Текст книги "Экстремальное и контраварийное вождение. 2-е дополненное издание"

Занос: причины возникновения и методы борьбы

При сносе передней оси мы теряем управление. В отличие от сноса, занос – это управляемое скольжение автомобиля. В скольжении может оказаться одна ось или обе оси. На склонность к заносу и поведение машины в заносе влияют такие параметры, как тип привода, поворачиваемость, тип дифференциала. Во время заноса задняя ось стремится обойти переднюю. Для определённости, если продольное направление кузова отклоняется вправо относительно направления движения, будем говорить, что машину заносит вправо (направление заноса – вправо), а угол между направлением движения и продольным направлением кузова будем называть углом заноса.

Этот заднеприводный автомобиль подготовлен специально для дрифта. На нём установлены дифференциал повышенного трения, мотор с высоким крутящим моментом, выставлен отрицательный развал колёс и увеличен выворот передних колёс. На переднеприводном автомобиле без труда можно выйти из любого угла заноса, если крутящего момента двигателя достаточно, чтобы поддерживать пробуксовку передних колёс. Например, на этой машине мы несколько раз подряд вошли в занос и вышли из него.

Поведение в заносе полноприводной машины зависит от распределения крутящего момента по осям. Если основная часть крутящего момента приходится на переднюю ось, поведение автомобиля будет близко к поведению переднеприводной машины. Этот полноприводный автомобиль, по ощущениям, похож на переднеприводный: при нажатии на педаль газа машина стремится выйти из заноса.

Но, в отличие от переднего привода, на полноприводной машине можно стабильно поддерживать занос за счёт части крутящего момента двигателя, передаваемой на заднюю ось. Кроме этого, на полноприводном автомобиле занос поддерживать проще, чем на заднеприводном (при соответствующем соотношении крутящих моментов, передаваемых двигателем на переднюю и заднюю оси), так как тяга на передней оси не даст машине развернуться.

Стоит отметить, что при движении задним ходом при повороте руля может возникнуть занос передней оси. Мы разогнались задним ходом и быстро вывернули руль, после чего автомобиль развернуло почти на 180 градусов.

Неумение управлять машиной в заносе зачастую приводит к авариям. Заднеприводным автомобилем с обычным дифференциалом (нулевое или низкое трение) довольно сложно управлять в заносе. Возьмём для тестов заднеприводный автомобиль с дифференциалом нулевого трения (заводской) на задней оси. Разберемся, какие могут быть причины возникновения и способы провокации заноса задней оси.

1. Торможение ручным тормозом. Самая простая и понятная причина.

2. Агрессивное дросселирование на заднеприводной машине. Обратите внимание – со стандартным дифференциалом первым начинает буксовать колесо с внутренней стороны поворота (разгруженное колесо).

3. Раскрутка мотора и бросание сцепления на заднеприводном автомобиле. Если выжать сцепление, набрать обороты двигателя и, не отпуская педали газа, бросить сцепление, начнется пробуксовка задних колёс.

Мы набрали обороты двигателя и бросили педаль сцепления. Оба задних колеса начали буксовать, начался занос задней оси.

4. Торможение двигателем на заднеприводном автомобиле. При отпускании педали газа, во-первых, передняя ось загружается, задняя – разгружается.

Из-за этого сцепление передних шин с дорогой увеличивается, задних —уменьшается. Во-вторых, на задних колёсах появляется тормозное усилие, вызванное торможением двигателем. Эти факты приводят к увеличению поворачиваемости и могут стать причиной заноса при маневрировании на заднеприводном автомобиле, особенно – на автомобиле с избыточной поворачиваемостью. Притормаживание вкупе с торможением двигателем может дать тот же эффект. Кроме того, неровности дороги на короткое время разгружают заднюю ось, что в сочетании с торможением двигателем повышает риск заноса на заднем приводе.

5. Понижение передачи без перегазовки на заднеприводном автомобиле с механической коробкой передач. После понижения передачи и отпускания педали сцепления двигатель вынужден набрать обороты за короткий промежуток времени, о чём может свидетельствовать скачок стрелки тахометра. На заднем приводе это равноценно действию ручного тормоза.

6. Торможение при сильном смещении баланса тормоза на заднюю ось. Когда баланс тормозной системы смещён на заднюю ось, во время торможения поворачиваемость может увеличиваться. Может случиться, что первыми начнут тормозить задние колёса.

7. Раскачивание центра массы. Раскачивание может стать причиной заноса при прохождении S-образного поворота.

При изменении направления движения энергия, запасённая в сжатой подвеске, высвобождается и толкает машину в противоположную сторону, что может привести к возникновению заноса.

8. Одновременное нажатие педалей газа и тормоза на переднеприводной машине. Двигаясь по кольцу на переднеприводной машине, одновременно нажмём педали газа и тормоза.

Возник занос задней оси, машина устремилась внутрь кольца. То есть нажатые педали газа и тормоза на переднеприводной машине создают избыточную поворачиваемость. Поскольку при торможении мы нажимаем на педаль газа, на передней оси будет присутствовать тяга от двигателя. Задняя ось будет тормозить интенсивнее передней, не исключена блокировка задних колёс. Торможение задними колёсами создаёт избыточную поворачиваемость, что аналогично торможению ручным тормозом. Для описания работы передней оси учтём несколько факторов:

• из-за крена в повороте левые колёса загрузились массой автомобиля, а правые – разгрузились;

• на передние колёса воздействует тяга двигателя и тормозное усилие;

• крутящий момент двигателя разделяется между передними колёсами дифференциалом.

На передней оси автомобиля установлен дифференциал нулевого трения, который на каждое колесо передаёт половину крутящего момента двигателя. Для объяснения результатов теста будем считать, что крутящего момента двигателя достаточно, чтобы сохранить тягу на передних колёсах при нажатии педали тормоза до упора.

Для наглядности иллюстраций введём понятие эквивалентной силы. Эквивалентная сила – это сила, которую нужно приложить к верхней точке колеса, чтобы получить крутящий момент на колесе (это может быть крутящий момент двигателя или крутящий момент, созданный тормозной системой).

На рисунке изображена сила, которая прикладывается к верхней точке колеса и заставляет колесо вращаться быстрее по часовой стрелке.

Изобразим на рисунке эквивалентные силы, которые возникли во время одновременного нажатия педалей газа и тормоза при выполнении предыдущего теста.

На левом рисунке чёрными стрелками обозначены эквивалентные силы, созданные тормозной системой, белыми стрелками – равные эквивалентные силы, соответствующие крутящему моменту, который вырабатывается двигателем и разделяется между колёсами дифференциалом. На правом рисунке на каждом переднем колесе изображена результирующая эквивалентная сила, которая соответствует результирующему крутящему моменту (разность крутящего момента двигателя и крутящего момента тормозной системы). Педаль тормоза мы нажимали не до конца, тормозного усилия на заднем загруженном колесе не хватило, чтобы заблокировать его.

Если тормозное усилие достаточно высокое, задние колёса могут заблокироваться. Изобразим случай, когда задние колёса оказались заблокированными. Заблокированные колёса отметим крестиками.

Направление эквивалентных сил соответствует направлению движения передних колёс. Переднее разгруженное колесо имеет более плохое сцепление с дорогой, чем загруженное, есть шанс начала его пробуксовки. Если начнётся пробуксовка разгруженного колеса, основная часть мощности двигателя будет передаваться на него.

Хотя нажатые педали газа и тормоза создают на переднеприводной машине избыточную поворачиваемость, она может уменьшиться крутящим моментом двигателя. Если задние колёса окажутся заблокированными, но двигатель обладает достаточно высоким крутящим моментом, автомобиль не развернётся в заносе за счёт высокой тяги на передних колёсах. В то же время, если тормозное усилие на передних колёсах полностью компенсируется тягой двигателя, должна получиться максимальная поворачиваемость.

Повышенное трение дифференциала позволит передать больше крутящего момента на загруженное переднее колесо и, тем самым, эффективнее реализовать мощность двигателя. Изобразим эквивалентные силы, когда на передней оси установлен дифференциал повышенного трения.

На левом рисунке изображены эквивалентные силы, созданные торможением (чёрные стрелки) и крутящим моментом двигателя (белые стрелки). На правом рисунке изображены результирующие эквивалентные силы на передних колёсах после вычитания из крутящего момента двигателя крутящего момента тормозного усилия. Большее количество крутящего момента на загруженном переднем колесе означает, что на колесо будет передаваться больше мощности двигателя по сравнению с ситуацией, когда был установлен дифференциал нулевого трения.

Таким образом, тяга на передних колёсах при торможении создаёт избыточную поворачиваемость. Присутствие небольшой тяги на передних колёсах при торможении эквивалентно смещению баланса тормозного усилия на заднюю ось. Но слишком большая тяга на передних колёсах может привести к выпрямлению траектории (недостаточной поворачиваемости).

Кроме предыдущих причин, занос может вызвать резкая смена дорожного покрытия. Например, если водитель по неосторожности заехал задним колесом на обочину, на которой находятся земля или снег, автомобиль может занести. Неопытный водитель, как правило, не оперирует информацией о состоянии дорожного покрытия и как оно должно отражаться на тормозном пути и технике управления. Если двигаться в «штатном», привычном для сухой погоды режиме, заднеприводный автомобиль с лёгкостью может занести на выходе из поворота на мокрой дороге. Еще опасность может представлять невидимый лёд под снегом. Ничего не подозревающий водитель, совершенно спокойно двигаясь по дороге или проходя поворот, может попасть в аварийную ситуацию.

Создать избыточную поворачиваемость можно всеми способами, которыми можно создать занос задней оси. Например, смещение баланса тормоза на заднюю ось увеличит поворачиваемость при торможении на входе в поворот. На переднеприводном автомобиле поворачиваемость можно повысить при помощи одновременной работы педалями газа и тормоза.

Способы борьбы с заносом

Передний привод

Рассмотрим способы выхода из заноса. Сначала рассмотрим переднеприводный тип. Будем провоцировать занос ручным тормозом. Когда начнется занос задней оси, необходимо нажать педаль газа на 100% и направить передние колёса против направления заноса, чтобы прекратить занос.

Заметны следы, оставленные заблокированными задними колёсами во время действия ручного тормоза. Первым заблокировалось разгруженное колесо. После прекращения действия ручного тормоза была нажата педаль газа и руль повёрнут против направления заноса. Видно, что разгруженное переднее колесо начало шлифовать после нажатия на педаль газа. Это объясняется тем, что на машине установлен дифференциал нулевого трения. Перед окончанием заноса руль был выставлен в положение «прямо», после педаль газа была отпущена.

Психология неподготовленного водителя заставляет его отпустить педаль газа при возникновении заноса, независимо от типа привода. Это распространённая ошибка управления переднеприводным автомобилем. Оказавшись в незнакомой ситуации, охваченный чувством страха, водитель отпускает педаль газа. Занос при этом увеличивается. В конечном счёте, водитель теряет контроль над автомобилем, машина продолжает двигаться по инерции, как будто в ней нет водителя.

Для успешного выхода из любого угла заноса на переднеприводной машине крутящего момента двигателя должно быть достаточно, чтобы поддерживать пробуксовку передних колёс хотя бы на первой передаче, в противном случае мотор заглохнет. При возникновении угла заноса 90 градусов и больше, скорее всего, придётся понизить передачу, чтобы увеличить крутящий момент на передних колёсах.

Задний привод

На заднеприводной машине педаль газа необходимо отпускать во время выхода из заноса. Возьмём заднеприводный автомобиль с недостаточной поворачиваемостью. Спровоцируем занос задней оси резким нажатием на педаль газа при прохождении поворота. Чтобы прекратить занос, отпустим педаль газа и повернём руль против направления заноса. Когда занос начнёт уменьшаться, без промедлений вернём руль в положение «прямо».

При выходе из заноса при помощи руления максимальный угол заноса, из которого можно выйти, зависит от допустимого выворота передних колёс. Заметьте, во время выхода из заноса передние колёса автомобиля направлены по траектории движения. Если на задней оси установлен дифференциал нулевого трения и в дифференциале не создаётся трение при отрицательной нагрузке, то торможение двигателем будет создавать ощутимую избыточную поворачиваемость. Поэтому в случае дифференциала нулевого трения лучше выжать сцепление во время борьбы с заносом, чтобы исключить торможение двигателем.

Далее, проведём эксперимент. Посмотрим, что произойдёт, если одновременно нажать педали газа и тормоза, когда машина находится в заносе.

Во время прохождения поворота мы спровоцировали занос дросселированием. После мы нажали педали газа и тормоза одновременно. Передние колёса заблокировались, на задних колёсах сохранилась тяга от двигателя. Разгруженное заднее колесо стало буксовать. Траектория выпрямилась и занос прекратился. Заметны следы шин, оставленные заблокированными передними колёсами и разгруженным задним колесом, которое проворачивало по асфальту.

Рассмотрим, что произошло с каждой осью при одновременном нажатии педалей газа и тормоза. Поскольку привод осуществляется на задние колёса, на передние колёса будет действовать только тормозное усилие, которое вызовет блокировку передних колёс. Заблокированные передние колёса провоцируют недостаточную поворачиваемость. Теперь рассмотрим, что происходит с задней осью. Пока представим, что на задней оси установлен дифференциал нулевого трения. На задних колёсах будут присутствовать тормозные усилия и равные крутящие моменты.

На левом рисунке изображены эквивалентные силы, созданные торможением (чёрными стрелками), и эквивалентные силы, вызванные крутящим моментом двигателя (белыми стрелками). На правом рисунке белыми стрелками изображены результирующие эквивалентные силы на задних колёсах. Высокое тормозное усилие на передних колёсах заблокировало их. На задней оси сохранилась небольшая тяга. Как известно, тяга на задних колёсах приводит к загрузке задней оси и разгрузке передней. Заблокировать передние колёса проще, когда передняя ось менее загружена. В итоге создаются условия для недостаточной поворачиваемости.

Крутящий момент на задней оси можно подобрать так, что тормозное усилие будет скомпенсировано: на задние колёса не будет действовать ни тяга, ни тормозное усилие. В этом случае будет происходить только торможение передними колёсами, что аналогично сильному смещению баланса тормозов на переднюю ось. Что касается мощности, она распределяется между колёсами неравномерно: дифференциал нулевого трения передаёт основную часть мощности двигателя на разгруженное колесо.

На рисунке стрелками показана мощность, передаваемая на задние колёса.

Крутящий момент на разгруженном заднем колесе заставляет его быстро вращаться и буксовать по поверхности дороги. Когда траектория постепенно выпрямляется и крен кузова уменьшается, разгруженное колесо восстанавливает сцепление с дорогой, набранная им скорость вращения резко уменьшается. При этом возникает толчок против направления заноса, который заставляет траекторию еще больше выпрямиться.

Если на задней оси установлен дифференциал повышенного трения, на заднее загруженное колесо будет передаваться больше крутящего момента двигателя, чем на заднее разгруженное колесо. При одновременном нажатии педалей газа и тормоза будет возникать меньше недостаточной поворачиваемости, чем в случае дифференциала нулевого трения, так как увеличенный крутящий момент на заднем загруженном колесе будет толкать автомобиль в сторону увеличения заноса.

На рисунке изображены итоговые эквивалентные силы, когда на машине установлен дифференциал повышенного трения. Дифференциал повышенного трения передаёт на заднее загруженное колесо больше половины крутящего момента двигателя. Увеличенная тяга на заднем загруженном колесе толкает автомобиль еще глубже в сторону заноса (влево в плоскости рисунка). Еще увеличение крутящего момента на заднем загруженном колесе приведёт к увеличению передаваемой на это колесо мощности двигателя.

Таким образом, одновременно нажатые педали газа и тормоза на заднеприводной машине создают недостаточную поворачиваемость и позволяют выйти из заноса. В дальнейшем такой способ борьбы с заносом на заднеприводном автомобиле будем называть контраварийным приёмом «газ+тормоз». Как правило, при угле заноса примерно 45 градусов (угол нужно проверять для каждой машины) и больше приём «газ+тормоз» не срабатывает, поскольку тяга на заднем загруженном колесе заставляет автомобиль развернуться.

Важно понимать, что приём «газ+тормоз» заставит двигаться автомобиль прямо. При выполнении приёма занос прекращается, машина продолжает двигаться прямолинейно в том же направлении, в котором двигалась до выполнения приёма. Поэтому нужно рассчитывать траекторию и продолжительность импульса «газ+тормоз». Если пилот вовремя среагировал на занос, короткого удара по педали тормоза и коррекции рулём может быть достаточно. Заметьте, приём «газ+тормоз» позволяет выйти из заноса, не поворачивая передние колёса.

Поскольку передние колёса блокируются, неважно, в какую сторону они повёрнуты. Но чтобы успешно перехватить управление по окончании выполнения приёма, когда передние колёса находятся в блокированном состоянии, следует выставить руль прямо. На это есть две причины:

• геометрия подвески такова, что когда передние колёса поворачиваются рулём, передняя часть автомобиля опускается; поставленные прямо колёса приподнимут обратно переднюю часть автомобиля; чем больше передний клиренс – тем ниже поворачиваемость;

• если передние колёса выставлены в прямом положении, после отпускания педалей газа и тормоза машина сохранит нейтральное поведение (поведение машины не будет изменяться).

По окончании выполнения приёма «газ+тормоз» достаточно выровнять траекторию корректирующим рулением. Если после выполнения приёма необходимо объехать препятствие или искривить траекторию по другим причинам, повернуть передние колёса рулём следует заранее, во время выполнения приёма, когда передние колёса заблокированы.

Крутящий момент, передаваемый на заднее загруженное колесо, зависит от крутящего момента двигателя. Если крутящий момент двигателя достаточно высокий, эффективность приёма «газ+тормоз» может упасть: при одновременно нажатых педалях газа и тормоза задние колёса начнут буксовать. В таком случае чтобы исключить пробуксовку заднего загруженного колеса, следует ограничить усилие на педали газа во время выполнения приёма.

Чтобы приём «газ+тормоз» работал на заднеприводной машине, тормозная система должна быть правильно настроена. Необходимо, чтобы оба передних колеса блокировались при полностью нажатой педали тормоза как при движении передним ходом по прямой, так и при прохождении поворотов налево и направо или при нахождении машины в заносе. Кроме этого, тормозное усилие на задних колёсах не должно быть слишком большим, а крутящий момент двигателя не должен быть слишком низким. Если задние колёса заблокируются, двигатель заглохнет.

Требования для успешного выхода из заноса на заднеприводной машине при помощи приёма «газ+тормоз»

• оба передних колеса должны блокироваться, когда машина находится в заносе;

• задние колёса не должны блокироваться;

• не должна возникать пробуксовка заднего загруженного колеса;

• трение дифференциала не должно быть слишком высоким;

• угол заноса не должен быть больше, чем примерно 45 градусов.

Последние два требования весьма условные. Выполнение приёма может различаться на разных машинах, поэтому необходимо проводить конкретные тесты. Протестировать приём «газ+тормоз» совсем несложно: нужно лишь спровоцировать занос и нажать педали газа и тормоза.

Не было сказано, но являлось очевидным то, что для выполнения вышеперечисленных приёмов на автомобиле не должна быть установлена антиблокировочная система, препятствующая блокировке колёс тормозной системой. При наличии антиблокировочной системы невозможно выполнить контраварийный приём «газ+тормоз» на заднеприводном автомобиле.

Рекомендации по управлению машиной в заносе

• во время управления машиной в заносе руки должны быть расслаблены, не нужно держать руль мёртвой хваткой;

• во время заноса поверните голову и направьте ваш взгляд вдоль направления движения машины, во внимании на втором плане держите капот, так вы точно почувствуете угол заноса;

• при борьбе с глубоким заносом направьте ваш взгляд прямо, через лобовое стекло – это поможет вам сохранить ориентацию в пространстве.

Замечания по выполнению контраварийного приёма «газ+тормоз» на заднеприводной машине

• во время выполнения приёма следует выпрямить передние колёса либо повернуть их рулём в сторону, в которую нужно продолжить движение по окончании приёма;

• если крутящий момент двигателя довольно высокий и при выполнении приёма задние колёса начинают буксовать, нужно ограничить усилие на педали газа: тяга на задней оси нужна лишь для разгрузки передней;

• продолжительность приёма контролируется в соответствии с траекторией движения.

Упражнение 1. Отработайте навыки выхода из заноса при помощи руления. Действия будут различаться в зависимости от типа привода: на переднеприводном типе необходимо увеличить тягу и повернуть руль против направления заноса, на заднеприводном – нужно отпустить педаль газа, нажать педаль сцепления и направить передние колёса по направлению движения (при этом руль нужно вращать против направления заноса до достижения нужного положения передних колёс).

Будьте внимательны! При выходе из заноса на заднеприводной машине не должно быть длительной паузы после поворота руля против направления заноса. Иначе может последовать ответная реакция автомобиля, и возникнет ритмический занос. Как только занос начал прекращаться, нужно моментально вернуть руль в положение «прямо».

Упражнение 2. На переднеприводном автомобиле создайте избыточную поворачиваемость на входе в затяжной поворот (дугу) при помощи приёма «газ+тормоз». Повторяя тренировку, постарайтесь постепенно увеличивать скорость входа в поворот.

Упражнение 3. На заднеприводном автомобиле на выходе из поворота нажмите педаль газа, чтобы спровоцировать занос. Не отпуская педали газа, резко ударьте левой ногой по педали тормоза, чтобы ликвидировать занос. После прекращения заноса отпустите педали и восстановите траекторию движениями рулём. Повторяя упражнение, определите угол заноса, больше которого приём «газ+тормоз» не работает. Ограничивайте усилие на педали газа, если возникает пробуксовка заднего загруженного колеса и падает эффективность приёма «газ+тормоз».

Помните, что на переднеприводной машине одновременно нажатые педали газа и тормоза увеличивают поворачиваемость, на заднеприводной – уменьшают. Если приём выполняется впервые, ограничьте скорость и обеспечьте достаточный тормозной путь во всех возможных направлениях.

Упражнение 4. На заднеприводном или полноприводном автомобилях, подготовленных для дрифта, полезными будут упражнения «кольцо», «восьмёрка» и прохождение шпильки с заносом задней оси. Кольца следует выбирать разных диаметров, чтобы отработать различные скоростные режимы.

Педаль газа нажимаем импульсами, как бы нащупывая оптимальную тягу, и одновременно подруливаем. Нашей целью будет стабильное удержание радиуса траектории и минимальные колебания угла заноса.

Упражнение 5. Пройдите поворот 180 градусов (шпильку) с заносом задней оси. На входе в поворот провоцируйте занос раскачиванием, ручным тормозом или включением пониженной передачи.

На выходе из поворота поддерживайте занос попеременными нажатиями на педаль газа. Постарайтесь получить максимальное ускорение на выходе из шпильки.

Упражнение 6. Еще одно полезное упражнение для тренировки управления машиной в заносе – «восьмёрка». Посередине восьмёрки выполняем так называемую перекладку: разгоняем автомобиль, затем отпускаем педаль газа и вращаем руль в противоположную сторону при переходе к следующей половине восьмёрки.

При наличии обратной связи на руле он должен сам начать вращаться против направления заноса. Сила обратной связи зависит от кастора на автомобиле и настроек силы обратной связи в автосимуляторе.

Упражнение 7. Попробуйте спровоцировать занос передней оси во время движения задним ходом резким поворотом руля. Не забудьте выжать сцепление, чтобы мотор не заглох во время заноса.