Дрессура "железа"

фото

автора

КОСМОС СУПЕРСИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ ГОНОЧНОЙ ТЕХНИКИ. ЧАСТЬ VI, РЕЗИНОВАЯ

Рассмотрим конструкцию покрышки и прикинем, из чего складывается пресловутый "держак" - величина сцепления шины с асфальтом. Начнем с протектора. Думаете, он из обычной калошной резины? Будь так, он износился бы раньше, чем презерватив из мармелада. И к тому же не смог бы выдержать даже малой части мотоциклетно-дорожных нагрузок. Протектор современных покрышек делают на синтетической основе (состоящей из 20-60 ингредиентов) с добавлением сажи, а затем "пекут" при высокой температуре в вулканизаторе. Изменяя пропорции ингредиентов, можно влиять на твердость резины, "сухой" и "мокрый" коэффициенты трения и температурную характеристику.

Величина сцепления резины с асфальтом напрямую зависит от твердости протектора (мягче протектор - лучше "держак"). Происходит это потому, что прижатая к асфальту резина пытается повторить его рельеф. Чем мягче резина, тем лучше у нее это получается. Но и скорость износа при этом возрастает, ведь мягкую резину легче "пилить" и "шкурить". В гоночной практике это противоречие известно давно. Если пилоты выбирали мягкую резину, то в начале гонки получали в свое распоряжение лучший "держак". Но к концу (а иногда и к середине) дистанции резина умирала и пилоту приходилось снижать темп езды. И наоборот, при выборе твердой резины величина сцепления с асфальтом была меньше, но относительно надежно сохранялась до конца заезда.

Логичный выход из этого противоречия в MotoGP нашли давно. Шинные специалисты прекрасно понимали, что при движении мотоцикла (а значит, и колес) в вертикальном положении величина сцепления покрышки с асфальтом не столь критична - "держака" и так хватает. А вот в наклонном положении колеса фактор сцепления шины с асфальтом становится архиважным. Решение оказалось гениально простым: сделать центральную часть дорожки резины твердой, края - мягкими. Так родилась многокомпаундная гоночная резина. В дальнейшем шины совершенствовали - увеличили количество градаций твердости и их комбинаций. Нынче гонщикам доступны по крайней мере три различных компаунда для центральной части шины и столько же - для боковых секторов, причем для каждого края твердость резины можно варьировать. Эта возможность особенно полезна для гонок по "асимметричным" трекам (т.е. на трассах с преобладанием или левых, или правых поворотов). Пилотов буквально избаловали возможностью выбирать комбинации резины на шине.

Еще одна особенность мягкой резины по сравнению с жесткой: при езде она сильнее нагревается - потому что протектор из мягкой резины больше деформируется. Понять этот эффект проще, если вспомнить, как в детстве мы ломали проволоку. Когда лениво было бежать за пассатижами, мы какое-то время активно перегибали проволоку в одном и том же месте. На этом участке она нагревалась и, в конце концов, ломаласьѕ Точно такой же процесс происходит и в деформирующейся резине. А с ростом температуры протектор становится еще мягче.

Каждая покрышка обладает важной характеристикой - оптимальной рабочей температурой. Она определяется в основном составом протектора и конструкцией каркаса. Если эта температура не достигается, то протектор не размягчится до нужной степени, а значит, покрышка не сможет обеспечить необходимую величину сцепления с асфальтом. Именно поэтому в дорожную резину (а еще больше - в "дождевую") и добавляют силикон. Он призван обеспечить приемлемую величину сцепления с асфальтом даже если резина не разогрелась, что часто бывает в дождь или если похолодало.

Выше оптимальной температуры еще один важный предел - температура разрушения протектора. Дело в том, что если резина перегреется (т.е. достигнет температуры вулканизации) и будет эксплуатироваться в таком режиме достаточно долго, то она может "развулканизироваться". Происходит это в два этапа. Сначала резина теряет упругость, а величина сцепления с асфальтом резко снижается. Это - следствие гибели резины на химическом уровне. Далее следует гибель физическая: резина деламинируется и буквально разваливается на куски.

Чтобы рабочая температура была как можно ближе к оптимальной, каждую покрышку "затачивают" под определенные узкие сферы применения. Возьмем гоночную резину. Она должна обеспечивать максимально возможную величину сцепления с дорогой при постоянно высоких температурах, вызываемых экстремальными гоночными нагрузками. А чтобы она не перегрелась, теплообразование, вызванное внутренним трением, в ней должно быть меньше, чем в дорожной. Вдобавок к этому гоночная резина должна более эффективно рассеивать это самое тепло. В силу перечисленных особенностей для прогрева гоночной резины требуется больше времени, чем для дорожной.

Что же произойдет, если установить гоночные покрышки на дорожный мотоцикл и ездить в обычных дорожных режимах? Даже если вы выжмете из байка все до последнего, прогреть резину до температуры, при которой достигаются наилучшие сцепные свойства, скорее всего, не удастся - ведь придется останавливаться перед светофорами, тормозить в пробках, перед колдобинами и идиотами за рулемѕ Непрогретый протектор в условиях холодного проскальзывания будет терять резину буквально клочьями. Спустя какое-то время покрышка приобретет вид изнасилованной в особо извращенной форме. Не менее пагубно для гоночной резины длительное пребывание в пиковых режимах. Если установить гоночную покрышку на Hayabusa и пару часов валить под триста, то и это для шины окажется разрушительным: она погибнет вследствие перегрева.

Еще одно существенное отличие гоночной шины от дорожной - количество тепловых циклов, которые она может пережить. Каждый раз, когда резина нагревается, она повторно вулканизируется и из-за этого становится чуть жестче. Происходит это потому, что специальные масла, включенные в состав протектора для поддержания его свойств, улетучиваются. Характерный признак дефицита этих масел можно зафиксировать визуально: поверхность протектора после жестких нагрузок приобретает фиолетовый отлив. На дорожных шинах такой эффект проявляется редко, на гоночных - чаще. Это потому, что чисто гоночная рассчитана всего на один тепловой цикл. Что касается гоночной резины, омологированной для дорожного использования*, то она выдерживает большее количество циклов, но все равно во много раз более "ранима", чем дорожные покрышки. Именно поэтому в паддоках используют электронагреватели резины: не только для того, чтобы прогреть протектор до рабочей температуры перед гонкой, но и чтобы минимизировать количество тепловых циклов - не дать резине остыть между сессиями.

Кроме температурных характеристик на величину сцепления с дорогой влияет рисунок протектора. Со сликами все просто: раз нет рисунка, то площадь пятна контакта получится максимальной. Значит, доступная величина сцепления с дорогой - тоже. Более того, рисунок разрывает длинные цепи сложнейших органических молекул, из которых состоит резина. Поэтому слик при всех равных условиях долговечнее покрышки с рисунком, изготовленной из того же состава.

Некоторые виды гоночной резины и вся дорожно-спортивная выпускается с рисунком протектора. На гоночную его наносят исключительно для исполнения омологационных требований регламента соревнований**. Так что Pirelli Supercorsa Pro и Metzeler Racetec - это "почти слики", а рисунок на них вовсе не означает, что на них можно гоняться в дождь. "Узор" на этих покрышках скорее символичный, а ближе к краям протектора он вовсе исчезает. Что же до дорожно-спортивных, то в них рисунок выполняет свою основную работу - отводит воду из пятна контакта. Для той же цели наносят рисунок и на слики. "Резаные" слики применяют в тех случаях, когда на треке почти нет стоячей воды, а погода стоит такая, что может вовсе высушить асфальт.

Если же хляби небесные затыкаться не намерены, гонщики выбирают шины между промежуточной дождевой и чисто дождевой. Та и другая очень мягкие, что помогает им прогреваться даже под ледяным дождем. Вторая отличается от первой повышенным содержанием силикона и очень частой "нарезкой" в рисунке. Такой рисунок позволяет эффективно избавляться от воды в пятне контакта, а силикон - "держать" по мокрому. Однако эти достоинства превратятся в недостаток, если трасса быстро высохнет. При "работе" "всухую" малая площадь пятна контакта вкупе с мягкой резиной быстро приводят к ее перегреву. Силикон и масла в составе резины начинают активно выделяться, в результате чего шина становится "жирной" и оттого начинает проскальзывать еще больше. А это, в свою очередь, опять приводит к повышению температуры покрышки. Образуется причинно-следственный замкнутый круг, чаще всего он ведет к деламинации шины.

Коротко коснемся функций каркаса и профиля. Оба эти элемента влияют на форму и величину пятна контакта и тогда, когда мотоцикл в вертикальном положении, и тогда, когда в наклонном. Каркас отвечает за удержание геометрии покрышки, а кроме того, призван обеспечивать постоянство радиуса шины даже на высоких скоростях, когда центробежная сила стремится его увеличить. Принимая во внимание огромные нагрузки на колеса в гонках и ровную поверхность треков, каркасы гоночных покрышек обычно делают более жесткими, чем дорожных.

Профиль резины напрямую отвечает за управляемость мотоцикла. Чтобы обеспечить наиболее острую управляемость, гоночную обычно создают заостренной формы, тогда как дорожную выпускают более округлой. Острая форма гоночных покрышек дает еще одно преимущество - увеличенную площадь пятна контакта при прохождении поворотов. Но за это приходится платить - худшей стабильностью на прямых