Поведение покрышек мотоцикла в скольжении
Холодно на улице, покрышки уже плохо держат сцепление с асфальтом, даже когда светит солнце. Вчерашний вечер порадовал хорошим настроением в плане отжечь на мотоцикле после завершения трудовой недели, которое на середине запланированного маршрута сменилось на мысли вроде: "И что же я, дебил, делаю на дороге в шлеме, джинсах и куртке без пластиковой защиты?…". В основном это было вызвано обгоном в затяжном правом повороте, где я в хорошем наклоне увидел встречную машину и для того, чтобы обогнать и успеть вернуться в свою полосу, применил резкое контрруление на полном газу. Газа в эндуре где-то на 45-50 лошадей - вроде бы немного, но холодно, и покрышки далеко не с самым лучшим сцеплением для асфальта, поэтому переднее колесо чуть поплыло в сторону (вернее по ходу движения в вывернутом состоянии). Про заднее колесо можно вообще сказать, что оно все время прокручивалось и скользило. Это не означает, что мотоцикл эффектно ехал боком, просто мягкая подвеска очень сильно растягивает ту грань, когда колесо начинает слегка прокручиваться, но затем восстанавливает сцепление.
Рассмотрим действия, которые не будут мешать мотоциклу ехать, несмотря на то, что передняя или задняя покрышка скользит. Прежде всего, если вы заметили скольжение - поздравляю, ситуация все еще находится под контролем. Если возможности покрышки многократно превышены, то уловить и осознать момент скольжения невозможно.
Для начала немного теории. В отличие от классического кирпича, который возили по разным поверхностям в школе, доказывая то что коэффициент трения меньше единицы, покрышка может толкать или останавливать транспотное средство сильнее, чем на нее давит сила тяжести. Впрочем, в хороших школах оговариали, что существует еще и адгезивное трение, что можно использовать для объяснения поведения расплавленных гоночных покрышек. Но кроме этого, из-за деформации под нагрузкой у самых обычных покрышек наблюдаются чудесные свойства, а именно: при начале проскальзывания покрышка может реализовать передачу большего крутящего момента, чем это возможно без проскальзывания.
Этот график построен на основании формулы Pacejka, которая сегодня используется для моделирования поведения покрышек. Формула действительно невероятно сложная, с 12-18 параметрами, которые определяют величины значений на данных графиках. Поэтому картинка выше - не более чем наглядный пример, на котором искать правильные цифры для некоторого абстрактного мотоцикла безсмысленно. Черный график показывает зависимость силы, с которой покрышка зацепляется с асфальтом, от степени скольжения.Как видим, сначала с увеличением скольжения эта сила растет, а затем уменьшается. Если это скольжение стремится к бесконечности (т.е. колесо полностью заблокировалось), то существует какая-то минимальная сила сцепления, которая останется в любом случае, хотя она может быть далека от максимума. Красный график показывает зависимость перпендикулярной силы от угла проскальзывания покрышки (это угол между фактическим направлением движения и направлением колес). Данный угол может быть вызван как деформацией покрышки в пятне контакта, так и боковым скольжением. Как видим, тут максимальная сила достигается плавнее (неправильно сравнивать разные графики с разными масштабами, но не забываем, что они специально были выбраны такими для наглядности).Может даже показаться, что руль можно крутить на любой угол, все равно боковое скольжение переднего колеса будет передавать на асфальт силу, близкую к максимальной. Но это не совсем так: есть еще зеленый график величины момента, который поворачивает мотоцикл, от того же самого угла проскальзывания. Соответственно, после максимума поворачивающего момента увеличивать угол выворота руля безсмысленно, если ставить перед собой цель повернуть наиболее эффективно.
Как видно из всей этой теоретической ерунды, скольжение покрышек - это нормальное контролируемое явление. До тех пор, пока скольжение сильно не превысило пределы возможностей покрышки (максимумы на графиках). Отличие "плохих" покрышек от "хороших" только в том, что у хороших покрышек больше диапазон работы в скольжении. Именно про это говорят, когда обсуждают "обратную связь" которую дают покрышки разных производителей. Замечу, что разделение покрышек на плохие и хорошие очень условно и зависит не только от правильных условий применения, но и от личных предпочтений. Переходим к практике…
Практическая польза от черного графика - это понимание того, что максимально эффективное торможение достигается при частичной блокировке переднего колеса. Жесткая туристическая покрышка может при этом визжать, а мягкая спортивная вызывать вибрацию вилки. Но суть остается неизменной - при этом достигается максимум замедления. Именно поэтому некоторые не любят системы АБС на мотоциклах. Действительно, ранние системы АБС на сухом асфальте тормозили значительно хуже подготовленного пилота. Справедливости ради следует признать, что современные системы АБС уже лишены этого недостатка. По аналогии с торможением, максимально эффективный разгон достигается при частичном прокручивании заднего колеса. Однако черезмерный прокрут ведет к уменьшению передаваемого на асфальт крутящего момента (вернее силы, которая толкает мотоцикл).
Боковое скольжение заднего колеса происходит обычно от того, что превышена возможность покрышки одновременно выдерживать боковое ускорение одновременно с продольным (тем, что разгоняет мотоцикл). Как правило это происходит от переизбытка газа, по крайней мере я не могу припомнить ни одного случая, когда скольжение заднего колеса началось бы от увеличения наклона на ровном газу. Добавляйте газ плавно, иначе скольжение может начаться с такой скоростью, что не будет времени на него среагировать. Можно прочитать в разных источниках, что мотогонщики утверждают, что контролировать скольжение заднего колеса в максимальном наклоне проще. Да, там это достигается исключительно плавной работой с газом, на очень липкой и цепкой резине, которая при легком прокручивании и скольжении практически не теряет своих сцепных свойств. Что делать обычному мотоциклисту со средней подготовкой, когда началось неожиданное скольжение заднего колеса? Ничего, нужно просто прекратить добавлять газ и ни в коем случае не хвататься крепко за руль. Мертвый хват руля при сносе заднего колеса приведет к непроизвольному контррулению, уменьшению угла наклона и более резкому восстановлению контакта заднего колеса с асфальтом. Резкое восстановление сцепления с асфальтом, когда заднее колесо далеко от линии движения, приводит к красивым хайсайдам, хотя и с ними можно справиться. Поэтому идеальный рецепт хайсайда в после того как заднее колесо потащило в сторону - это вцепиться в руль и закрыть газ. Если же руль держат расслабленные руки и в момент начала сноса он сам доворачивается так, чтобы переднее колесо смотрело по направлению движения, то мы получим красивый паверслайд, который с большой вероятностью закончится сам, если прекратить добавлять газ, когда мотоцикл наклонится на большой угол и за счет этого тяга на заднем колесе уменьшится. Данный фокус объясняется тем, что край покрышки большинства дорожных мотоциклов имеет значительно меньший диаметр, поэтому для поддержания преждней скорости вращения потребуются большие обороты двигателя. Если вы их не дадите отворотом ручки газа, то скольжение плавно прекратится. Естественно, ожидать прекращения скольжения по этому методу со 100% открученным газом не стоит. Второй метод контроля бокового скольжения заднего колеса на полном газу - использование руля. Колесо прокручивается к примеру в повороте направо и, соответсвенно скользит налево. Нам требуется давить в левый клипон, чтобы не дать заднему колесу обогнать переднее, одновременно поддерживая газ на достаточном уровне, чтобы заднее колесо не смогло восстановить контакт с асфальтом, когда мотоцикл уменьшит угол наклона. Этот способ используют стантеры для нарезки бубликов, стоя на подножках, и он очень слабо предназначен для контроля скольжения в приличных углах наклона мотоцикла.
Ну и наконец самое интересное - боковое скольжение переднего колеса. Прежде всего следует уяснить, что если мы не тормозим в наклоне, что есть всего две причины, по которым переднее колесо начнет скользить. Причины эти очевидные - мало веса или слишком много веса на переднем колесе. Ситуация с недостатком веса происходит при разгоне и понятно, что в этой ситуации остановить скольжение можно уменьшением интенсивности разгона или изменением посадки (в следующем повороте нужно сдвинуться ближе к бензобаку). Скольжение переднего колеса при разгоне или распрямление траектории вследствие кратковременного отрыва переднего колеса от асфальта в наклоне относительно безобидны. Значительно более интересная ситуация возникает от скольжения переднего колеса от переизбытка веса или от избыточного торможения в наклоне. При больших углах наклона от этого нет никакого спасения, а на средних можно еще побороться. Что такое большой угол, определяется типом мотоцикла и используемых покрышек. Что делать, если перетормозил в наклоне - плавно ослабить тормозное усилие и все станет отлично. Самая большая сложность в этом деле вовремя обнаружить проблему. А обнаруживается она так: многие (не все, некоторые не знают куда повернут руль в повороте) мотоциклисты со временем приблизительно начинают представлять, на сколько должен быть повернут руль в сторону поворота, когда мотоцикл лежит на дуге и наклонен на определенный угол. Если руль повернут сильнее обычного или пытается увеличить выворот, то это верный признак скольжения переднего колеса. В общем, это нужно один раз почувствовать, и впоследствии это чувство "невесомости" на руле уже ни с чем перепутать невозможно. При скольжении переднего колеса от перегрузки помогает добавление газа. Однако это работает только тогда, когда у заднего колеса есть хороший запас по сцеплению с дорогой. К примеру, при попытке спасти скользящее переднее колесо во время дождя, я как-то в позапрошлом году заработал и скольжение заднего. Все это окончилось отдыхом на обочине. Второй способ прекратить скольжение переднего колеса - контрруление. Как только показалось, что руль пошел поворачиваться в сторону поворота, тут же доворачиваем его в ту же сторону. Это приведет к рисованию черного треугольника на асфальте, уменьшению угла наклона и будьте готовы к расколбасу. Естественно, сразу же после восстановления сцепления переднего колеса с асфальтом нам потребуется опять закладывать мотоцикл в поворот. Поэтому чтобы не тратить время на расколбасы, вобблинги и прочие колебательные движения, нужно контррулить надавливая или потянув только один клипон или рукоятку руля. Это не значит, что за руль следует держаться только одной рукой, просто вторая должна быть расслаблена.
В заключение объясню ситуацию с резким контррулением и скольжением вследствие этого переднего колеса. Это не байка, а реальная ситуация. Особенно хорошо воспроизводится на обычных дорожных покрышках и при отсутствии рулевого демфера (да, рулевой демфер тормозит руление!). Это было типичная перегрузка переднего колеса, которая вылечилась полным газом. Исходные данные: длинная дуга направо, наклон около 20 градусов от вертикали, руль слегка вывернут в сторону поворота - мотоцикл полностью уравновешен, за исключением разгона. Когда понадобилось резко уйти на свою полосу, то первое движение рулем влево привело к началу очень быстрого заваливания мотоцикла (естественно, направо). И как только нужный угол был достигнут, руль вернулся прежднее в состояние. И вот инерции этого заваливания мотоцикла хватило для перегрузки передней покрышки, которая пищала до тех пор, пока открытый газ не разгрузил сжатую вилку. По времени это растянулось может на четверть секунды или что-то около того.
