Два Великих Гонщика о Шинах Ален Прост и Айртон Сенна

"Из книги Алена Проста "Гоночное вождение"
Шины (Tires)

На гоночных машинах устанавливаются специально сконструированные шины. Они подразделяются на пять типов в зависимости от оптимальной рабочей температуры: "мягкие"(soft) (112 °C) и "жёсткие"(hard) (114 °C) шины для сухой погоды, "промежуточные"(intermediate) (107 °C) шины с небольшим протектором для влажной трассы, "дождевые"(rain) (104 °C) со средним протектором, "ливневые"(monsoon) (102 °C) с развитым протектором. Основное правило заключается в том, что чем мягче компаунд (химический состав резины – прим. переводчика), тем выше сцепные свойства покрышек. Но при этом мягкая резина сильнее подвержена перегреву и поэтому быстрее изнашивается. Дождевые шины, как правило, делают мягче сухих, с тем, чтобы обеспечивать сцепление с дорогой в условиях мокрой трассы, поэтому не следует оставаться долгое время на сухом асфальте на дождевых покрышках, так как они быстро перегреются и пойдут пузырями.

Поскольку шины являются единственной деталью автомобиля взаимодействующей с дорожным полотном, можно извлечь уйму полезной информации, измеряя температуру каждой покрышки в процессе заездов. Это самый важный индикатор работы подвески. Измерения производятся в трех местах поверхности шины: на внешней и внутренней сторонах, а также по центру. На изображённом на рисунке экране меню "давление в шинах и развал колёс" (Tire pressure and Camber) можно видеть значения температуры соответствующих покрышек. Значения указаны так, как если смотреть на колесо сверху: наружная температура сверху над правым колесом и снизу под левым колесом. Используя эти значения можно точно настраивать угол развала колёс, давление в шинах, а также получать информацию об эффективности пружин и амортизаторов. Когда все три значения на одном колесе равны, это значит, что покрышка контактирует с дорогой всей поверхностью на протяжении всего круга.
Покрышки обеспечивают максимальное сцепление с дорогой при оптимальной температуре, соответствующей их типу. Чем выше температура, тем большие нагрузки прикладываются на колесо при трансфере веса. Меньшая температура означает, что колесо нагружается не достаточно (или слишком сильно разгружается).

Развал колёс и давление в шинах (Tire pressure and Camber)

Настройка угла развала колёс и давление в шинах позволяет точно отрегулировать пятно контакта покрышки с дорогой. Регулировка развала определяет, насколько вертикально установлено колесо относительно дороги за счёт наклонения верхнего края колеса к кузову либо от него. Это позволяет даже регулировать износ каждого колеса по отдельности на основе измерения температуры внутри и снаружи покрышки. Вот примеры двух максимальных вариантов развала:


Развал передних колёс +2 градуса Развал передних колёс -6 градусов

На левом рисунке показан максимальный положительный развал +2 градуса (развал измеряется в градусах угла наклона колеса). Развал считается положительным, когда верхние края колёс наклонены в сторону от кузова. Но не будем лукавить: вероятно, вам никогда не придётся использовать положительный развал на гоночной машине Формулы-1. При таких настройках внешняя часть передней покрышки несёт на себе основную нагрузку, из-за этого она нагревается быстрее остальной поверхности шины. И этот нагрев означает сильный износ с внешнего края колеса, не говоря уже о том, что пятно контакта и сцепление с дорогой значительно меньше. Помните, что основной целью является достижения максимального сцепления с дорогой, о чём сигнализирует одинаковая температура всей поверхности шины.
На соседнем рисунке показано максимальное значение отрицательного развала. Развал считается отрицательным, когда верхние края колёс наклонены к кузову машины. В нормальных условиях такой экстремальный отрицательный развал приведёт к перегреву внутреннего края колеса, неравномерному износу покрышки и уменьшению сцепления с трассой. Однако небольшой отрицательный развал является наиболее эффективной настройкой для получения максимального сцепления. Когда машина поворачивает с небольшим поперечным креном, вес переносится на внешнее колесо. Оно в свою очередь принимает на себя основную нагрузку в процессе поворота. Негативный развал позволяет внешнему колесу принимать вертикальное положение под воздействием нагрузок.
Одно важное замечание: при измерении температуры покрышки следует учитывать количество пройденных кругов и то, на сколько агрессивно пилотировалась машина. При установленном отрицательном развале внутренняя часть колеса будет сильнее нагреваться на прямых. Однако этот нагрев (и соответственно износ) не соизмерим с тепловыми нагрузками на шину при жёстком прохождении поворотов. Здесь надо учитывать одно интересное наблюдение. Если установить отрицательный развал, затем выехать на трассу и пройти два круга, атакуя на 80% возможностей машины, значения температуры могут дать неверную информацию, показывая более высокую температуру внутри покрышки, чем она могла бы быть при более активной езде. Для наилучших результатов следует пройти не менее трёх кругов, атакуя не менее чем на 95% возможностей автомобиля.
Давление в шинах позволяет увеличивать или уменьшать температуру средней части покрышки по отношению к краям. В высокотехнологичных гонках колёса накачивают нитрогеном вместо воздуха. Нитроген – это инертный газ и его давление меньше зависит от изменения температуры. Также он меньше способствует конденсации влаги внутри колеса (что может привести к разбалансировке).
Борта формульных колёс достаточно жёсткие, так что если давление в шине слишком низкое, колесо имеет тенденцию изгибаться в сторону (по направлению статического веса машины) и вдавливает середину покрышки внутрь, к колёсному диску. В этих условия внешние края нагреваются значительно сильнее, так как они соприкасаются с дорогой гораздо сильнее центра. Если колесо перекачано, центральная часть покрышки будет выступать вверх сильнее краёв. В этом случае покрышка не соприкасается всей поверхностью с дорожным полотном. Результат – повышенная температура и износ.
Понимание связи между давлением в шинах и углом развала колёс не возможно недооценить. Необходимо постоянно контролировать температуру шин при изменении регулировок, и, что более важно, анализировать температуру после каждого круга.
Все эти факторы одинаково влияют на работу подвески. Если пружины недостаточно жёсткие это повлияет на величину развала колёс. Так как более мягкие пружины могут поглотить больше веса, статический дорожный просвет уменьшится. При сжатии подвески колёса начнут наклоняться, а рычаги перемещаться вверх. Это в свою очередь приведёт к необходимости изменять развал, чтобы вернуть колёса в вертикальное положение. И так далее. Но не волнуйтесь, когда поведение машины начнут вам нравиться всё больше, изменения в настройках будут делаться всё меньше.

" При настройке машины от пилота и его команды, требуется добиться того, чтобы шины работали в наилучших условиях. Только таким способом можно заставить колёса, являющиеся главным компонентом болида Формулы-1, достичь предела их возможностей".

Цитата Из книги Айртона Сенны "Принципы гоночного вождения".

Схождение колёс(Toe-in)

Схождение колёс – это статический угол между их продольными осями, если смотреть на машину сверху. Может быть направлено внутрь (если передние края колёс направлены к кузову, то схождение считается отрицательным ) или наружу (если передние края колёс направлены в сторону от кузова, схождение считается положительным). Причиной, по которой на большинстве машин передние колёса устанавливаются с небольшим отрицательным схождением, является обеспечение стабильности при движении по прямой. Машина с нулевым схождением передних колёс, будет вести себя очень нервно на прямой, рыская и блуждая из-за малейшей кочки, трещины или ямки на дороге. При установке отрицательного схождения, каждое колесо всё время пытается "довернуть" машину к центру траектории. За счёт этого на рулевом колесе возникает ощущение центрирования автомобиля и обеспечивается стабильность при прямолинейном движении.
Нужно ли устанавливать схождение задних колёс – это вопрос спорный. Отрицательным моментом схождения задних колёс является увеличение и неравномерность износа шин, что снижает преимущества, достигаемые за счёт этого схождения. Но с другой стороны, некоторые умники советуют устанавливать небольшое положительное схождение задних колёс, для больше стабильности задней оси при ускорениях.
Но будьте разумны. Слишком сильное отрицательное схождение приводит к повышенному нагреву внешних краёв шин, создаёт дополнительное трение, и несколько снижает скорость. Соответственно слишком большое положительное схождение приводит к перегреву внутреннего края колеса. Эти последствия следует устранять небольшими корректировками угла развала


Из книги Айртона Сенны да Силвы "Принципы вождения гоночного автомобиля

Айртон Сенна: Как использовать весь потенциал шин -

Главной целью пилота и его команды при настройке машины заключается в том, чтобы шины работали в наилучших условиях, насколько это возможно. Только в этом случае шины, которые являются основополагающим компонентом болида Формулы 1, могут достичь пределов своего потенциала.

Параметры, которые влияют на эффективность работы шины - это давление внутри шины, температура внутри и на её рабочей поверхности. Все решения относительно работы шин принимаются совместно пилотом, техническим директором и менеджером команды, а также представителем производителя шин. Правильное давление внутри шины необходимо для того, чтобы шина оставалась жёсткой и не разогревалась чрезмерно.

Водитель немедленно чувствует, если шина не накачана. Она начинает сминаться под нагрузкой, что приводит к повышению температуры и потере сцепных свойств.

В Формуле 1, разница в 0,1 бара испортит характеристики резины. Только в одном случае давление преднамеренно увеличивают, когда идет сильный дождь. Тем самым округлая форма резины с канавками поможет удалить воду.

Температура внутри шины и на её поверхности, в совокупности с визуальным наблюдением, обеспечивают оценку её состояния и эффективности. Каждый вид шин работает лучше в заданном температурном режиме, которого нужно достичь любой ценой, но не превысить его. В противном случае шина будет работать не так эффективно. Эти режимы заданы производителем и команды тщательно пытаются их придерживаться.

Каждый раз, когда машина останавливается в боксах, шины проверяются - по центру и обеим сторонам протектора, на глубине около двух миллиметров от рабочей поверхности для того, чтобы получить полную картину её рабочих характеристик. Только производя эти замеры и сравнивая их результаты с передних и задних колёс, инженеры могут понять как работают шины.

Берутся средние показания температуры основания и поверхности резины (вот почему замеры производятся с помощью иглы, вводимой под углом, а не вертикально, для того чтобы обеспечить наибольшую площадь измерений). Разница между этими показаниями должна быть не большой (обычно основание чуть холоднее, чем поверхность). Если же разница велика, внешний слой резины начнёт отслаиваться и шина начнёт скользить. Пилот должен заметить это сам, чувствуя что машина скользит всё больше и больше в каждом повороте.

Инженеры в боксах будут осведомлены об этой проблеме благодаря росту температуры и формированию ряби на поверхности шин, которая сигнализирует о том, что внешний слой сползает в направлении внешнего края шины. Причина этого обычно кроется в отсутствии баланса между передней и задней осями машины.

В этой главе вы прочитали об идеальной ситуации, когда покрышки работают с максимальной эффективностью и равномерно изнашиваются - иногда вы даже можете наблюдать по телевизору, что шины блестят и равномерно изношены. В боксах знают, что покрышки болида находятся в хорошем состоянии, если гонщик делает быстрый круг. Если он совершает целую серию быстрых кругов, это означает, что настройки позволяют покрышкам сохранять практически идеальную температуру.

Обычно, когда шина достигла своего пика, она начинает перегреваться, терять сцепление, изнашиваться неравномерно и слишком сильно. Момент достижения точки когда покрышки заметно износятся зависит от качества настроек. Также он зависит от типа резины: естественно, квалификационный тип резины не продержится более одного круга (а если гонщик слишком быстро ускорился на прогревочном круге, то и менее), тогда как более жёсткие гоночные покрышки могут достаточно спокойно прожить 300 километров гонки.

Прогревочный круг во время официальной квалификации, когда вы обкатываете покрышки и доводите их до оптимальной температуры, очень важен: если гонщик неэффективно прогреет шины, он, к примеру, не будет иметь хорошего сцепления на первых поворотах своего быстрого круга, и, как результат, не покажет хорошего времени.

В ходе гонки, когда гонщик понимает, что его шины прошли пик эффективности, он должен немного снизить свой темп (если позволяет гоночная ситуация) или, если планируется смена резины, использовать покрышки по максимуму, насколько позволяет их состояние.

Следующий этап после "ряби" (когда верхний слой резины скользит по поверхности шин) это формирование вздутий на поверхности покрышек. Это может привести к перегреву поверхности резиновой смеси или превышению температуры каркаса шин. Из кокпита гонщик видит беспорядочные полосы на своих покрышках - так выглядят вздутия при большой скорости вращения.

На этой стадии необходимо остановиться в боксах, потому что разрыв этих пузырей (который не заставит себя ждать) приведёт покрышки в негодность. Очевидно, что если в течение хода гонки покрышки доходят до такого состояния, работа, проделанная инженерами в предшествующие дни, была безрезультатной. Но это также может означать, что гонщику не удалось эффективно использовать данный набор покрышек, возможно, в ходе ожесточённой борьбы на стартовых кругах, когда машина загружена топливом. Хороший гонщик не должен совершать такую большую тактическую ошибку в ходе гонки.

Стр. 70-71: Типы покрышек, используемые в Формуле 1.

Слева изображены покрышки с протектором, предназначенные для дождевых гонок.

Другой тип - "слики", используемые при сухой погоде. Оба типа имеют квалификационную версию, состоящую из специальных смесей, разработанных для повышения эффективности болида. Эти шины выдерживают совсем недолго, и выдают свои лучшие характеристики на протяжении всего нескольких кругов.

Проверка температуры шин: в Формуле 1 это важнейшая операция, поскольку она даёт информацию гоночным инженерам о настройках болида и сцеплении с дорогой.

Покрышки играют решающую роль в пилотируемых соревнованиях: хорошая машина с плохой резиной вряд ли выиграет гонку.