Как деградация шин влияет на стратегию гонки: Стратегии, факторы и методы
Шины - это единственный контакт между гоночным автомобилем и трассой, поэтому они являются самой важной частью любого гоночного автомобиля. Неважно, насколько мощным является двигатель или сколько прижимной силы создает аэродинамический пакет; если эти нагрузки не могут эффективно передаваться через шины, создавая сцепление с дорогой, автомобиль не будет ехать быстрее.
Введение в деградацию шин в гоночной стратегии
К сожалению, со временем способность шин обеспечивать сцепление с дорогой снижается. Такое ухудшение характеристик шин означает, что они служат не так долго, что приводит к снижению времени прохождения круга и сокращению продолжительности старта. Поэтому деградация шин в автоспорте может существенно повлиять на стратегию гонки, и именно поэтому команды и гонщики прилагают столько усилий, чтобы понять, предсказать и управлять шинами.
Понимание поведения шин и сцепления с дорогой
Как ведет себя резина на трассе
Чтобы понять, что такое шины, нужно сначала разобраться, как ведет себя резина. Резина вязкоупругая, а это значит, что после деформации она не сразу возвращается в исходную форму. Во время этой задержки происходит поглощение энергии и ее преобразование в тепло. Общее количество поглощенной энергии зависит от количества деформаций резины и ее температуры. Например, если резина холодная или возбуждается слишком высокой частотой, она становится твердой и хрупкой. В то время как при нагревании или медленном скольжении резина становится упругой и эластичной.
Роль вязкоупругости в производстве захвата
Когда колесо вращается по поверхности трассы, вязкоупругая природа резины позволяет шине слегка проскальзывать, что создает силу трения, обеспечивающую сцепление с дорогой. Для максимального сцепления резина должна находиться в определенном температурном диапазоне, чтобы она вела себя упруго. Это обеспечивает максимальный контакт резины с асфальтом, увеличивая пятно контакта шины и, следовательно, сцепление. Если резина находится вне этого температурного диапазона, ее характеристики ухудшаются.
Основные причины деградации шин
Существует три основные причины деградации шин: износ, температура и давление.
1. Носить
По мере движения шины по асфальту резина постепенно изнашивается, в результате чего меньше резины выделяет тепло. Следовательно, температура шины снижается, и резина становится более жесткой. Это снижает сцепление с дорогой, поэтому шина больше скользит, что увеличивает износ, и цикл повторяется.
2. Температура
Когда шина работает в диапазоне рабочих температур, этот уровень износа, называемый истиранием, относительно постоянен и приводит к постепенному ухудшению характеристик шины, что легко учитывается стратегами в их расчетах. Однако если резину перегреть, она закипает, разрывая поверхность шины и удаляя с нее большие куски резины. С другой стороны, если резина слишком холодная, она становится хрупкой, и ее поверхность начинает разрушаться, что приводит к образованию зернистости.
Как волдыри, так и зернистость значительно уменьшают площадь пятна контакта и, следовательно, сцепление, что может привести к экстремальному, нелинейному снижению производительности - кошмар для стратегов.
3. Давление
Внутреннее давление в шине также может способствовать деградации. При повышении температуры шины увеличивается и давление в ней. Если оно слишком высокое, то шина фактически раздувается, уменьшая размер пятна контакта. Это может способствовать дальнейшему перегреву резины в пятне контакта, увеличивая риск образования волдырей.
Влияние деградации шин на стратегию гонки
Время, теряемое на круге из-за деградации шин, - одна из самых важных переменных, которую учитывают стратеги при определении стратегии. Эффективнее ли совершать многочисленные пит-стопы, но возвращать это время за счет более мягких, а значит, и более быстрых составов? Или же следует избегать пит-стопов в надежде, что гонщик сможет продлить срок службы шин?
Оптимизация частоты пит-стопов с учетом износа шин
Затем встает вопрос о том, когда заезжать на пит. Если деградация высока, преимущество гонки на свежей резине делает подрезку сильным маневром. Но если деградация низкая, то подрезание может позволить командам выиграть позицию на трассе, пока соперники прогревают новый комплект шин.
Тактика управления деградацией шин
Независимо от того, хочет ли команда добиться максимальной производительности на квалификационном круге или свести к минимуму деградацию шин в течение всей гонки, наиболее эффективный способ управления характеристиками шин - добиться того, чтобы обе оси деградировали с одинаковой скоростью. К сожалению, это практически невозможно, когда каждая шина подвергается разным нагрузкам в повороте. Именно поэтому команды используют все возможные тактики, чтобы использовать и управлять сцеплением.
Прогрев шин для оптимальной работы
Одна из самых важных тактик - эффективный прогрев шин. Перед сессией для предварительного прогрева шин используются одеяла и печи, а в чемпионатах, где это не разрешено, команды часто оставляют шины на солнце. Предварительный нагрев шин не только приближает их к оптимальному температурному режиму, но и снижает повышение давления в шинах. Если бы шины были нагреты в холодном состоянии, внутреннее давление резко возросло бы, что привело бы к вздутию шины и уменьшению пятна контакта.
Выехав на трассу, гонщик должен последовательно и медленно прогреть шины, избегая любых блокировок или скольжения, которые могут повредить поверхность резины. Поэтому перед началом квалификационного круга гонщики часто выполняют аутлап и преплап, чтобы довести до температуры обе оси. В периоды работы автомобиля безопасности и желтых флагов гонщики будут петлять на прямых, чтобы поддерживать температуру шин и избежать блокировки в первом повороте после появления автомобиля безопасности.
Прогрев шин также может повлиять на стратегические решения во время гонки. Иногда команды выбирают занижение, даже если это жертвует позицией на трассе, чтобы позволить своему гонщику прогреть шины на круг раньше, чем соперник. Таким образом, когда соперник выезжает из пит-лейн впереди него на более холодных шинах, у него будет достаточно сцепления с трассой, чтобы совершить обгон. Это чаще всего происходит во время гонок с влажными или меняющимися условиями или с более жесткими шинами, когда фаза прогрева может составлять несколько кругов.
Водитель также может оказывать значительное влияние на управление шинами во время заездов. Например, он может отрегулировать смещение тормозов, чтобы направить больше энергии на передние или задние тормоза, которые, в свою очередь, нагревают шины за счет нагрева обода. В этом случае свежий холодный воздух, используемый для охлаждения тормозов, нагревается до сотен градусов. Затем это тепло передается на обод колеса, который излучает его на шины. В Формуле 1 нагрев обода колеса на 10 градусов Цельсия может привести к повышению температуры каркаса шины примерно на 1 градус Цельсия, что может стать разницей между оптимальным температурным режимом или выходом за его пределы.
Гоночные техники: Тормозной перекос и подъем и крен
В ситуациях, когда шины перегреваются, гонщики могут приподниматься и выезжать из поворота, чтобы снизить нагрузку на каждую шину. Если это делать эффективно в определенных поворотах круга, гонщики часто могут защитить шины, фактически не теряя времени круга. Необходимый объем управления шинами определяется перед гонкой с помощью кривых деградации шин и представлений планировщика гонки в программном обеспечении для стратегии гонки, таком как RaceWatch.
RaceWatch: Незаменимый инструмент для анализа деградации шин
Стратеги могут определить несколько планов на гонку, каждый из которых будет иметь свою стратегию пит-стопов, и вместе с гонщиком определить количество подъемов и прижимов, необходимых для того, чтобы шины прослужили долго. Таким образом, во время гонки, если деградация шин отличается от ожидаемой, гонщикам будет предложено "перейти к плану B". Это не только говорит им о том, что они перешли на другую стратегию пит-стопов, но и о том, что теперь им нужно ехать по заранее определенным дельтам, чтобы шины прослужили дольше.
Планирование и корректировка стратегии с помощью RaceWatch
Управление деградацией шин - это секрет реализации выигрышной гоночной стратегии, и программное обеспечение, как RaceWatch может предоставить важную информацию, необходимую инженерам для принятия быстрых, но точных решений. В разных чемпионатах было бесчисленное множество случаев, когда забота о шинах помогала командам избежать столь важного пит-стопа и занять высшую ступень подиума.
Автор статьи: Джемма Хаттон
*Это содержание было первоначально опубликовано в апреле 2024 года, но затем было обновлено, чтобы сохранить точность информации и удобство использования.