Невидимая геометрия, которая не даёт автомобилю опрокинуться

Устойчивость в повороте формируется задолго до того, как водитель повернёт рулевое колесо. В глубине координатной системы автомобиля три геометрические величины незаметно решают, будет ли кузов просто наклоняться, скользить или же начнёт опрокидываться: высота центра тяжести, колёсная база и колея.

С точки зрения динамики автомобиля, при движении в повороте он попадает в простое, но безжалостное уравнение. Поперечное ускорение создаёт кренящий момент относительно центра тяжести. Если этот момент, умноженный на высоту центра тяжести, даёт такой крутящий момент, который способен оторвать внутренние колёса от дорожного покрытия, преодолев противодействующий момент, определяемый половиной колеи и нормальной реакцией опоры, автомобиль перевернётся. Мощность двигателя в этом критерии устойчивости вообще не фигурирует; состав резины шин лишь ограничивает доступное трение, но не задаёт порог опрокидывания.

Колёсная база определяет, насколько быстро перераспределяется нагрузка между передней и задней осями, формируя инерцию рыскания и переходные реакции. Длинная колёсная база растягивает распределение массы и обычно сглаживает изменения направления, тогда как короткая позволяет автомобилю быстро поворачиваться, но повышает его чувствительность к резким движениям рулём. Колея выступает в роли знаменателя в «отношении опрокидывания»: расширяя колею, при том же боковом усилии получают меньший угол крена и более низкую вероятность достижения геометрической точки опрокидывания. Высота центра тяжести, напротив, работает как чистое плечо силы, усиливая любое боковое воздействие и превращая его в более мощный опрокидывающий момент.

Современные средства проектирования шасси рассматривают эти три параметра как первоочередные ограничения ещё на этапе компоновки, до окончательной проработки кинематики подвески и расположения силового агрегата. Инженеры используют многотелевые модели и метод конечных элементов, чтобы точно определить положение центра массы в связанной с автомобилем системе координат, а затем варьируют колёсную базу и колею в пределах, задаваемых дизайном и требованиями удобства пользования. В этом виртуальном пространстве риск опрокидывания проявляется не как ошибка водителя или отказ шины, а как следствие геометрии, заранее «встроенной» в автомобиль задолго до того, как первый прототип выедет на дорогу.

loading...