Почему машину заносит и как этого избежать?

Обучение вождению автомобиля в таких условиях, как зимние условия и борьбе с заносом, в основном является практикой. Однако стоит заранее понимать, какие силы действуют на транспортное средство, и вместо того, чтобы контролировать занос, просто… избегать их. Так почему мы скользим?

Короче говоря – автомобиль заносит, когда шины теряют сцепление с дорогой. И они теряют его, когда мы требуем от них слишком многого в данный момент. Однако «слишком много» не является фиксированной точкой, так как зависит от различных факторов. 

Что именно? Почему при одинаковых условиях один водитель будет ехать быстрее, не теряя сцепления с дорогой, а другой буксует? Что делать, чтобы усилить сцепление? Об этом ниже.

Урок физики

Полное сцепление шины — это ее способность сопротивляться силам, действующим на нее. Если эти силы превышают общее сцепление, шина начнет раскачиваться вбок или быстрее вращаться. Связь между этими силами и общей адгезией описана в формуле справа.

Где Fw — сумма сил, действующих на шину в продольном направлении, а Fp — сумма сил, действующих в поперечном направлении, таких как центробежная сила, которая также зависит от скорости и массы. Это упрощенная модель, которая предполагает, что площадь контакта шины с асфальтом является точечной. Однако это упрощение небезосновательно, ведь с учетом габаритов автомобиля сумма площадей контакта всех четырех шин с асфальтом примерно равна площади листа формата А4. По этой шкале это почти балл. 

Преобразовав эту формулу, мы также получим уравнения предельных поперечных и продольных усилий, при превышении которых шина превысит полное сцепление и, следовательно, начнет буксовать.

Что произойдет, если возвести в квадрат формулу полного сцепления с обеих сторон? У выпускников школ теперь есть шанс проявить себя – это формула круговой диаграммы, где суммарное сцепление – это радиус окружности. Площадь круга внутри этого круга — это весь наш доступный хват, а все, что за линией круга — это скольжение.

Колесо сцепления шин

Хотя приведенные выше уравнения могут вернуть лучшие или худшие воспоминания о старшей школе, они представляют собой прекрасную иллюстрацию того, как управлять автомобилем, чтобы сохранять контроль над ним.

Это так называемое колесо сцепления с шиной и оно очень часто используется в обучении водителей – если не на младших ступенях обучения, то уж точно при обучении спортивному вождению. 

Как связать математическую формулу с реальностью? Чем сильнее вы нажимаете на педаль акселератора или тормоза, тем большую продольную силу вы прикладываете. В то же время, чем больше вы поворачиваете руль, тем большую боковую силу вы прикладываете (косвенно, за счет увеличения центробежной силы). 

 

Это означает, что при максимальном ускорении или торможении шина больше не имеет «способности» совершать дальнейшие повороты. С другой стороны, во время максимального поворота с постоянной скоростью шина уже не способна поглощать ускорение или торможение. Он начинает скользить. 

Трение во время вождения

Более сложные формулы не помогут нам понять Скользящие существапоэтому давайте просто сосредоточимся на переменных, которые увеличивают или уменьшают общее сцепление с дорогой и, следовательно, также уменьшают или увеличивают радиус сцепления колес с шинами.

Первая переменная коэффициент трениякоторый показывает дорожные условия, то есть поверхность. На сухом асфальте этот коэффициент самый высокий, а на снегу и льду — самый низкий, что значительно сокращает диапазон, в котором мы можем одновременно ускоряться или тормозить и поворачивать.

Коэффициент трения качения также зависит от силы давления, которая изменяется при переносе массы автомобиля.:

• При ускорении масса смещается назад, добавляя вес задним колесам и увеличивая доступное тяговое усилие на них, но также уменьшая доступное сцепление передних колес. Машина хуже поворачивает, но если она заднеприводная, то может быстрее разгоняться.
• При торможении передние колеса больше нагружаются, а задние разгружаются. Машина лучше поворачивает, но легче заносит заднюю ось.
• При повороте шины снаружи поворота имеют большее сцепление, чем шины внутри.

Чем больше масса на оси, на которую мы в данный момент требуем больше, тем лучше, но есть предел — шины также могут быть перегружены и перегреты, что приведет к повторному заносу.

И не будем забывать о роли самих шин. На сцепление влияют состав, размер, давление, рисунок протектора, температура шины и окружающей среды, а также настройки подвески.

Последняя переменная, которая нас интересует, — это время. Суммарная тяга меняется постоянно под действием всех сил, действующих на автомобиль.

Как предотвратить проскальзывание?

Слишком много данных для обработки во время вождения? Расслабляться. Хотя все это звучит сложно, важнее всего, если мы хотим ехать как можно быстрее — по трассе, вовремя. Управление всеми этими переменными позволяет вам увеличить сцепление с дорогой при движении на пределе возможностей и ехать быстрее, чем другие. Однако с точки зрения вождения по дорогам очень полезно знать, какое у нас сцепление с дорогой и что мы можем с ним делать.

На асфальте, в пределах скоростного режима, от шин и современных автомобилей можно ожидать довольно многого. Однако, когда идет дождь, представляя себе тяговое колесо, мы уже знаем, что должны плавно управлять дроссельной заслонкой, тормозом и рулем и рулить так, как если бы они были связаны тросом. Увеличивая угол поворота руля, мы уменьшаем прогиб педали газа или тормоза и наоборот. На снегу предел сцепления определенно слишком близок – и именно тогда вам нужно приложить максимум усилий к вождению, помня о сцеплении колеса, чтобы не занести.

Наш лучший друг — приспособить скорость к условиям. Таким образом, мы далеки от предельного значения сцепления шин с дорогой и можем поворачивать и тормозить максимально свободно, не теряя сцепления.

Хотя тренироваться выходить из заноса можно и нужно в Центрах усовершенствования техники вождения, эффективное восстановление требует большой практики. Каждая дорожная ситуация, в которой нам приходится таким образом спасаться, также является нашей неудачей в управлении сцеплением с дорогой.

Так что помните об этом, когда в следующий раз будете садиться в машину, особенно в сложных условиях. Занос можно исправить или нет, но в случае неудачи последствия могут быть даже плачевными. Этот риск гораздо ниже, если просто нет проскальзывания.