Экстремальное и контраварийное вождение. 2-е дополненное издание

© Дмитрий Александрович Лискин, 2022

ISBN 978-5-4498-3396-9

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Во втором издании добавлены новые главы «Примеры по настройке машин», «Настройки коробки передач», «Примеры из овальных гонок», дополнены главы «Раскачивание, ритмический занос», «Дозирование тормозного усилия», «Примеры связанных поворотов и участков трасс». В тексте сделаны некоторые уточнения и дополнения.

Введение

Экстремальное и контраварийное вождение – сильно пересекающиеся способы вождения, охватывающие совокупность знаний об устройстве автомобиля, принципах работы его узлов и механизмов, практических навыков и приёмов вождения. Экстремальное вождение подразумевает вождение автомобиля на пределе его возможностей и обучение базовым спортивным элементам (скоростное прохождение поворотов, управление автомобилем в заносе, методы торможения, изучение специальной терминологии и так далее) с целью достижения минимального времени круга. Контраварийное вождение направлено на предотвращение аварийных ситуаций, связанных с частичной потерей контроля над автомобилем (например, возникновение сноса передней оси).

Управление гоночной машиной – это мастерство, которое осваивают годами. Пилотирование спортивной машины гонщиком-профессионалом сравнимо с виртуозной игрой музыканта на гитаре или рояле. Вы спросите: «Какое отношение имеет автоспорт к повседневной жизни? Зачем нужны навыки экстремального и контраварийного вождения, когда мы либо спокойно едем по прямой, либо стоим в городской пробке?» Ответ простой: никто не застрахован от аварийных ситуаций на дороге, которые могут возникнуть в любой момент независимо от того, каков ваш стиль вождения. Если водитель не обладает нужными навыками, приёмы контраварийного вождения не отработаны и не доведены до автоматизма – рассчитывать можно только на «авось».

Содержание книги разбито на две части: «контраварийная подготовка» и «экстремальное вождение». Материал выстроен учебным курсом и не составит труда в освоении человеком, который имеет базовые навыки управления автомобилем и знаком с его устройством. Содержание включает:

• результаты проведения тестов, их анализ и обобщение;

• описания работы узлов автомобиля, влияющих на поведение машины и технику управления;

• приёмы и методики экстремального и контраварийного вождения;

• требования для успешного выполнения приёмов вождения;

• описание техник вождения в кольцевых гонках;

• комплекс упражнений для самостоятельных тренировок водителей и автогонщиков.

Книга не является сборником постулатов и канонов, а является помощью в освоении водительского мастерства. Автор не несёт ответственности за дорожно-транспортные происшествия, связанные с непониманием работы узлов автомобиля, приёмов вождения и их неправильным исполнением, с несоответствующими техническими характеристиками автомобилей и происшествия, вызванные несоблюдением мер предосторожности при выполнении упражнений. Все приёмы должны выполняться после предварительных тестов на автомобиле и после тщательной подготовки водителя. Ответственность за вождение полностью ложится на водителя.

КОНТРАВАРИЙНАЯ ПОДГОТОВКА

Первая часть книги является самостоятельной и направлена главным образом на освоение контраварийных приёмов. Для доведения приёмов до автоматизма в конце глав предложены упражнения и тесты, имитирующие ситуации, которые могут возникнуть на дороге. В тексте первой части книги присутствуют практические части «тест» для тестирования автомобиля и контраварийных приёмов и «требования» для успешного выполнения контраварийных приёмов. Методики вождения изображены в виде блок-схем и помечены буковой М.

Снос передней оси

Явление, когда автомобиль перестает слушаться руля, движется по прямолинейной траектории (либо траектория начинает спрямляться) из-за потери сцепления с дорогой передних колёс, называется сносом передней оси. Во время сноса передней оси машина проявляет недостаточную поворачиваемость.

На рисунке изображено, как мы вошли в поворот на довольно высокой скорости и нажали педаль тормоза до упора, что спровоцировало блокировку передних колёс и, как следствие, снос передней оси.

Рассмотрим, что происходит с пятном контакта передних шин к дороге при сносе передней оси, вызванном сильным торможением.

На рисунке схематично изображена деформация шины при сносе передней оси, когда передние колёса повёрнуты рулём на большой угол. Пятно контакта закрашено серым цветом. При торможении нагрузка на переднюю ось увеличивается, поэтому увеличивается и площадь пятна контакта. При сносе передней оси происходит деформация шины, пятно контакта поворачивается в сторону направления движения, возникает так называемый увод резины. Увод резины – это угол скручивания пятна контакта относительно направления движения колеса. Коэффициент поворачиваемости определяется как отношение увода резины задних колёс к уводу резины передних колёс. Если увод передних шин превосходит увод задних шин, то коэффициент поворачиваемости меньше единицы. В этом случае говорят, что поворачиваемость недостаточная.

Снос передней оси отражается на обратной связи руля. Если на входе в поворот руль поворачивался с некоторым усилием, а через некоторое время автомобиль перестал слушаться руля и руль стал вращаться легче, значит, начался снос передней оси. После восстановления сцепления с дорогой передних колёс восстанавливается и обратная связь на руле.

Снос передней оси – одна из причин многих аварий. Перечислим причины возникновения сноса, которые связаны с ошибками водителя:

• слишком большая скорость или угол поворота передних колёс на входе в поворот;

• чрезмерно интенсивное торможение в повороте (в том числе – блокировка колёс).

Часто встречающаяся ошибка: водитель завысил скорость при входе в поворот и, опасаясь, что траектория не впишется в рамки поворота, повернул руль глубже в поворот и надавил на педаль тормоза. Слишком сильно повёрнутые передние колёса начинают скользить по дороге. После нажатия на педаль тормоза передние колёса блокируются. В конце концов, траектория становится прямолинейной, автомобиль вылетает из поворота или сталкивается с ограждением.

При входе в поворот на высокой скорости может возникнуть ощущение, что траекторию не удастся проложить в рамках поворота. Когда кажется, что мы не вписываемся в поворот – важно не терять самообладания. Ни в коем случае не нужно резко бить по тормозам и продолжать вращать руль в сторону поворота, так как эти действия только ухудшат ситуацию, возникнет снос передней оси. Необходимо отпустить педаль газа и начать плавно притормаживать в повороте. Рассмотрим примеры траекторий прохождения поворота.

1 – «идеальная» траектория спортивного стиля прохождения поворота, 2 – вход в поворот был на завышенной скорости, 3 – скорость на входе в поворот была настолько высока, что избежать выхода машины за рамки поворота не удалось.

Во время движения по траектории 2 скорость автомобиля постепенно снижалась при помощи мягкого торможения. Заметьте, радиус траектории 2 постепенно уменьшается, так как при плавном торможении постепенно уменьшается и скорость автомобиля. Еще видно, что при движении по траектории 2 автомобиль движется по внешнему краю дороги, в отличие от траектории 1. Если бы передние колёса начали скользить, траектория 2 выпрямилась бы и не вписалась в рамки поворота. Если при входе в поворот кажется, что изначальный радиус траектории слишком велик, это не означает, что её не удастся проложить в рамках поворота.

Какие могут быть методы борьбы со сносом передней оси, если он всё же возник?

1. Если снос вызван торможением, первым делом необходимо отпустить педаль тормоза. Это должно вернуть управление в наши руки.

После восстановления сцепления колёс с дорогой нужно начать мягкое торможение, если необходимо снизить скорость.

2. Если руль повёрнут на слишком большой угол, следует его выпрямить, чтобы восстановить сцепление передних колёс с дорогой. Скорость движения автомобиля, сцепление покрышек с дорогой, угол поворота колёс – взаимосвязанные параметры. Нет никакого смысла поворачивать руль на слишком большой угол, если автомобиль не способен двигаться по траектории желаемого радиуса: вместо меньшего радиуса мы получим скольжение передних колёс и выпрямление траектории движения.

3. Занос – контролируемый процесс, в отличие от сноса. Поэтому побороть снос передней оси можно, если спровоцировать занос задней. Провоцируя занос задней оси, мы возвращаем контроль над автомобилем. Кроме того, во время бокового скольжения автомобиля будет падать скорость движения. Вызвать занос задней оси можно различными способами. Рассмотрим некоторые из них.

а) Занос задней оси можно спровоцировать при помощи ручного тормоза. После возникновения заноса нужно повернуть руль против направления заноса (против направления поворота), чтобы машину не развернуло. После того, как скорость движения упадёт, восстанавливаем траекторию.

б) Возникающий на выходе из поворота небольшой снос передней оси можно погасить резким нажатием на педаль газа (приём только для заднеприводного автомобиля, нужен достаточно высокий крутящий момент двигателя).

Чтобы ликвидировать снос передней оси на выходе из поворота, мы резко нажали на педаль газа. Когда начался занос задней оси, мы вынуждены были отпустить педаль газа и повернуть передние колёса влево, чтобы остановить увеличение заноса. После чего скорость движения снизилась.

в) Занос задней оси на заднеприводной машине можно вызвать следующим способом: выжимаем педаль сцепления, нажимаем педаль газа и набираем высокие обороты двигателя, после чего отпускаем педаль сцепления, не отпуская педали газа. После, если крутящего момента двигателя достаточно и он достаточно инертный, должна начаться пробуксовка задних колёс и занос задней оси. Такой приём можно использовать, если присутствует дефицит крутящего момента двигателя или времени для выполнения приёма б).

Рывковая тяга, созданная одним из способов б) -в), вызовет занос задней оси, немного ускорив машину. После возникновения заноса можно отпустить педаль газа и постараться стабилизировать машину, выиграв расстояние от края дороги. Нужно иметь в виду, что занос задней оси не менее опасен, чем снос передней. Поэтому применять все приёмы нужно обдуманно, после тренировок и тщательной подготовки.

Во время прохождения поворотов возникает крен кузова и колёса с наружной стороны поворота загружаются массой автомобиля, а с внутренней – напротив, разгружаются.

В дальнейшем для краткости колёса, на которые увеличивается вертикальная нагрузка, мы будем называть загруженными (нагруженными), а колёса, вертикальная нагрузка на которые уменьшается – разгруженными. При загрузке колеса его сцепление с дорогой (сила трения) улучшается, при разгрузке – падает.

Важно отметить: чтобы вызвать занос задней оси за счёт крутящего момента двигателя, может понадобиться дифференциал повышенного трения. Для провокации заноса крутящий момент двигателя необходимо передать как на загруженное, так и на разгруженное колёса, с чем может справиться только дифференциал повышенного трения. Если мотор обладает невысоким крутящим моментом и дифференциал не имеет внутреннего трения, могут быть трудности с созданием заноса.

Рассмотрим проявление сноса передней оси на примере с экстренным маневрированием, это актуально для городских условий. Допустим, что во время движения на нашем пути возникло препятствие. Наша задача – объехать препятствие и остановиться без происшествий. Для имитации подобной ситуации будем использовать тест в виде специальной разметки и расставленных конусов на испытательном полигоне.

Вдоль полосы конусов будем разгонять автомобиль. После, как мы наберём фиксированную скорость (в данном случае будем набирать скорость 75 км/ч), будем двигаться строго прямолинейно вдоль полосы конусов до вертикальной разметки, не предпринимая никаких действий. Как только доедем до черты, наши руки станут развязанными, мы сможем выполнять какие-либо действия с органами управления. Заштрихованная зона – зона, где могут быть препятствия. Попадание в заштрихованную зону или разворот машины будут считаться провалом. Нам необходимо объехать сектор предполагаемого расположения препятствия и остановиться. Назовём этот тест «тестом на снос».

Итак, первый тест. Набираем 75 км/ч, после черты тормозим, пытаясь объехать крайний левый конус.

Нажатие тормоза до упора привело к возникновению сноса передней оси, автомобиль попал в заштрихованную зону. Если бы там стояло препятствие, произошло бы столкновение. Агрессивное торможение при маневрировании недопустимо. Теперь будем маневрировать без торможения. Как и в предыдущем тесте, набираем скорость 75 км/ч и движемся строго по прямой, после разметки пытаемся выполнить манёвр.

При достижении черты мы отпустили педаль газа и резко повернули руль влево. Автомобиль занесло и почти развернуло. Это объясняется тем, что наш автомобиль обладает избыточной поворачиваемостью. Возвращаемся на исходную позицию и повторяем тест. Теперь работаем рулём более точно и сдержанно.

Мы успешно объехали препятствие, отпустив педаль газа и работая только рулём. После объезда опасной зоны мы затормозили до остановки.

В данном тесте можно выделить геометрические параметры: расстояние от вертикальной разметки до заштрихованной зоны и её протяжённость от центра разгонной полосы.

Для заданных размеров есть максимальная скорость, с которой автомобиль может пройти этот тест. В данном случае получилась скорость 75 км/ч. При большей начальной скорости движения машина неизбежно попадает в заштрихованную зону.

Снос передней оси возникает, как правило, при управлении машинами, обладающими недостаточной поворачиваемостью. Для автомобилей с недостаточной поворачиваемостью скольжение передних колёс – довольно частое явление.

Упражнение 1. Спровоцируйте снос передней оси, заблокировав колёса сильным торможением, двигаясь по кольцу или проходя поворот. Отпустите педаль тормоза и восстановите контроль над машиной.

Упражнение 2. Повторите предыдущее упражнение, но теперь нажимайте педаль тормоза не до конца, немного слабее. Постепенно уменьшая усилие на педали тормоза, найдите оптимальное положение педали, когда сноса передней оси не происходит и сохраняется траектория, но автомобиль как можно быстрее снижает скорость.

Упражнение 3. Спровоцируйте снос передней оси слишком большим поворотом руля. Верните контроль над автомобилем, создав занос задней оси при помощи ручного тормоза.

Упражнение 4 (для заднего привода). Плавно ускоряйтесь на выходе из поворота, чтобы получить скольжение передних колёс. Подавите снос, спровоцировав занос задней оси за счёт мощности двигателя. Это может быть резкое нажатие на педаль газа или раскручивание мотора с последующим бросанием педали сцепления.

Упражнение 5. Расставьте конусы на полигоне, чтобы выполнить тест на снос, описанный в этой главе. Какова максимальная скорость, с которой автомобиль может пройти ваш тест?

Упражнение 6. Двигаясь с постоянной скоростью, поворотом руля найдите положение передних колёс, при котором радиус траектории минимален, но сноса передней оси не происходит.

Упражнение 7. Расставьте конусы на полигоне, имитирующие поворот. Сделайте большое расстояние за конусами, обеспечив безопасный вылет из поворота. Войдите в поворот на скорости, при которой происходит снос передней оси и вылет из поворота. При помощи ранее отработанных приёмов погасите скорость на входе в поворот, чтобы побороть снос передней оси.

Поворачиваемость

Поворачиваемость – одна из важнейших характеристик автомобиля. Поведение машины в большинстве случаев можно описать термином поворачиваемости. Поворачиваемость – это быстрота изменения продольного направления кузова при повороте руля во время движения. Поворачиваемость показывает, как будет вести себя автомобиль во время движения после поворота рулевого колеса.

Поворачиваемость бывает недостаточная, нейтральная и избыточная. Поворачиваемость влияет на поведение автомобиля в повороте и, как следствие, технику прохождения поворота.

Проведём пару тестов. Будем использовать два автомобиля. Первый – это ретроавтомобиль, заднеприводный седан 1970 года выпуска. Как многие автомобили тех годов, он обладает тяговитым и тяжёлым мотором, который расположен спереди. Второй – современный переднеприводный хэтчбек 2011 года выпуска с более лёгким мотором, который тоже расположен под капотом перед передней осью. Впрыск топлива на моторе хэтчбека осуществляется форсунками, управляемыми электронным блоком управления двигателем. Крутящий момент этого мотора ниже и смещен в сторону более высоких оборотов (по сравнению с мотором седана), зато двигатель развивает больше мощности на высоких оборотах.

Тесты будем проводить на одиночном повороте. Будем входить в поворот с завышенной скоростью, при которой машина немного не «вписывается» в поворот.

На входе в поворот отпустим педаль газа и нажмём педаль сцепления, после чего быстро вывернем руль до упора в сторону поворота и будем удерживать руль в вывернутом положении. Когда скорость опустится ниже 10 км/ч, нажмём тормоз и остановимся. Сначала тестируем ретроавтомобиль.

После поворота руля машина не стала двигаться по траектории желаемого радиуса. Передние колёса начали скользить. Виден след шины, оставленный разгруженным в повороте передним колесом. В конечном счете, машина вылетела из поворота. Когда траектория движения спрямляется, возникает снос передней оси и машина не может двигаться по траектории желаемого радиуса, говорят, что автомобиль проявляет недостаточную поворачиваемость. Машина с недостаточной поворачиваемостью при маневрировании склонна к сносу передней оси. При управлении машиной с недостаточной поворачиваемостью кузов неохотно поворачивается вслед за поворотом руля.

Теперь садимся в хэтчбек и повторим тот же эксперимент.

Мы получили траекторию меньшего радиуса. Если сравнить конечные положения кузовов, то кузов седана повернулся на угол меньше, чем кузов хэтчбека.

У современной машины, помимо сноса передней оси, начался занос задней, после чего машина потеряла скорость в заносе и ушла внутрь поворота. Это означает, что поворачиваемость автомобиля – избыточная. Избыточная поворачиваемость сопровождается заносом задней оси. При повороте руля кузов машины с избыточной поворачиваемостью начинает быстро поворачиваться в сторону поворота, и возникает занос задней оси.

Сравним характеристики автомобилей. У ретроседана передняя колея меньше, чем задняя. У хэтчбека наоборот. У седана мотор спереди, как и у хэтчбека, но база длиннее, значит центр масс от задней оси дальше. У автомобилей разные типы кузова – седан и хэтчбек. Таким образом, на поворачиваемость влияют ширины передней и задней колеи, масса и её размещение. Рассмотрим примеры.

У гоночных автомобилей, подготовленных для дрэгрейсинга, передняя колея более узкая, чем задняя, тяжелый мотор – спереди, на большом расстоянии от задней оси. Всё это создаёт желаемую очень низкую поворачиваемость. Кроме того, на передней оси этих монстров – очень лёгкие колёса с малым диаметром по сравнению с задними. Огромная колёсная база позволяет точно корректировать траекторию.

В ралли популярны хэтчбеки с передним и полным приводом. Передняя колея обычно шире задней. Поворачиваемость раллийных машин с такими типами привода зачастую избыточная.

Болиды, подготовленные для овальных гонок – переднемоторные седаны с большой колёсной базой и более узкой, чем задняя, передней колеёй. Их поворачиваемость – недостаточная.

В кольцевых гонках используются машины с разной поворачиваемостью, в зависимости от типа трассы, стиля вождения и предпочтений пилота. Начинающие пилоты, участвующие в кольцевых гонках, обычно предпочитают стабильное и прогнозируемое поведение автомобиля и склонны выбирать недостаточную поворачиваемость. Избыточная поворачиваемость позволяет быстрее входить в повороты, но для управления машиной с избыточной поворачиваемостью требуются навыки вождения пилота и специальные настройки машины.

Подведём итоги наших тестов и рассуждений.

• на автомобиле с недостаточной поворачиваемостью легче вылететь из поворота;

• у хэтчбеков поворачиваемость выше, чем у седанов;

• чем дальше мотор отстоит от задней оси, тем ниже поворачиваемость;

• низкая поворачиваемость в приоритете для дрэга и скоростных гонок, например для овальных;

• большая поворачиваемость хорошо подходит для нескоростных трасс со множеством поворотов.

Настройки, которые приводят к уменьшению поворачиваемости:

• сужение передней колеи и расширение задней колеи;

• увеличение переднего клиренса и уменьшение заднего клиренса;

• увеличение жёсткости пружин передней подвески и уменьшение жёсткости пружин задней подвески;

• увеличение сопротивлений сжатию и отбою передних амортизаторов и уменьшение сопротивлений сжатию и отбою задних амортизаторов;

• увеличение жёсткости переднего стабилизатора поперечной устойчивости и уменьшение жёсткости заднего стабилизатора поперечной устойчивости;

• использование более жестких передних шин и более мягких задних шин;

• увеличение давления в передних шинах и уменьшение давления в задних шинах;

• увеличение развала передних колёс и уменьшение развала задних колёс;

• увеличение схождения передних и задних колёс;

• увеличение аэродинамической прижимной силы задней части машины и уменьшение аэродинамической прижимной силы передней части машины;

• увеличение бокового аэродинамического сопротивления задней части автомобиля и уменьшение бокового аэродинамического сопротивления передней части автомобиля;

• смещение центра массы к передней оси (отдаление центра массы от задней оси);

• уменьшение момента инерции (массы или диаметра) передних колёс и увеличение момента инерции задних колёс.

Противоположные действия приводят к увеличению поворачиваемости.

Влияние аэродинамических элементов на поведение машины сильно зависит от скорости движения. На низких скоростях движения влияние аэродинамики на поведение машины ничтожно мало. Но чем выше скорость, воздушный поток выше, влияние аэродинамики становится существенным.

На практике, как правило, сложно говорить о нейтральной поворачиваемости – этот термин существует в теории и математике. Проведя тесты, можно только сказать, какая поворачиваемость свойственна автомобилю – недостаточная или избыточная и как ярко выражена избыточная поворачиваемость. Точно сказать, какой поворачиваемостью обладает автомобиль, могут только теоретические расчёты (речь идёт о так называемом коэффициенте поворачиваемости), в которых учитывается большое количество величин. Избыток поворачиваемости можно качественно оценить по углу заноса или по расстоянию между следами от разгруженных в повороте колёс передней и задней осей.

Кроме угла заноса, поворачиваемость можно оценить, пройдя следующий тест.

Тест поворачиваемости. Наберите определённую скорость, нажмите педаль сцепления и быстро поверните руль на фиксированный угол. После того, как машина развернётся на 180 градусов, определите расстояние между начальным и конечным положениями машины.

Проведём этот тест на хэтчбеке и померяем расстояние между начальной и конечной траекториями.

В итоге получилось расстояние чуть больше четырёх полос. Чем большее расстояние получится в тесте, следовательно, тем ниже поворачиваемость. После изменения настроек машины (например, жёсткость пружин, стабилизаторов поперечной устойчивости) можно повторить тест и сравнить результаты. Начальная скорость и угол поворота передних колёс должны быть одинаковыми. Поворачиваемость, которую мы определяли способами, описанными в этой главе, так и будем называть поворачиваемостью или поворачиваемостью при движении накатом.

В тестах мы выворачивали руль до упора (угол поворота колёс около 40 градусов), скользили передние колёса. Если поворачивать передние колёса на меньший фиксированный угол (10—15 градусов), угол заноса (поворачиваемость) получится выше, поскольку нагрузка на передние шины будет меньше.

При помощи органов управления можно увеличить или уменьшить поворачиваемость. Например, если сильно нажать на педаль газа на заднеприводном автомобиле во время движения в повороте, то заднюю ось может с легкостью занести. То есть нажатие педали газа на заднеприводном автомобиле не только приводит к ускорению, но и увеличивает поворачиваемость. На переднеприводной машине, наоборот, нажатие на педаль газа заставляет автомобиль выпрямить траекторию – это эффект уменьшения поворачиваемости. Избыточную поворачиваемость можно создать при помощи ручного тормоза: часто можно видеть, как пилоты в раллийных гонках входят в шпильки с заносом задней оси, заблокировав задние колёса.

Созданная при помощи органов управления поворачиваемость будет «прибавляться» к поворачиваемости автомобиля. Скажем, если автомобиль обладает очень низкой поворачиваемостью, отправить его в занос за счёт тяги на задней оси будет сложнее, чем автомобиль с избыточной поворачиваемостью.

Упражнение. Попробуйте определить поворачиваемость вашего автомобиля. Для этой цели можно расставить конусы на полигоне, имитирующие поворот и провести тест. Не забывайте о безопасности: машина может проявить очень низкую поворачиваемость, либо её может занести и развернуть, поэтому места на полигоне должно быть достаточно.

Будьте осторожны! Неправильный «тюнинг» автомобиля (это могут быть параметры подвески, колея, дорожный просвет) может сделать ваш автомобиль небезопасным. Заводы-изготовители проектируют легковые машины так, чтобы они были устойчивыми и не переворачивались при резком маневрировании. При возникновении риска опрокидывания в повороте необходимо повернуть руль против направления поворота, чтобы вернуть автомобиль на четыре колеса.

Стоит отметить, что электронные системы управления приводом, электронное управление распределением крутящего момента на колёсах, динамические электронные системы стабилизации движения могут искажать воспринимаемую поворачиваемость автомобиля.