Немного теории и практики – пилотаж, траектории, телеметрия.

Заранее предупреждаю — пост длинный и скучный. Большинству он будет малоинтересен — прошу меня извинить :)В комментариях к прошлому посту блога этой машины (Видео с МРВ), мой очень хороший знакомый Алексей Ковальчук (хорошо известный в мире спортивной подвески) задал интересный вопрос: «Есть ощущение, что Витя не вышел из режима гонки, и всё время кроется на входе. Вход везде очень ранний. Почему так?» (с)Вопрос интересный и можно было бы ответить в двух словах, но пользы от этого было бы «пшик» :). Поэтому начну по порядку:Что такое ранний/поздний вход в поворот и на что он влияет? Для начала скажу, что в мировой практике траекторию в повороте принято описывать несколько иначе – ранний или поздний апекс (хотя, на мой взгляд, точка входа/turn in является определяющей, т.к. если автомобиль движется на пределе сцепления с дорогой, то с этого момента и до апекса пилот становится «пассажиром»).Так какой апекс (ранний/поздний или посередине) является правильным? Если упростить, то можно сказать так: Если после апекса (самая «узкая» точка на траектории – касание внутреннего паребрика трассы) пилот не уменьшает (или, что еще хуже, увеличивает) угол поворота руля то апекс слишком ранний = точка входа/turn in слишком ранняя. Это приводит к тому, что пилот вынужден позже/меньше открываться (дроссель) на выходе и теряет время на следующей за этим поворотом прямой.Классическая гоночная траектория — поздний апекс, т.е. основную часть изменения направления (собственно поворота), пилот совершает в первой половине (до апекса), после чего распрямляет траекториюПочему так? Дело в том, что шина (в нелинейной зависимости от вертикальной нагрузки в пятне контакта) обладает определенным бюджетом ускорения. Ускорение в данном случае это изменение скорости в том или ином направлении. Этот «бюджет» ускорений проще всего представить в виде такого графика:

Где ось Х это ускорения развиваемое в продольном направлении, ось Y — боковое ускорение. Окружность — это граница максимального ускорения развиваемого в одном направлении (в жизни это не совсем окружность). Предположим, что наши шины на данном автомобиле могут развивать в одном направлении 2g максимум. В этом случае, если пилот тормозит с ускорением (отрицательным) в 1.41g, то проведя горизонтальную прямую до пересечения с окружностью (2g) и оттуда вертикальную прямую до пересечения с осью Y мы видим, что развивая 1.41g продольного ускорения, автомобиль еще способен развивать 1.41g поперечного ускорения.Что будет если, автомобиль тормозит с ускорением 1.8g?

На рисунке видно, что в этом случае автомобиль может дополнительно развивать 0.87g бокового ускорения. Думаю, что без дополнительного рисунка, уже понятно, что если автомобиль тормозит с максимально возможным ускорением в 2g, то "бюджета" на боковое ускорение больше НЕТ. Другими словами, если автомобиль использует весь запас сил развиваемых шинами в одном (в данном случае продольном) направлении то он способен генерировать боковое ускорение равное нулю :).Что это означает в жизни, т.е. автомобиль тормозит на максимуме и пилот поворачивает руль? Два варианта (если нет АБС) — в зависимости на какой из осей (передней/задней) запас сцепления израсходован полностью то: а) (полностью использован запас на передней оси) автомобиль продолжит прямолинейное движение никак не реагируя на поворот руля, б) (полностью израсходован запас на задней оси) автомобиль все равно продолжит прямолинейное движение, одновременно перейдя в неконтролируемое вращение.Второй вывод заключается в том, что комбинируя одновременно продольное и поперечное ускорение, суммарно автомобиль может развивать ускорение большее чем максимально возможное в одном направлении

На рисунке выше сумма продольного и бокового ускорения = 2.8g, что значительно больше 2g.

Если считать, что задача машины/пилота на трассе постоянно развивать максимально возможное ускорение (это и дает время круга), то понятно, что в идеале этот синий шарик на рисунке должен постоянно находиться на внешней окружности или близко к ней.

Всё вышесказанное общеизвестно и доступно во множестве источников. Какое это имеет отношение к вопросу Алексея Ковальчука kmstuning о слишком раннем входе? Имеем терпение и читаем дальше :)

Возвращаясь к траекториям/апексам и точкам входа — классический поздний апекс это хорошо, но есть нюанс. Все зависит от скорости на которой проходится поворот т.е. от "бюджета" момента (torque) на колесах:Меньше скорость => ниже передача => больше запас момента. Чем больше доступного пилоту момента на колесах, тем большая часть "бюджета" ускорений будет использована при открытии дросселя на выходе из поворота. Это значит, что запаса на боковое ускорение будет мало, и значит нужен поздний апекс = как можно более прямая траектория на выходе из поворота, чтобы можно было реализовать весь доступный крутящий момент. Короче — чем выше доступный крутящий момент тем позже апекс и точка входа.Когда скорость растет — скажем выше 140-160км/ч (это конечно зависит от конкретной машины/доступного момента), то машина не может интенсивно ускоряться из поворота => приоритет смещается в сторону как можно меньшей потери скорости на входе в поворот — т.е. нужна более прямая траектория на входе => более ранний апекс.Но все вышесказанное это не более чем "первое приближение" т.е. основное правило, правильность которого зависит от конкретных обстоятельств — все трассы/повороты/машины разные. Есть еще серии поворотов, поворот после длинной прямой за которым следует короткая прямая и т.д. и т.п. Единственный способ узнать (с высокой степенью точности) какая траектория лучше это анализ записанных данных (телеметрия). Время по секторам — очень надежный способ выявления какая траектория ведет к улучшению времени круга. Но как узнать по какой траектории едет пилот? Видео — довольно ненадежный источник. Из-за разного фокусного расстояния, разного расположения на машине и т.д. видео может искажать реальность и (имхо) здесь мы имеем именно такой случай.Традиционно (если говорить о "телеметрии") для этих целей используется анализ канала (math channel/математический канал — т.е. не прямой сигнал датчика, а результат формулы использующей несколько датчиков и/или констант) corner radius/радиус поворота. Этот канал показывает радиус по которому движется машина в течении каждого поворота трассы. В случае AIM (на нашей машине) формула выглядит так: (GndSpeed^2*KMH2MS)/Lateral_acc, т.е. квадрат скорости деленный на боковое ускорение. Т.е. если поворот пройден с поздним апексом то наименьший радиус поворота будет показан в его первой части, если ранний апекс, то соответственно во второй половине поворота. Предлагаю воспользоваться этим методом и проанализировать круг 1.38.6ХХ, который зафиксирован на видео.

На этом "скриншоте" мы имеем скорость (зеленый) и радиус поворота (синий). На прямых синий график стремится к бесконечности — вертикальные линии (прямая это о-очень большой радиус поворота), а в поворотах мы видим некие "холмы" (левые повороты) и "овраги" (правые повороты). Дальше все просто — смотрим в какой части холма/горки находится её "вершина/дно" и делаем выводы основываясь на фактах.Зеленый график (скорость) позволяет увидеть повороты (овраги) и разгоны на прямых (горки). Если коротко, то во всех поворотах кроме шестого (левый после дальней прямой — быстрый поворот на четвертой передаче, где важно сохранить скорость) и восьмого (правый перед самой медленной шпилькой, где пилот не может раскрывать траекторию т.к. надо удерживать машину внутри, чтобы оказаться снаружи перед входом в шпильку) мы видим график типичный для позднего апекса. То же относится к девятому и десятому повороту — компромисс траектории в связке поворотов.

Кстати — так выглядит один из профилей (в AIM профиль это набор графиков посвященных какому то аспекту поведения пилота или машины) отведенных для анализа поведения пилота.