Vor einem Dragrennen fahren die Autos in eine nasse Zone, drehen die Hinterreifen in einer Rauchwolke durch und rollen dann langsam zurück zur Startlinie. Es sieht nach Angeberei aus, ist aber ein Verfahren mit Zweck. Ein Burnout erhöht die Temperatur der angetriebenen Reifen und reinigt ihre Oberfläche, und beides verändert, wie viel Kraft der Reifen auf die Strecke übertragen kann. Alle Zahlen unten sind erfundene Beispiele für ein generisches Auto mit Hinterradantrieb, keine Daten zu einem Auto aus einem Spiel.
Die Haftung hängt vom Reifen ab, nicht nur von der Last
Die größte Kraft, die ein Reifen auf die Straße bringen kann, ist F = μ × N, wobei N die Last ist, die den Reifen nach unten drückt, und μ (Mü) der Reibungskoeffizient. Die Last ergibt sich aus dem Gewicht des Autos. μ hängt vom Reifen und von der Fahrbahn ab und ist keine Konstante.
Ein Drag-Slick besteht aus weichem Gummi. Weicher Gummi verformt sich um die kleinen Unebenheiten der Fahrbahn, und diese Haftwirkung funktioniert am besten, wenn der Gummi warm ist, denn die Mischung ist dann weicher und klebriger. Ein kalter Reifen ist härter und haftet schlechter. Zu heiß ist ebenfalls ein Problem, da der Gummi schmierig werden kann, aber ein kalter Reifen an der Startlinie ist der weit häufigere Fall. Ziel des Burnouts ist es also, μ zu erhöhen.
Der tatsächliche Koeffizient hängt von der Mischung, der Strecke und der Temperatur ab, daher sind die folgenden Werte veranschaulichend. Wir verwenden drei: 0.8 für einen kalten, verschmutzten Reifen, 0.9 für einen teilweise erwärmten und 1.0 für einen warmen, sauberen Slick.
Woher die Wärme kommt
Ein drehender Reifen reibt auf der Straße, und Reibung verwandelt dieses Reiben in Wärme. Die Leistung, die in den Kontakt fließt, ist die Reibungskraft mal der Gleitgeschwindigkeit. Angenommen, der Reifen drückt mit 1,200 lb Kraft und das Profil gleitet mit 30 mph über die Oberfläche, das sind 44 ft/s (30 × 5,280 ÷ 3,600). Die Leistung beträgt 1,200 × 44 = 52,800 ft·lb/s. Eine Pferdestärke ist 550 ft·lb/s, also 52,800 ÷ 550 = 96 hp, fast alles davon wird in einer dünnen Profilschicht zu Wärme. Deshalb rauchen die Reifen, und wenige Sekunden reichen, um sie zu erwärmen.
Das Profil reinigen
Reifen nehmen Staub, Schmutz und kleine Steine in der Boxengasse auf. Jede Schmutzschicht zwischen Gummi und Fahrbahn wirkt wie ein Schmiermittel, daher ist μ niedriger. Das Durchdrehen des Reifens schrubbt die Oberfläche und schleudert das lose Material weg. Gleichzeitig gibt der heiße Gummi einen dünnen Film ab, und das Profil, das danach die Strecke berührt, ist frisch und griffig.
Die Wasserbox
Viele Strecken stellen vor den Startspuren einen flachen nassen Bereich bereit, die Wasserbox. Der Fahrer rollt die Hinterreifen hindurch und macht dann den Burnout. Das Wasser hat zwei Zwecke und eine Grenze:
- Es lässt die Reifen leicht drehen. Wasser senkt die Reibung, sodass der Motor die Räder ohne großen Kraftaufwand drehen kann und die Reifen unter Kontrolle bleiben.
- Es hilft beim Reinigen. Es löst Schmutz, den der drehende Reifen dann abschleudert.
- Es ist nicht die Startfläche. Wasser ist eine schlechte Startunterlage, daher müssen die Reifen trocknen. Der Burnout und das Zurückrollen zur Linie schleudern den größten Teil davon ab.
Was die zusätzliche Haftung wert ist
Die Der Beitrag zur Startdrehzahl hat eine Traktionsgrenze für ein Beispielauto berechnet: 3,000 lb mit 50% des Gewichts auf der Hinterachse, 100 Zoll Radstand und einem Schwerpunkt 20 Zoll hoch. Die maximale Beschleunigung ist a = 0.5μ ÷ (1 − 0.2μ), in g. Der Fall 1.0 ergibt die 2.44 s dieses Beitrags, 0.8 ergibt seine 2.80 s. Die 60-Fuß-Zeit ergibt sich aus t = √(120 ÷ (a × 32.17)):
| Reifenzustand | μ | Max. Beschleunigung | Kraft auf der Straße | 60-Fuß-Zeit |
|---|---|---|---|---|
| Kalt, verschmutzt | 0.8 | 0.476 g | 1,429 lb | 2.80 s |
| Teilweise erwärmt | 0.9 | 0.549 g | 1,646 lb | 2.61 s |
| Warm, sauber | 1.0 | 0.625 g | 1,875 lb | 2.44 s |
Der Sprung von 0.8 auf 1.0 erhöht die verfügbare Kraft von 1,429 lb auf 1,875 lb, 31% mehr, und nimmt 0.36 s von der 60-Fuß-Zeit. Die Kraft auf der Straße ist das Gewicht des Autos (3,000 lb) mal die Beschleunigung in g, also 3,000 × 0.476 = 1,429 und 3,000 × 0.625 = 1,875.
Die Haftung bestimmt den Start, daher verbessert ein besserer Reifen alles: Der Motor kann mehr Drehmoment nutzen, bevor die Reifen durchdrehen, und die beste Startdrehzahl steigt damit.
Hier liegt die Verbindung zum Start. Der ideale Punkt im Beitrag zur Startdrehzahl liegt knapp unter der Traktionsgrenze, und diese Grenze ist nur so hoch, wie der Reifen sie macht. Wer den Burnout auslässt oder einen schlechten fährt, startet mit einer niedrigeren Grenze als der, auf die das Auto abgestimmt wurde. Dieselbe Drehzahl, die auf einem warmen Reifen gut war, lässt einen kalten durchdrehen.
Was ein Burnout nicht kann
- Er hat Grenzen. Zu langes Drehen überhitzt und verschleißt das Profil, und die Haftung sinkt wieder.
- Er ändert die Last nicht. N ist weiterhin das Gewicht auf den angetriebenen Reifen, wie im Beitrag zum Leistungsgewicht.
- Es steht auf dem Laufzettel. Man sucht nach einer besseren 60-Fuß-Zeit, wie der Beitrag zum Zeitzettel erklärt.
Im Spiel
Pink Slip Kings ist ein 3D-Dragracing-Spiel, in dem du deine Startdrehzahl wählst und Leistung gegen Reifenhaftung abwägst. Der Store-Eintrag erwähnt weder Burnouts noch Reifentemperatur; dieser Beitrag beschreibt also reale Physik und nicht das Spiel. Der Eintrag bestätigt jedoch Laufzettel mit Rennzeiten und das Abstimmen von Leistung gegen Haftung. Das Spiel befindet sich im geschlossenen Test.
Pink Slip Kings: Drag Racing ist ein 3D-Drag-Racing-Spiel mit manueller Start- und Schaltsteuerung, detailliertem Tuning, einem Dyno, Telemetrie und Rennzeitzetteln sowie den Modi Test & Tune und Tuner-Sandbox. Es läuft offline, hat keine Werbung und keine In-App-Käufe, und das In-Game-Geld und die Autos können nicht gekauft oder gegen echtes Geld getauscht werden. Das Spiel befindet sich derzeit im geschlossenen Test.