либо тогда, когда он будет дрифтить вне траектории в отчаянной борьбе за сцепление с дорогой; либо на выходе из поворота, – когда у грамотных пилотов и качество зацепа будет лучше, и, как следствие, скорость – выше. Наконец, “Король поздних торможений” практически обречен на вылеты потому, что недостаточная поворачиваемость (которую он сам себе и создал!), приведет к запоздалому входу в поворот. Также это называется “лететь мимо поворотов”.
Менеджер (или тренер, или двое в одном флаконе) команды горе-пилота рано или поздно все поймет, выйдет на трассу и понаблюдает за его выходками. Если последовавший за этим откровенный разговор о технике пилотажа не вдохновит “Короля” на исправление, то менеджер-тренер всерьез подумает либо о другом пилоте (если у данного гонщика нет своей машины), либо о другой работе (если машина у горе-пилота есть).
Поэтому каждый раз, когда мы тормозим существенно позже, чем компетентный соперник или партнер по команде (при условии, что у нас схожие болиды), но время прохождения круга не отражает ту степень героизма, которую, по нашему мнению, оно должно подчеркивать, а болид, в свою очередь, плохо входит в повороты, заставляя нас сражаться не на жизнь, а на смерть… Короче, при совокупности этих факторов, хорошенько подумайте о разумности выбора точек торможения.
Медленный вход и быстрый выход всегда "кроют" быстрый вход и медленный выход. Это – аксиома.
Конечно, быстрый вход и быстрый выход – тот Джокер, который бьет все вышеперечисленное. Более того, именно этого мы и пытаемся добиться. Однако быстрый выход из поворота на перегруженных передних колесах и разбалансированном автомобиле невозможен физически!