Меню сайта
Поиск по сайту
Номера журнала
Рубрики журнала
Фотоальбомы
Разное
Пользователи
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Яндекс.Метрика

Индекс цитирования.
Главная » Статьи » Номера журнала » №8 (03.1999)

Научить подвеску думать

Научить подвеску думать

 

«Да, да, не удивляйтесь. Именно в этом - ключевой элемент конструкции автомобиля Гран При», - глаза Росса Брауна весело сверкнули из-под очков. В нынешней Формуле-1 к мнению этого человека прислушиваются все. Слава создателя чемпионских Benetton 1994 и 1995 годов уже затмила кумиров 80-х - Джона Барнарда и Гордона Марри. Но что же имеет в виду технический директор Ferrari? Мотор? Аэродинамику?

Вовсе нет. Мистер Браун говорил о подвеске. А его коллега Фрэнк Дерни, работавший в Williams, Lotus, Ligier,  Arrows, добавил: «Именно совершенствуя работу подвески, мы заставляем машину бежать быстрее». Но конструкторы Формулы-1 думали так далеко не всегда.

Примат силы

А зачем вообще гоночному автомобилю подвеска? Ведь это же не лимузин! А если взять - и совсем отказаться от комфорта? Увы, не все так просто. Даже если оставить в стороне утомляемость пилота (представьте, каково это - 300 км мчаться за рулем жуткого костотряса!), забыть о вибрации, которая может сломать раму, двигатель, коробку передач, никуда не уйти от того, что и по относительно ровной дороге машина будет скакать, как горный козел. А для гоночного автомобиля крайне важен постоянный контакт колес с поверхностью. Тогда сила тяги будет действовать непрерывно, без пробуксовки, управляемые колеса точнее пошлют автомобиль в поворот, тормоза станут эффективней.

Итак, подвеска необходима. Мало того, она должна быть по возможности мягкой, чтобы колесо как бы «облизывало» препятствия, а не подскакивало на них. Для этого нужно в первую очередь сделать детали подвески как можно легче, снизив массу неподрессоренных частей. Решением стала независимая подвеска колес. Как ее себе представляли конструкторы Ф-1, можно видеть на примере Alfa Romeo 158. Передние колеса первой чемпионки мира подвешивались на поперечной листовой рессоре и двух парах коротких параллельных продольных рычагов.

Рессора и длинные одинарные продольные рычаги (наряду с фрикционными и гидравлическими амортизаторами) применялись и сзади, фиксируя колеса в продольном и вертикальном положении. В поперечном же их удерживали так называемые качающиеся полуоси. Дифференциал с главной передачей жестко крепили к раме, а колеса вращали две полуоси, снабженные карданными шарнирами.

Но у такой схемы есть существенный недостаток - лишь на идеально ровной поверхности колесо перпендикулярно дороге, а значит, только в этом случае пятно контакта шины с асфальтом максимально. На реальной же трассе ширина колеи постоянно меняется, управляемость машины оставляет желать много лучшего. Тем не менее непобедимый Mercedes-Benz W196 оснастили в 1954 году именно такой системой. Как видим, совершенство подвески интересовало конструкторов Формулы-1 отнюдь не в первую очередь. Мощный мотор искупал все недостатки.

Но уже тогда качающиеся полуоси представлялись вчерашним днем. Ибо еще Auto Union модели D 1938 года получил заднюю ось типа de Dion, представлявшую собой компромисс между независимой и зависимой подвесками. Картер дифференциала по-прежнему жестко крепился к раме, поперечные карданные валы передавали вращение колесам, но те были связаны трубчатой осью изогнутой формы, которая фиксировала их перемещение в поперечном направлении. Устраняя недостатки качающихся полуосей, зависимый, по сути, de Dion позволял намного снизить массу неподрессоренных частей и тем самым сохранить преимущества независимой подвески. Такой осью оснащались все чемпионские машины Ф-1 вплоть до 1959 года, когда de Dion окончательно сошел со сцены. Однако даже 17 лет спустя Ferrari продолжала эксперименты с такой системой. Но к тому времени в гонках Гран При уже безраздельно царили поперечные треугольные рычаги.

Да здравствует «куриная косточка»!

Если вы любитель полакомиться курятиной, то наверняка обращали внимание на необычную, похожую на маленькую двузубую вилку, косточку-дужку. Англичане называют ее «уишбоун», «косточка-исполняй желание»: есть такая детская игра - двое тянут дужку к себе, у кого останется в руке меньший конец, тот выполняет желание выигравшего. Автомобильные инженеры назвали «уишбоуном» поперечный рычаг независимой подвески колес, выполненный в форме треугольника. Основание его шарнирно крепилось к раме, а вершина - к ступице колеса.

Впервые в Ф-1 «куриные косточки» появились в передней подвеске Talbot Lago Т26С и Maserati 4CLT/48 в 1948 году. Но если у «француженки» - лишь в качестве нижних рычагов (сверху колеса подвешивались на поперечной рессоре), то у «итальянки» и верхние рычаги были треугольными. Мало того, их выполнили с внутренним плечом (как говорят, «рокерного типа»), которое действовало на спиральные пружины и амортизаторы, установленные внутри кузова. Это может показаться невероятным, но полвека спустя подвеска всех автомобилей Формулы-1 построена почти по такой же схеме!

Впервые треугольные рычаги заявили о себе во весь голос в 1959 году, когда чемпионом мира стал Джек Брэбэм. Именно настойчивость австралийца сломила упрямство Чарльза Купера, любимой схемой которого были треугольники снизу и поперечные рессоры сверху. Брэбэм уговорил упрямца заменить на Cooper Т51 рессору спиральными пружинами и верхними рычагами. Через год модель Т53 получила и заднюю подвеску на изящных «куриных косточках» и спиральных пружинах. «Потрясающе! - восторгался Брюс Мак-Ларен летом 1960 года. - Представляете, в повороте внутреннее переднее колесо совершенно не вывешивается!»

Итак, идеальная схема была найдена. Впрочем, сами конструкторы об этом пока не подозревали. Они решительно взялись за совершенствование подвески. Пружины пытались заменить торсионами и резиновыми блоками, экспериментировали с гидравлическими и масляно-пневматическими амортизаторами, изменяли длины и расположение рычагов. А потом Колин Чепмен вспомнил итальянскую новинку 13-летней давности и Lotus 21 1961 года стал сенсацией: «рокерные рычаги» приводили в действие пружины и амортизаторы, спрятанные внутри кузова. Это заметно снижало аэродинамическое сопротивление.

Но вот что любопытно, с тех пор как вместо «рокерного рычага» стали применять толкающую (или тянущую) штангу, в геометрии подвески больше уже ничего не менялось. В начале 90-х Фрэнк Дерни даже обронил: «Я в общем-то никогда не находил, чтобы геометрия играла сколько-нибудь важную роль».

Но четверть века назад предшественники Фрэнка об этом еще не знали. И продолжали экспериментировать, применяя самые головоломные схемы расположения рычагов. Продолжалось это до тех пор, пока в 1978 году Чепмен не удивил мир загадочным словом «граунд-эффект».

Его величество клиренс

«Автомобиль-крыло» Lotus 79 вызвал всеобщее восхищение. Однако выяснилось, что для создания «граунд-эффекта», присасывающего автомобиль к дороге, жизненно необходим постоянный клиренс, то есть расстояние от днища машины до поверхности трассы. В идеале автомобиль должен все время быть параллелен дороге. А ведь при прохождении поворотов машина неизбежно кренится. Как же быть?

Ответ, казалось, был предельно ясен - сделать подвеску максимально жесткой. Но оснащенный такими сверхжесткими пружинами Lotus 80 в 1979 году чуть ли не в буквальном смысле «вытряс душу» из чемпиона мира Марио Андретти, став одной из самых неудачных машин в истории команды. Однако Колин Чепмен не сдался, и в марте 1981 года в Лонг-Бич появился необыкновенный Lotus 88.

Проблема была в том, чтобы набегающий поток воздуха прижимал к асфальту именно колеса. А если прямо к ним жестко прикрепить весь кузов автомобиля, сделанный в виде большого антикрыла? А несущий монокок с двигателем и коробкой передач подвесить к нему. Получится, как бы ни кренился в поворотах автомобиль, его кузов останется параллелен дороге! Увы, соперники подали протест, и чепменовский шедевр оказался вне закона.

А в это же самое время другой конструктор Ф-1 откровенно смеялся над всеми запретами FIA. В 1981 году чиновники попытались нейтрализовать «граунд-эффект», введя минимальный дорожный просвет в 6 см. Но Гордон Марри разработал гидропневматическую «Систему изменения высоты подвески», которая опускала кузов Brabham ВТ49С во время движения и поднимала его на нужную высоту при прохождении техосмотра. Так Нельсон Пике получил свое первое чемпионское звание.

Подвеска учится думать

Вероятно и хитроумная выдумка Марри, и тот факт, что еще в 50-е годы BRM пыталась приспособить для Ф-1 гидропневматическую подвеску, использовавшуюся на легковых машинах Citroen, послужили толчком для неуемной фантазии Чепмена. После FIAско с Lotus 88 англичанин ломал голову, как сделать подвеску в пределах очень короткого хода колеса (около 25 мм!) одновременно сверхжесткой, чтобы устранить крены в поворотах, и очень мягкой, чтобы исключить подпрыгивание кузова на неровностях. На помощь пришла электроника.

Данные от датчиков продольных и боковых ускорений и вертикальных нагрузок поступали в бортовой компьютер, и тот выдавал команды гидросистеме: давление жидкости в определенном амортизаторе повышалось, жесткость его увеличивалась, крен выправлялся. В случае наезда на неровность давление, наоборот, падало, амортизатор позволял колесу мягко подниматься, клиренс опять-таки сохранился постоянным. Впрочем, на бумаге все выглядит легко. Вот что говорил тогда главный конструктор Lotus Питер Райт: «Чертовски трудно оказалось научить электронные мозги распознавать нагрузку и приказывать исполнительному механизму компенсировать ее оптимальным образом в широчайшем диапазоне - от пикового удара на полной скорости, скажем, в две с четвертью тонны, до легкого «постукивания» в полкило».

Работа продолжалась полтора года, и в марте 1983-го в Рио и Лонг-Бич стартовал Lotus 92 с «Активной подвеской». Система оказалась тяжелой, несовершенной и ненадежной, Найджел Мэнселл не смог подняться выше 12-го места. Тем не менее «компьютерная подвеска» работала! Прошло четыре года, прежде чем электронные мозги как следует научились управлять жесткостью амортизаторов «формулы». В 1987 году Айртон Сенна выиграл Гран При Монако и Детройта (самые неровные трассы в календаре Ф-1) на Lotus 99Т с системой, которая несла торговое обозначение Active Mark III. Однако в Монце бразильца опередил Пике на Williams FW11B, оснащенном собственной, «реактивной» - так назвали ее в Дидкоте в противовес активной «лотусовской» - подвеской.

Active весил 10-12 кг, а привод гидронасоса отбирал у двигателя несколько «лошадок» мощности и расходовал драгоценные литры топлива. «Реактивная» же система Williams была легче и отбирала у мотора на 5 л.с. меньше, чем конструкция-конкурент. И хотя Lotus 99Т позволял достичь невиданного доселе в Формуле-1 уровня комфорта - Айртон Сенна говорил, что машина идет как по маслу - и соответственно снижал утомляемость пилота, чемпионскую гонку он проиграл.

Что неудивительно. Ведь «активная подвеска» создавалась не в последнюю очередь по заказу руководства General Motors, которому тогда принадлежала фирма. Поэтому приоритетом конструкторов оставалась комфортабельность езды. А специалисты Williams хотели добиться лишь одного - постоянного дорожного просвета.

И преуспели. После победы в Монце технический директор Williams Патрик Хед заметил: «Нам еще предстоит огромный воз работы...» Действительно, на доводку ушло несколько лет. Зато в 1992 году, когда Мэнселл и Риккардо Патрезе доминировали на трассах Ф-1, секрет их успеха заключался именно в доведенной до совершенства «Реактивной подвеске».

Она мыслит - следовательно, она существует!

Любое значительное изменение технических требований почти наверняка дарит подавляющее преимущество одной из команд - той, которая первая научилась максимально эффективно использовать новые правила. В 1994 году такой командой оказался Benetton. Вот как комментировал тогда феноменальные успехи Михаэля Шумахера Росс Браун: «Очень многие вдруг обнаружили, как трудно перестроиться с активной подвески на пассивную. Ведь при очень стабильном положении автомобиля на трассе, которое обеспечивала электроника, вам не приходилось думать, каких невероятных ухищрений стоит поддерживать баланс между аэродинамической эффективностью и постоянно изменяющимся положением днища автомобиля. Теперь все это предстоит вспоминать заново».

И вновь конструкторская мысль заработала в полную силу. Джон Бернард на Ferrari 412Т1 в 1994 году решил крепить треугольники рычагов не на шарнирах, а жестко к кузову. Гари Андерсон еще в 1991-м (тем, кому не по карману были расходы на активную подвеску, приходилось активнее шевелить мозгами!) оснастил Jordan верхними рычагами и толкающими штангами из углепластикового композита. Но наиболее бурно работала фантазия у технического директора Tyrrell Харви Постлтуэйта.

В 1990 г. он предложил оснастить переднюю подвеску вместо двух амортизаторов... одним. Идея была в том, чтобы при очень жесткой подвеске свести к минимуму взаимодействие колес. Но в полной мере цели достичь не удалось, и через пять лет Постлтуэйт предложил концепцию Hydrolink, стремясь разделить вертикальные нагрузки, действующие на подвеску при наезде на препятствие, от боковых - при крене на поворотах.

К сожалению, постоянная нехватка средств у Кена Тиррелла не позволила довести конструкцию до ума. А соперники тем временем нашли более простой способ добиться той же цели - теперь в передней подвеске используют не два, а... три амортизатора. Правый и левый работают при боковых кренах, а средний гасит колебания кузова при наездах на неровности трассы.

Как видим, инженерам удалось на первый взгляд невероятное - научить «железо» даже без компьютерных мозгов различать разные виды нагрузок. Стоит ли теперь удивляться словам мистера Брауна об исключительной важности работы подвески в нынешней Формуле-1? Так что, воздавая должное мастерству Шумахера, Хилла, Хаккинена и других замечательных мастеров, не будем забывать о тех, кто в тиши конструкторских бюро создает автомобили, без которых ни один, даже сверхталантливый, пилот не доберется до финиша.

Александр Мельник


Категория: №8 (03.1999) | Добавил: LiRiK3t (16.04.2012)
Просмотров: 2352 | Теги: №8 (03.1999), техника
^Наверх
вход выход Created by LiRiK3t