Но хватит шутить, перейдем к делу.
Автомобиль, превысивший скорость в повороте, как мы уже знаем, вылетает с дороги в кювет или на встречную полосу.
Рис. 7. Кузов расположен на пружинах, которые могут сжиматься и разжиматься. Крен автомобиля в повороте – это самое простое смещение кузова автомобиля относительно его колес. Главное – понять, что на вираже в результате перемещения веса в сторону внешних колес на них начинает давить большая сила
Я обязательно подробно расскажу и приведу упражнения, как водить машину таким образом, чтобы не попадать в подобные ситуации, но сначала рассмотрим силы, действующие на автомобиль в критических ситуациях. Любое движущееся тело, а в нашем случае это автомобиль, имеет свою массу. Для замедления или изменения направления движения этой массы к ней требуется приложить силу. Чем кардинальнее мы хотим изменить характер движения массы, тем большую силу требуется приложить. Это понятно. Вес груженого автомобиля составляет, как минимум, одну тонну или чуть больше. Действительно, даже «малолитражка» с четырьмя пассажирами в салоне будет весить именно столько. Автомобили среднего и представительского класса весят уже около двух тонн, а внедорожники – три-три с половиной тонны. Представьте себе этот вес покоящимся на четырех пружинах подвески. Понятно, что он будет неустойчив, то есть обязательно захочет крениться. Почему при движении одна сторона кузова автомобиля поднимается, то есть движется вверх, в то время как противоположная опускается, то есть движется вниз, понять крайне просто. Дело в том, что кузов расположен, как мы отметили, на пружинах, которые могут сжиматься и разжиматься. Крен автомобиля в повороте – это самое простое смещение кузова автомобиля относительно его колес. Главное – понять, что на вираже в результате перемещения веса в сторону «внешних» колес на них начинает давить большая сила. Означает ли это, что сцепление «внешних» колес с покрытием дороги увеличивается? Конечно да! Но при этом вес, давящий на «внутренние» колеса, уменьшается. Происходит динамическое перемещение веса. Таким образом, сцепление «внутренних» колес с покрытием дороги уменьшается. Вполне возможно, что «внутреннее» колесо отрывается от земли и крутится в воздухе.
Крен автомобиля зависит от расположения его центра тяжести, ширины шин, жесткости амортизаторов и конструкции подвесок. Например, мы хорошо видим по телевизору, что болиды «Формулы-1» практически не кренятся даже на огромных скоростях на поворотах. Они сконструированы специально для движения с огромной скоростью, и хотя динамическое перемещение веса у них происходит точно так же, как и у обычного автомобиля, крен почти не виден. Это объясняется короткоходной подвеской, очень широкими колесами, жесткими пружинами и работой специальных приспособлений, которые называются стабилизаторами поперечной устойчивости. Из названия понятно, что они как раз и придуманы, чтобы не давать кузову крениться. Точно такие же приспособления имеются практически на всех обычных городских автомобилях и вседорожниках. Только они, конечно, не могут быть такими жесткими, как на гоночных и спортивных машинах. «Гражданские» машины должны быть комфортабельными, а это означает, что их пружины и стабилизаторы подбираются так, чтобы обеспечить мягкость кузова на неровностях. Да и шины у них не такие широкие, и центр тяжести из-за большого дорожного просвета расположен значительно выше. Хотя уже появились и «гражданские» машины, которые почти не кренятся на виражах. Их амортизаторы оснащены специальной гидравлической системой, которая управляется электроникой, по команде поднимающей внешнюю сторону кузова на поворотах.
При резком старте капот автомобиля приподнимается. Это видит водитель со своего места. На самом деле приподнимается вся передняя часть машины, передние пружины разгружаются, и вес перемещается назад. Задние пружины сжимаются, и «задок» автомобиля приседает. Как и в случае с поперечным креном, масса автомобиля остается при этом неизменной, и мы говорим только о динамическом, то есть довольно кратковременном, перемещении веса. Насколько сильно перемещается вес? Если принять статический вес (он же будет равен динамическому весу) всего автомобиля за 100 процентов, а ускорение за 0,5 G, что соответствует ускорению 18 км/ч, то задняя часть автомобиля станет на 15 процентов тяжелее. Немного? Да, но эффект от этого большой! Заднеприводные автомобили благодаря этому лучше стартуют с места за счет большего давления на ведущие колеса, а следовательно, улучшения их сцепления с дорогой. Значит ли это, что, если водитель прибавляет газ во время прохождения второй половины поворота, машина будет устойчивей за счет улучшающегося сцепления задних колес с дорожным покрытием? Разумеется да. А «переднеприводник», за счет разгрузки передних колес, будет хуже стартовать, и на вираже из-за любого прибавления газа уменьшается сцепление его ведущих колес с дорогой. При торможении (возьмем пример с замедлением в 9,81 м/сек2) перемещение веса приобретает поистине драматический характер. У переднеприводного автомобиля, в котором мотор с коробкой передач находятся спереди (а это дополнительный вес на передней оси), при торможении задние колеса разгружаются настолько сильно, что малейший поворот руля вызывает их занос. Это и понятно, так как в этот момент на задние шины давит всего 12 процентов от веса автомобиля. Если просто резко отпустить педаль газа, то вес также переместится вперед, и разгрузятся задние колеса.
Да, мы чуть не забыли про вертикальную ось. Если просверлить машину насквозь через крышу до самой дороги, пройдя через центр тяжести, то это и будет вертикальная ось. В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси. Для большинства водителей такая ситуация оказывается чаще всего полной неожиданностью.
Однажды мой приятель захотел прокатить меня с ветерком на своей новой машине, а заодно (как я потом понял) и удивить своим мастерством вождения на загородном шоссе. Он без промедления ринулся обгонять вереницу машин, но слишком поздно включил пониженную передачу, то есть перешел с четвертой скорости на третью. Это я подметил сразу. И вот мы попадаем в аварийную ситуацию: в правый ряд втиснуться невозможно, а спереди на нас неотвратимо надвигается крутой правый поворот. Приятель решил, что успеет обогнать еще две машины и юркнуть на спасительное свободное место. Почти успел, но его возвращение в правый ряд после обгона практически совпало с началом поворота. Он резко бросил газ и… Как только он начал поворачивать руль, автомобиль поплыл задней осью в сторону. «Газу! Газу!» – закричал я что есть мочи, и это подействовало. Мой приятель подчинился и кое-как «поймал» вышедшую из-под контроля машину. Это характеризует его как раз как довольно неплохого водителя. Если бы он начал тормозить в этот критический момент на входе в поворот, как поступают, увы, в любой аварийной ситуации большинство водителей (а среди них многие считают себя асами), шанс благополучно выбраться из этой экстремальной ситуации был бы сведен к нулю.
Разберемся, какие силы действовали в этот критический момент на машину и как удалось изменить их «расстановку», чтобы избежать беды. Понятно, что задние колеса потеряли сцепление с дорожным покрытием из-за резкого перемещения веса вперед, вызванного сбросом газа. Поворот руля привел к перемещению веса на «внешние» колеса.
Рис. 8. Если просверлить машину насквозь через крышу до самой дороги, пройдя через центр тяжести, то это и будет вертикальная ось. В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси
Это означает, что давление на определенные колеса изменилось, следовательно, изменилось и их сцепление с дорогой. В нашем случае перемещение веса шло одновременно в двух направлениях: продольном и поперечном. В такой ситуации автомобиль почти всегда норовит выйти из-под контроля. Водитель хотел изменить направление движения автомобиля, то есть во что бы то ни стало повернуть машину, в то время, когда она опиралась практически всем своим весом на одно-единственное «внешнее» переднее колесо. Как мы уже знаем, для замедления или изменения направления движения массы автомобиля к ней требуется приложить силу. Но площади контакта с дорогой одного-единственного колеса для того, чтобы эта сила подействовала, явно недостаточно. Что же произошло, когда водитель прибавил газ? Вес перераспределился назад, и задние колеса обрели сцепление с дорогой («внешнее» больше, «внутреннее» меньше), что и остановило начинающийся занос задней оси. Прибавляя газ, водитель чисто интуитивно несколько повернул руль обратно – «распустил» машину, то есть добавил нагрузку на оба «внутренних» колеса.
Рис. 9. Типичная ошибка водителя-новичка, решившего быстро, по-гоночному пройти поворот. Когда на выходе из поворота горе-водитель понимает, что он либо переборщил со скоростью, либо идет по неверной траектории, он резко сбрасывает газ или, что еще хуже, тормозит. В результате автомобиль разворачивается поперек дороги
