Глава 2. Траектория в поворотах

 

Трассы, на которых происходят сражения Формулы 1, состоят из серий поворотов, разделенных прямыми отрезками различной длины. Стремясь пройти круг за минимально возможное время, гонщик должен прежде всего обратить внимание на то, как он проходит повороты — каждая ошибка в повороте приводит к потере времени на круге.

Траектория — это воображаемая линия, вдоль которой движется автомобиль. Чем больше радиус траектории (другими словами, чем больше она спрямлена), тем меньше потеря в скорости при преодолении поворота. Значит, для каждого поворота важно найти соответствующую идеальную траекторию. Она всегда одна и позволяет «скруглить» поворот. Например, вместо того, чтобы преодолевать 90-градусный поворот вдоль его границы, можно срезать его и таким образом обеспечить больший радиус траектории, а значит и большую скорость на выходе. В этом примере мы сразу знакомимся еще с одним фундаментальным принципом: нужно испотльзовать всю ширину трассы. И даже немного больше, если говорить о шпильках и особенно о шиканах. Еще раз: срезать поворот означает найти траекторию с максимально возможным радиусом (он будет больше, чем реальный радиус обсуждаемого поворота).

На этой фотографии болид находится в апексе поворота: еще несколько сантиметров, и внутреннее левое колесо (оно нагружено меньше чем внешнее) немного заедет на поребрик. Траектория выбирается так, чтобы максимально спрямить поворот и пройти его с максимальной скоростью. Иногда — из-за траффика на трассе —бывает сложно ехать по идеальной траектории.

 

На траектории в повороте есть три важные точки. Во-первых, это точка входа в поворот (другими словами, начало поворота, или конец прямого участка). Во-вторых, это апекс поворота, в котором автомобиль касается внутреннего поребрика; в этой точке скорость машины минимальна. В-третьих, это выход из поворота: здесь автомобиль снова возвращается к прямолинейному движению — или переходит к следующему повороту. В последнем случае, очевидно, выход из поворота перекрывается со входом в последующий.

Резюмируя, можно сказать что при прохождении поворота нужно сначала переместиться к внешнему краю трассы, затем (в повороте) к внутреннему, и, наконец, на выходе — снова к внешнему. При этом нужно использовать всю ширину трассы и, возможно, даже наезжать на поребрик. В современной Формуле 1 наезда на поребрики стоит избегать: сейчас машины практически «облизывают» полотно трассы, чтобы максимизировать граунд-эффект. Искры, которые автомобили оставляют за собой вслед, можно заметить чаще чем несколько лет назад. Сейчас контакт машины с дорогой обеспечивают не только шины, но и нижняя поверхность болида, а наезд на поребрик может кроме того привести к механическому повреждению. Такой риск редко бывает оправдан.

Идеальная траектория в 90-градусном повороте представляет собой в теории кривую с максимально возможным радиусом, и эта кривая соединяет три базовые точки поворота с одинаковым и неизменным радиусом.

Проходя поворот по этой траектории, нужно различать фазы поворота, соответствующие упоминавшимся базовым точкам. Это очень важное разграничение, которое позволит приступить к более глубокому анализу машины и пилотажа. Таким путем находятся и последовательно устраняются недочеты.

На этом снимке заднее колесо в апексе поворота, а переднее только что миновало его. В этот момент начинается фаза разгона. Фотография сделана в Бельгии, в Spa-Francorchamps – это быстрая трасса, включающая в себя и медленные повороты, как эта шпилька La Source.

 

Траектория с постоянным радиусом — не всегда самое эффективное решение. Она, безусловно, подходит для быстрых поворотов, когда на выходе машина не может эффективно ускоряться (скорость и так высокая). Однако, если речь идет о медленном или среднескоростном повороте, особенно в том случае когда после него следует длинная прямая, траекторию нужно изменить с тем, чтобы позволить автомобилю разгоняться раньше. Апекс тогда не будет совпадать с геометрическим центром поворота, а будет сдвинут по траектории вперед. Фаза собственно поворота, таким образом, переместится вперед по сравнению с траекториией постоянного радиуса; это позволит раньше нажать на газ.

Торможение в этом случае будет позже, на фазе входа в поворот радиус траектории будет меньше, а фаза выхода — разгон — будет иметь переменный радиус и будет длиннее, чем в случае с траекторией постоянного радиуса. Наибольшее преимущество траектория с поздним апексом дает в шпильках: время, потерянное в первых двух фазах поворота, значительно меньше чем выйгрыш от более раннего разгона (отсюда появилось старое клише «чтобы выйти быстрее, нужно войти медленнее»). Сдвиг реального апекса относительно геометрического (относительно центра поворота) зависит от радиуса поворота. В шпильке он составит около 10% длины внутреннего поребрика, а вболее длинном повороте до 20—25%.

Монте-Карло. Одна из классических шпилек Формулы-1 находится напротив отеля Loews. 1) Айртон Сенна входит в поворот после предшествующей прямой; 2) Он целится в апекс поворота, заужая траекторию к поребрику; 3) Здесь пилот начинает разгон; 4) По мере выхода на последующий прямой отрезок разгон становится более агрессивным.

 

Все вышесказанное остается верным и для серий поворотов (например, для шикан; это могут быть любые два близких поворота, не разделенные прямой и зависящие друг от друга). Появляется, однако, новое правило: приоритет имеет последний поворот из серии. Поскольку выигрыш по времени связан со скоростью выхода из поворота и с длиной последующей прямой, мы должны жертвовать первым поворотом ради последнего. Например, в случае с шиканой, после которой идет длинная прямая (примером может служить первая шикана в Монце), необходимо пожертвовать выходом из первого поворота шиканы для того, чтобы подготовить вход во второй. Мы теряем какое-то время в этот момент; обгонять там все равно нельзя, зато скорость выхода из второго поворота будет выше, а это важнее всего.

В обратной ситуации, когда серии поворотов предшествует длинная прямая, жертвовать первым поворотом нельзя — из-за большой скорости на прямой потеря времени из-за этого будет слишком велика. Нужно тормозить как можно позднее и входить в первый поворот по траектории с максимальным взможным радиусом (т.е. не сдвигая апекс вперед).

На иллюстрации видна разница между вождением автомобиля на гражданской дороге и на гоночной трассе. Пилот срезает поворот, чтобы пройти его на максимально возможной скорости.

Пилот должен научиться делить каждый поворот на три фазы: вход, среднюю часть и выход. На рисунке слева показана траектория с постоянным радиусом, а на рисунке справа – траектория с поздним апексом. Средняя часть поворота в последнем случае сдвинута назад; это позволяет раньше начать разгон, так как траектория на выходе из поворота получается спрямленной. Машина, таким образом, будет быстрее уже при выходе на прямую.

На этих иллюстрациях показана траектория с максимальным постоянным радиусом (слева) и траектория с поздним апексом (справа).Траектория с поздним апексом выигрышна в среднескоростных и медленных поворотах, а особенно в шпильках. Это не так в быстрых поворотах, где на выходе не требуется значительного ускорения: в них выгодна траектория с постоянным радиусом, поскольку потеря времени на входе в поворот (из-за меньшего радиуса поворота в этой фазе) не компенсируется выйгрышем за счет разгона по траектории большего радиуса.

В прошлом, когда многие трассы располагались на аэродромах и было мало постоянных автодромов, часто встречалась ситуация, изображенная на рисунке. Прямая, подводящая к повороту, заметно уже чем прямая, следующая за ним. В этом случае следует использовать траекторию с ранним апексом для того, чтобы использовать всю ширину трассы на выходе и набрать максимальную скорость при разгоне. Справа -- противоположный случай: прямая перед поворотом шире, чем после него. Тут пилоту нужно сдвинуть точку входа в поворот вперед для того, чтобы не вылететь с трассы на выходе. Эта ситуация напоминает другую возможность – поворот с уменьшающимся радиусом.

Слева: траектория с поздним апексом (со сдвинутой назад средней фазой поворота) оптимальна для 180-градусных поворотов.

Справа: картинка иллюстрирует ситуацию, которая часто встречается в современной Формуле-1 – примером может служить Parabolica в Монце. Здесь реальный апекс – раньше, чем геометрический, поскольку прямая на выходе из поворота значительно шире, чем на входе. Похожая траектория может быть использована в тех случаях, когда на выходе из поворота можно ехать достаточно широко.

Часто бывает, что два поворота соединены коротким прямым отрезком. Чтобы не потерять скорость в поворотах, пилот должен проходить эту связку так, как будто она является одним целым: руль нужно повернуть один раз на входе и сделать из двух поворотов один. Иногда наиболее естественным решением может быть такое, при котором на прямом участке даже не будет использоваться вся ширина трассы.

Иногда в том случае, когда два поворота соединены коротким прямым отрезком, может оказаться выгодным не касаться апекса первого из поворотов, оставив между ним и траекторией автомобиля некоторое пространство, а вместо этого лучше подготовить вход во второй поворот. Эта техника полезна и в широком повороте, который сужается к апексу: касаясь поребрика позже, мы можем дольше сохранять скорость машины.

Обычный способ прохождения поворота предусматривает однократное касание апекса на небольшое мгоновение. Иногда, однако, бывет необходимо дольше оставаться внутри поворота, следуя вдоль поребрика – это происходит в том случае, если геометрия поворота не позволяет найти апекс, после которого можно было бы «распустить» автомобиль, нажав газ и распрямив траекторию. Для правильного исполнения этой техники пилот должен рано «нырнуть» в поворот и начать смещаться к внешнему краю трассы только тогда, когда поворот почти закончен.

Это поворот с переменным радиусом: он раскрывается после апекса. Это удобно для пилота, поскольку естественная траектория фактически следует за поворотом. В этом случае можно использовать ранний апекс и далее сконцентрироваться на том, чтобы максимально жестко разгоняться на выходе.

Здесь поворот, наоборот, заужается: выгодно дольше оставаться на широкой траектории при входе в поворот и использовать поздний апекс. Если повороту предшествует длинная прямая, стоит затянуть момент торможения, чтобы извлечь выгоду из тех мгновений, когда машина движется с максимальной скоростью.

На современных трассах Формулы-1 часто встречаются повороты, не разделенный никакими прямыми участками. Идея при прохождении шиканы состоит в том, чтобы пожертвовать первым поворотом ради последнего. Пилот, едущий по траектории, которая обозначена сплошной линией, едет шире на входе в первый поворот и уже на выходе из него, что позволяет ему рано начать разгон во втором повороте. Пилот, едущий по пунктирной траектории, вынужден задерживать момент начала разгона.

Рисунок иллюстрирует принципы, описанные ранее. Траектория выбрана так, чтобы обеспечить наилучший выход из второй шпильки. Это означает, что вход в первый поворот должен быть широким для того, чтобы заготовить вход во второй поворот. Несмотря на то, что пилот при этом жертвует первым поворотм связки и проходит его дольше, чем мог бы, его позиция перед следующим поворотом позволяет начать раньше и жестче разгоняться, выходя на прямую с большей скоростью. Медленно на входе, зато быстро на выходе.

Это шикана, выход из которой приоритетен, поскольку является быстрым поворотом. Как обычно, пилот жертвует правым поворотом на входе в связку, поздно касаясь поребрика.

Здесь же, наоборот, нужно отдать приоритет входу в шикану, поскольку второй поворот связки заметно медленнее. Пилоту нужно ехать практически по прямой вплоть до апекса второго поворота, сохраняя скорость так долго, как это возможно. Тормозить нужно непосредственно перед вторым поворотом, который придется проезжать по менее выгодной траектории.

Это шикана, которая идет после длинной прямой. Выбор траектории определяется длинами соответствующих прямых (до и после шиканы). Пилот должен найти компромисс, максимально поздно отпуская газ и переходя к торможению. Из-за этого к левому повороту он подъедет внутри и на выходе будет вынужден ждать, пока машина повернет достаточно, прежде чем начать разгон. Это оправдано, если после связки нет длинного прямого отрезка.

Шиканы – вот где решается судьба гонки. Они были созданы, чтобы уменьшить скорости, которых достигают болиды Формулы-1, и требуют эффективного торможения на входе и жесткого разгона на выходе. Фотография сделана в первой шикане Монцы