Держать удар: Хорошо подвешенный автомобиль

Но затем он находит правильные настройки подвесок и сразу получает невиданную ранее максимальную скорость, «рельсовую» управляемость и долгожданное место на подиуме.

В автоспорте, особенно в ралли, за неправильные настройки амортизаторов можно поплатиться минутами на финише. Если колеса не касаются земли, нет никакого смысла ни в мощном моторе, ни в классном гонщике. Чемпион России по ралли 2004 года Геннадий Брославский и механики команды FreeDRIVE рассказали нам, как устроены подвески, и поделились секретами правильной настройки автомобиля. Первым делом Геннадий сообщил, что правильно говорить не «подвеска», а «подвески», так как их на автомобиле четыре.

Автогонщики тоже люди, и сильная тряска и удары могут негативно сказаться на их здоровье, и все же рассуждения о комфорте мы оставим любителям семейных седанов. Всем известно, что подвески нужны автомобилю, чтобы как можно дольше сохранять сцепление всех четырех колес с дорогой. При этом важно, чтобы колеса не только касались дорожного полотна, но и принимали на себя как можно большую часть веса автомобиля. В идеале вес должен распределяться между колесами равномерно. Но во множестве ситуаций (крен автомобиля в повороте, выезд на уклон, проезд над ямой) у автомобиля буквально «почва уходит из-под ног». В такой ситуации важно, чтобы подвеска не только дотянулась до земли, но и с достаточным усилием прижала колесо к отдалившейся дороге во избежание пробуксовки. Способность подвески отжимать колесо от автомобиля называют отбоем.

Другая важная задача подвески — гасить удары при проезде выпуклых неровностей, чтобы они не передавались на кузов. Допустим, автомобиль на высокой скорости наезжает на камень. Слишком жесткая подвеска передаст прыжок колеса на кузов. При этом ходовая часть испытает нежелательную избыточную нагрузку, а кузов подпрыгнет, увлекая за собой и разгружая остальные колеса. Кроме того, на толчки кузова уходит энергия, поэтому максимальная скорость прыгающего и вибрирующего автомобиля будет меньше. Если же подвеска в такой ситуации позволит кузову остаться неподвижным, автомобиль сохранит скорость и управляемость. Такое свойство подвески называется сжатием.

Стойка подвески состоит из пружины и амортизатора. Пружина выполняет исключительно силовую функцию (удерживает вес кузова), поведением подвески управляет амортизатор, причем его роль не сводится исключительно к гашению колебаний, как упрощенно говорят в автошколах. Пружина подбирается по трем основным параметрам: она должна обеспечивать необходимый ход подвески при данном весе автомобиля, а также создавать прогрессию (при очень сильном сжатии — прогрессивно увеличивать усилие, чтобы подвеску не «пробивало»). Пружина должна точно соответствовать амортизатору, поэтому спортивные стойки подвески часто продаются в сборе. На раллийных стойках нередко можно встретить подпружинники — короткие пружинки, установленные под основными пружинами. Подпружинники более мягкие, чем основные пружины, они хорошо отрабатывают мелкие неровности трассы. А когда «пробиваются» (сжимаются полностью), в дело вступают мощные основные пружины, способные разобраться с серьезными препятствиями.

Дорожный просвет раллийного автомобиля, как правило, регулируется не заменой пружин, а простой перестановкой их чашек выше или ниже. Ход подвески можно скорректировать, настроив амортизатор, он обратно пропорционален усилию сжатия.

Простейший амортизатор можно описать как заполненный маслом цилиндр (присоединен к колесу), внутри которого перемещается поршень (его шток соединен с кузовом). В поршне имеются клапаны. При сжатии масло из нижней части цилиндра переходит через клапаны в верхнюю, при отбое — наоборот. Из-за ограниченной пропускной способности клапанов создается сопротивление движению штока. При сжатии и отбое работают разные клапаны, поэтому, изменяя их сечение, можно изменять усилия сжатия и отбоя в отдельности. Конструкция некоторых амортизаторов, например KONI Sport, позволяет регулировать жесткость, не поднимая автомобиль — достаточно просто открыть капот или багажник. Регулировочный вентиль в них соединен со стержнем, проходящим внутри штока прямо к поршню.

На гражданских автомобилях получили распространение двухтрубные амортизаторы. В них рабочий цилиндр с отверстием в дне расположен внутри дополнительного резервуара с маслом. Такая конструкция позволяет проще всего реализовать воздушный или газовый подпор, препятствующий вспениванию масла: газ можно закачать в верхнюю часть резервуара, там он и останется. Кроме того, между рабочим цилиндром и резервуаром можно установить дополнительный клапан, управляющий усилием отбоя или сжатия. Основной недостаток двухтрубного амортизатора — склонность к перегреву. Разогретое масло становится менее вязким, и характеристики амортизатора кардинально меняются.

Существуют однотрубные амортизаторы с газовым подпором высокого давления. В них газ отделяется от масла дополнительным поршнем. Такие амортизаторы хорошо охлаждаются, могут работать в любых положениях, в том числе горизонтально (на автомобилях типа «формула»). Однако они требуют бескомпромиссной точности изготовления и полностью выходят из строя при утечке газа.

В амортизаторах фирмы Ohlins, одного из ведущих производителей спортивной подвески, применяется схема с выносным резервуаром, сочетающая в себе достоинства однотрубных и двухтрубных амортизаторов. Резервуар соединяется с амортизатором перевернутого типа (цилиндр соединяется с кузовом, шток — с колесом) гибким шлангом. Внутри резервуара располагается компенсационная камера с газом, отделенная от масла дополнительным поршнем. В последних моделях фирмы применяются длинные армированные шланги, которые можно расположить рядом с радиатором охлаждения автомобиля. В клапанах Ohlins используется алюминиевый элемент, который расширяется при нагревании и уменьшает сечение, компенсируя изменение вязкости масла, благодаря чему амортизаторы ведут себя одинаково в любых условиях. Часть регулировок амортизаторов располагается на выносных резервуарах и доступна под капотом.

Когда колесо автомобиля наезжает на препятствие, шток амортизатора развивает значительную скорость. Масло не успевает проходить через клапаны, и давление внутри амортизатора существенно возрастает. Часть клапанов в высших моделях амортизаторов Ohlins настроена на срабатывание лишь при высоком давлении. Такие стойки предоставляют механикам возможность регулировки четырех раздельных параметров: сжатия и отбоя при высоких скоростях штока, сжатия и отбоя при низких скоростях штока.

Высокая скорость штока означает, что колесо столкнулось с серьезным препятствием. Это может быть поребрик кольцевой трассы, камень, дорожная выбоина, трамплин, впадина и даже колея, накатанная в скоростном левом ряду на МКАД. Для разных неровностей предпочтительны разные настройки. При наезде на бугорок нам важно, чтобы удар не передался на кузов: усилие сжатия должно быть минимальным. При этом хотелось бы, чтобы колесо аккуратно «облизало» неровность, а не пролетело над ней: не помешает большое усилие отбоя. При проезде ямки ситуация меняется с точностью до наоборот. Прежде всего, хотелось бы не провалиться в яму всем кузовом: не помешает сильный отбой. Затем желательно не выпрыгнуть из ямы, как на трамплине: нужно мягкое сжатие. Вот так и приходится раллистам разрываться между противоречивыми желаниями и искать компромисс, который уникален для каждой трассы.

Жесткость амортизаторов при малых скоростях штока определяет поведение автомобиля на относительно ровной дороге: на продольных волнах, на подъемах и спусках и, конечно же, в поворотах. Возьмем простой пример: поворот на ровном сухом асфальте, в котором нагружаются внешние колеса и разгружаются внутренние. При абсолютно жестких подвесках (например, при их отсутствии, как на карте) крен автомобиля будет минимальным, максимум веса автомобиля передастся внешним колесам (что само по себе хорошо), однако даже минимального крена хватит, чтобы внутренние колеса оторвались от земли. При слишком мягких подвесках крен будет значительным, внутренние колеса хоть и дотянутся до земли, но окажутся недостаточно загруженными и уйдут в пробуксовку. При этом в S-образном повороте может возникнуть раскачка. Очевидно, что для ровной дороги существует оптимальная настройка, когда крен будет небольшим, а прижимная сила на колесах значительная. Однако в некоторых случаях от оптимума стоит отступить.

Хорошо настроенная асфальтовая машина может резко реагировать на управляющие действия, мгновенно меняя курс при малейшем повороте руля. Такая резкость требует надежного сцепления колес с дорогой. На скользкой дороге резкие движения могут привести к потере управления. Машину лучше сделать более мягкой: тогда управляющие действия не спровоцируют слишком сильные ускорения кузова, ситуация будет развиваться плавно и предсказуемо.

Помимо настроек амортизаторов пилот может выбирать жесткость стабилизатора поперечной устойчивости (если это не запрещено правилами, как в группе №2). Стабилизатор препятствует кренам в поворотах, но ограничивает ход подвесок. Поэтому, скажем, на прямой, изобилующей буграми и ямами, автомобиль стабильнее и быстрее проедет без него.

Окинув взглядом все вышеперечисленные противоречивые требования к подвескам, остается только восхищаться теми гонщиками и механиками, которым удается на каждой трассе находить наименьшее из всех зол. Геннадий Брославский описывает процесс поиска так: «Я доверяю инженерам крупных компаний, в частности Ohlins, поэтому на любой трассе мы первым делом устанавливаем настройки, рекомендованные производителем для данного типа покрытия. Затем я один за другим провожу тестовые заезды по трассе (особенно здорово, если на ней есть закольцованный участок) и описываю механикам свои ощущения. Приходится испытывать множество различных вариантов настроек. Лучший судья здесь — секундомер. Когда находишь хорошие настройки, часто кажется, что поехал медленнее — требуется меньше движений, меньше спешки».

Настройки подвесок в значительной мере зависят от стиля и предпочтений пилота. «Есть ‘жесткие' пилоты, готовые прыгать и ловить машину после каждой кочки ради того, чтобы иметь возможность максимально активно, остро проходить поворот, — рассказывает Геннадий. — А ‘мягкие' несутся по прямой, как на катере, и так же плавно, как по реке, входят и выходят из поворота». Разумеется, настройки у них кардинально различаются.

Хотя обычным автомобилистам не требуется летать над бездорожьем на максимальной скорости, рекомендуем всем прислушаться к опыту раллистов и быть внимательными к состоянию подвесок своего автомобиля: те доли секунды, за которые гонщики борются ради победы, в экстремальной ситуации могут спасти жизнь людям.