Теория большого взрыва

Вселенная родилась в одном гигантском взрыве. Бог (законы природы, космический суперразум, зеленые человечки – ненужное зачеркнуть) дал импульс громадной свече зажигания, и в котле по имени Вселенная шарахнуло. Огромные массы космической дряни, состоящей из пыли и водорода, разлетелись на миллионы световых лет и слиплись в планеты и звезды. Словом, «Большой взрыв» («БВ») породил все то, что нас окружает, включая нас самих.. Такова одна из теорий сотворения мира.

Но самое поразительное, что в технологиях мотогонок «Большой взрыв» (только поменьше) действительно произвел колоссальную революцию, плоды которой мы видим в MotoGP и Британском Superbike (BSB).

Издавна (чуть позже момента, когда Господь сотворил мотогонки и увидел, что это обалдеть как здорово) перед инженерами и механиками предстояла задача чуть полегче, чем доказательство теоремы Ферма.

Получать большие абсолютные значения мощности все уже умели, но вот сделать образовавшуюся мощь подвластной, эффективно управляемой для пилотов – это оказалось архисложно. Дело в том, что с повышением мощности моторов пилотов замучали пробуксовки колес на асфальте треков (особенно при выходе из поворотов) и их следствие – ускоренный износ резины. А данные телеметрии вовсе портили настроение в «конюшнях»: поскольку сверхсильные моторы легко срывали задние колеса в пробуксовку, многие пилоты попросту не открывали газ на полную порой ни разу за гонку! Не из животного страха за собственную шкуру – из боязни дотла сжечь резину на полпути до финиша.

Однако не все мотоциклы были в одинаковой мере подвержены этой «беде от прогресса». Больше других проскальзывали колеса аппаратов с рядными «четверками», меньше – с V-образными двигателями. По этой причине многие команды-участницы MotoGP и остановили свой выбор на V-образной схеме моторов. Однако не все поголовно, и вот почему. Хотя V-двигатель позволял пораньше, чем «рядник», открывать газ, он содержал и существенные недостатки. Во-первых, такой мотор существенно длиннее «рядника», что влечет и удлинение базы (а значит, мотоцикл теряет проворность в поворотах). Во-вторых, стоимость V-образных существенно выше рядной альтернативы (для бюджета команды это немаловажный фактор). В-третьих, выше и стоимость обслуживания V-образных моторов. Похоже, эти факторы и сохранили жизнь рядным движкамѕ Так-то оно так, но пробуксовки не исчезли. Пытливые умы в 90-х выдвинули предположение: почему бы не попытаться совместить в одном моторе преимущества «рядников» и V-образных?

В то время все вслепую принимали факт, но никто толком не мог объяснить, почему V-образные двигатели позволяли пилотам чуть раньше и чуть больше «открывать» газ при выходе из поворотов. Данные телеметрии и расчеты помогли кое-что прояснитьѕ Попробуем и мы с вами смоделировать типичную гоночную ситуацию – выход из медленной «шпильки» на «литровом» спортбайке с рядной «четверкой».

Первая передача, на тахометре – 10 000 оборотов. Общее передаточное число (первичная передача + первая передача КП + главная цепная передача) при этом приблизительно равно 10, иначе говоря, на каждые десять оборотов коленвала приходится один оборот заднего колеса. В 4-тактном двигателе полный рабочий цикл соответствует 720 градусам, т.е. двум оборотам коленвала. Значит, за 10 оборотов коленвала в одном цилиндре произойдет пять взрывов. Умножаем на четыре цилиндра – получаем 20 взрывов на каждый оборот заднего колеса.

Длина окружности заднего колеса приблизительно равна двум метрам. Значит, на каждый взрыв приходится десять сантиметров поверхности покрышки – как раз длина среднего пятна контакта. В случае с двигателем с равными интервалами между взрывами (классическая рядная «четверка») получается, что во время пробуксовки каждый последующий взрыв происходит как раз тогда, когда новая порция резины готовится сменить проскользнувшее пятно контакта – и не позволяет покрышке вновь обрести сцепление с асфальтом. Понятно, что с ростом оборотов ситуация только ухудшится.

Совсем другое дело – V-образные двигатели. В случае с двигателем V-4 с углом развала цилиндров 90 градусов (например, Ducati Desmosedici) количество взрывов на оборот заднего колеса останется тем же (20), но на длину первого (условно) пятна контакта приходится два взрыва. А вот на протяжении последующего пятна контакта взрывов не будет вообще! За время этого затишья у резины гораздо больше шансов возобновить надежное сцепление с асфальтом – что и позволяет гонщикам более щедро «открывать газ» при выходе из поворотов. Именно этот двойной взрыв и назвали – «Большой».

Для тех, кому лениво погружаться в премудрости «БВ», его суть проще понять, если представить себе работу ABS – антиблокировочной системы торможения. Чтобы предотвратить блокировку (читай – пробуксовку) колес при энергичном торможении, тормозное усилие подается короткими, частыми импульсами, а в промежутках между ними колеса и получают шанс вновь обрести только что утраченное сцепление с покрытием. Технология «БВ» – суть система ABS, только наоборот – то есть уменьшает пробуксовку не при торможении, а при ускорении.

Гонщики при выходе из поворотов должны балансировать мощностью двигателя в узком, как лезвие бритвы, диапазоне. Если мощность снизится, гонщик потеряет время, а возрастет – может возникнуть неконтролируемый снос заднего колеса, который в лучшем случае опять-таки приведет к потере времени, в худшем – к падению. Мощность от двигателя передается на заднее колесо не сплошным потоком, а импульсами. Если они слишком частые, то будут препятствовать резине сохранять контакт с дорогой. Если же «раздвинуть» эти импульсы во времени так, чтобы между ними образовались паузы, то у задней покрышки появятся шансы восстановить надежное сцепление – и гонщику проще поддерживать оптимальную мощность.

Какой же промежуток между двумя взрывами оптимальный – с точки зрения силы сцепления задней покрышки с дорогой? Это и есть самый большой секрет технологии «БВ». До сих пор никому точно не известно, каковы паузы между взрывами в Yamaha M1 или Kawasaki ZX-RR. Но вот что самое интригующее: даже в мотоциклах с V-образными двигателями, если верить слухам в паддоках, угол между взрывами не обязательно равен углу развала цилиндров. Специалисты считают, что в моторе Honda RC211V между «Большими взрывами» вероятны такие диапазоны углов:

75,5-284,5 градусов и 104,5-331 градус. В Yamaha M1 называют: 180-540, 105-255, 255-465, 90-270 и 270-450 градусов. Угол между взрывами внутри пары, образующей «БВ», скорее всего, в районе 10 градусов. Однако, повторю, все это только догадки.

Разобравшись с «теорией гоночного мироздания», давайте выясним, как можно организовать «Большой взрыв» в соответствии с техническими нормами MotoGP. Самый простой способ – использовать V-образные двигатели. Так сделали Honda, Suzuki и Ducati. Но, как я уже отметил, этот путь не лишен недостатков. Другой способ – заставить рядную «четверку» работать, как V-образную. Его взяли на вооружение Yamaha и Kawasaki. Чтобы добиться эффекта «БВ» в рядном двигателе, конструкторам пришлось кардинально модифицировать коленвалы – благо, технормами MotoGP это разрешено. А если в двух словах, то коленвал «рядника» практически превратили в V-образный (за исключением того, что каждый шатун располагается все также на отдельной шейке, а не попарно, как в V-4, и подшипников не три, а пять) и установили в старый картер с рядным расположением цилиндров. Появившиеся вибрации погасили балансирным валом. Такой двигатель очень легко распознать по характерному звуку: он не воет, как классические рядные «четверки», а ворчит, почти как V-4. Слышал, за этот звук в паддоках его и назвали «Growler» – «Ворчун».

Автор: Антон Барсуков Мото №1 2006
Источник: moto.zr.ru – Журнал «Мото»

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *