Асфальтовый каток: летние шины

А зря. Водитель, который всю зиму крался со скоростью 40 км/ч, летом нередко становится беспечным. Шинам при этом приходится быть начеку на случай объезда внезапного препятствия, торможения перед пешеходом, неожиданно сужающегося поворота. Каждый год производители готовят для автомобилистов новые технологические сюрпризы, чтобы не только сделать езду безопасной, комфортной и экономичной, но и просто доставить нам удовольствие от вождения. Мы подготовили обзор технологических новинок предстоящего лета на примерах нескольких ведущих шинных компаний.

Это только в сочинениях школьников летом всегда светит солнце. Даже в летние месяцы, а тем более в межсезонье, температура нередко падает до 0 °C. А в жаркие дни, когда воздух прогревается до 30°, асфальт может раскаляться до 50°и более. При похолодании резина дубеет и теряет способность повторять мельчайшие неровности дорожного полотна. Площадь контакта уменьшается, и сцепление шины с дорогой ухудшается. В жаркую погоду резина плавится, становится мягкой. Такая шина не способна держать форму, она постоянно деформируется, опять же теряя контакт с дорогой.

Производители шин стараются обеспечивать их работоспособность в широком диапазоне температур разными способами. К примеру, концепция Nokian Cool Zone, применяемая в скоростных шинах Nokian Hakka Z, предусматривает многослойное строение протектора. Эластичные свойства протектора определяет средний слой. Более твердый внутренний слой служит надежной основой протектора, придавая конструкции необходимую жесткость и надежность. А вот тонкая наружная прослойка из твердого материала обеспечивает термоизоляцию внутренних слоев. Кроме того, твердая пленка, в отличие от мягкого среднего слоя, не подвержена мелким деформациям, благодаря чему снижается сопротивление качению.

Температура резины зависит не только от погоды, но и от скорости движения. Трение и постоянная деформация шины (именно за счет деформации образуется пятно контакта) приводят к нагреву колеса. Компания Michelin потратила 50000 часов компьютерных симуляций и 100 000 км реального пробега на создание шины с так называемой программируемой деформацией. На низких скоростях скоростная шина Pilot Sport 3 остается мягкой. Это позволяет ей быстро прогреться до рабочей температуры и постоянно быть готовой к ускорению. Шина предыдущего поколения на той же скорости осталась бы холодной.

С ростом скорости количество деформаций возрастает. Резина Pilot Sport 3 реагирует на это отвердеванием. Жесткая шина меньше подвержена нагреву, поэтому даже на высоких скоростях она остается в рамках заданного температурного диапазона.

Управляемость автомобиля зависит не только от максимального сцепления шин с дорогой, но и от их способности быстро реагировать на управляющие действия. В последнее время все не только летние, но даже зимние шины имеют сплошное центральное ребро. За счет своей жесткости оно не только снижает сопротивление качению, но и оперативно превращает поворот руля в смену направления движения.

Повышают маневренность и недавно появившиеся новые материалы. Вышеупомянутый рабочий средний слой в шинах Nokia специалисты компании называют «наносиликой». Эта смесь хорошо деформируется в вертикальном направлении, но остается твердой в поперечном. Такая направленная эластичность обостряет реакции автомобиля на управляющие действия, делает его более устойчивым в колеях. Кроме того, сама шина с этой смесью становится прочнее.

Тенденция последнего года — трехмерный протектор. Протектор необходим шине, чтобы отводить воду, — на гоночных сликах в дождь не поедешь. Однако чем больше на шине водоотводящих канавок, чем мельче шашки протектора, тем легче они подвергаются деформации, следствие которой — потеря сцепления с дорогой. Края шашек сложной формы позволяют им зацепляться друг за друга, благодаря чему протектор действует как единое целое, подобно слику. Спортивная шина Bridgestone Potenza Adrenaline щеголяет трехмерным центральным блоком, в котором центральное ребро дополнительно усиливается треугольными упорами.

В плане сопротивления аквапланированию большинство производителей остались верны старому доброму методу: вода собирается в широких центральных канавках и отводится боковыми. В этом сезоне в моде вновь асимметричный рисунок протектора: на внешней стороне располагаются широкие канавки, которые отводят в сторону наибольшее количество воды. Внутренняя сторона отвечает за сцепление с дорогой: канавок в ней меньше, а площадь пятна контакта больше.

К новинкам можно отнести полированные центральные канавки шин Nokian Hakka. Гладкая поверхность позволяет им быстрее отводить воду. Покрышка Hakka H/V на скорости 75 км/ч и водяной подушке 10 мм отводит из-под протектора до 43 л воды в секунду.

В словах «экология» и «экономия» не зря есть общий корень. Чем меньше энергии мы тратим на преодоление сопротивления качению, тем меньше топлива сгорит в двигателе и меньше CO2 попадет в атмосферу. «В последние годы тема экологической безопасности, а также связанная с этим проблема выброса углекислого газа в атмосферу были подняты на всех уровнях — политическом, промышленном и покупательском. И автопроизводители, и покупатели испытывают необходимость в шинах, которые не только снижают расход топлива у автомобиля, но и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду», — говорит Жан-Пьер Жозетт, руководитель департамента технологических разработок компании Goodyear.

Сопротивление качению напрямую связано с деформацией и температурой шины. Энергия, которая нагревает резину, отбирается у движущегося автомобиля. В шинах Goodyear EfficientGrip применяется запатентованный подканавочный слой, уменьшающий тепловыделение. Этот легкий материал частично заменяет сажевую смесь, благодаря чему вся шина становится легче. Направление нитей рассчитано так, чтобы эффективно распределять боковые деформации по всей шине. Это дало возможность сделать боковины шины более тонкими, дополнительно сэкономив массу.

Облегчение колеса сказывается не только на экономичности, но и на всех нюансах поведения машины. Чем быстрее вращается колесо, тем сильнее возрастает момент инерции. Здесь каждый грамм имеет значение. К тому же уменьшение неподрессоренных масс улучшает работу подвески.

Уменьшение массы шины означает, что в ней содержится меньше материала, поэтому производство такой покрышки также более экологично. Кроме того, производители стремятся применять экологически чистые компоненты для приготовления резиновой смеси. Компания Nokian использует очищенные низкоароматические масла, в которых нет ядовитых или канцерогенных химических веществ, вызывающих онкологические заболевания. Натуральное рапсовое масло повышает прочность шины на разрыв, улучшает сцепление на мокрой дороге и снижает сопротивление качению.

Не секрет, что по мере износа шины теряют свои лучшие качества. В то же время менять дорогостоящую резину хочется как можно реже. Производители современных шин нередко задумываются о программировании износа. К примеру, у шин Goodyear OptiGrip шашки протектора расширяются ближе к асфальту. По мере истирания водоотводящие канавки между ними расширяются, хотя и становятся менее глубокими. Таким образом, они по-прежнему сохраняют способность отводить прежний объем воды.

Кроме того, шины имеют многослойную структуру. По мере истирания протектор работает хуже, зато на поверхность выходит более мягкая резина, обладающая лучшим сцеплением на мокром асфальте. Разумеется, с этого момента шины начинают изнашиваться быстрее, однако суммарно они могут эксплуатироваться в течение более продолжительного срока без потери сцепных свойств.

Химики из Michelin внедряют в резиновую смесь так называемый Long Lasting Elastomer — полимер с чрезвычайно длинными молекулами, способный растягиваться в широких пределах и не рваться. Сам по себе эластомер очень мягок и не может противостоять деформации во время езды. Зато он помогает более жестким компонентам резины сохранить целостность при предельных растягивающих нагрузках.

На всех моделях летних шин Nokian Hakka есть два индикатора. Индикатор износа представляет собой цифры от 1 до 8, вырезанные в протекторе на разной глубине. По мере истирания шины цифры стираются одна за другой, подсказывая водителю, когда покрышку лучше заменить. Индикатор аквапланирования в виде капли показывает, когда шина перестает быть безопасной на мокрой дороге.

Даже на экстремально спортивной покрышке Bridgestone Potenza Adrenaline можно заметить небольшие перекладинки разной толщины, перекрывающие продольные водоотводящие канавки. Эти барьеры призваны бороться с шумом. Дело в том, что на высокой скорости вдоль широких канавок циркулирует разгоняющийся воздушный поток. Он издает высокочастотный свист, который так досаждает водителям. Барьеры разрывают этот поток, хотя и замедляют удаление воды из-под колеса.

Чтобы разорвать свистящую воздушную струю, производители идут на разные ухищрения. Все они связаны стой или иной асимметрией, искривляющей поток. Nokian использует ламели разной ширины (Variable Dimension Sipe), Cordiant — выемки на центральном ребре, Goodyear — волнистые борта центральных канавок.