Первые шестьдесят футов четверти мили — там выигрывается или проигрывается большая часть заезда, и там всё решает в основном сцепление. Двигатель может создавать больше силы, чем шины способны передать дороге, поэтому лишние обороты на старте не всегда помогают. В этой статье разбирается один пример автомобиля; цифры иллюстративные, а не относятся к какому-либо автомобилю из игры.
Шины задают потолок
Наибольшая сила, которую шина может передать на дорогу, равна коэффициенту трения, умноженному на нагрузку, прижимающую её: F = μ × N. Newton's second law says F = m × a, and N for a car with all its weight on the driven wheels is m × g, so the mass cancels:
максимальное ускорение ≈ μ × g
У гоночного слика с хорошим сцеплением коэффициент около 1, так что предел составляет примерно 1 g, или 32.2 фут/с². При постоянном ускорении пройденное расстояние равно ½ × a × t², откуда t = √(2d ÷ a). Для 60 футов при 1 g это √(120 ÷ 32.17) = 1.93 с. Заднеприводный автомобиль этого предела не достигнет по причине, описанной в следующем разделе.
Вес смещается назад
У заднеприводного автомобиля не весь вес приходится на ведущие колёса. В нашем примере машина весит 3,000 lb, с 50% на заднем мосту, так что на ведущие шины в покое давит 1,500 lb. Ускорение перераспределяет нагрузку назад на величину, равную весу, умноженному на ускорение (в g) и на высоту центра тяжести, деленную на колёсную базу. При высоте центра тяжести 20 дюймов и колёсной базе 100 дюймов каждый 1 g ускорения переносит 3,000 × 1 × 20 ÷ 100 = 600 lb.
При μ = 1.0 задние шины могут толкать с силой 1.0 × (1,500 + 600 × a), где a — ускорение в g. Приравнивая это к 3,000 × a, получаем a = 1,500 ÷ 2,400 = 0.625 g. Задние шины тогда несут 1,500 + 600 × 0.625 = 1,875 lb, и предел сцепления составляет 1,875 lb силы. Время на 60 футов при 0.625 g равно √(120 ÷ (0.625 × 32.17)) = 2.44 с.
Почему пробуксовка теряет время
У трения два значения. Статическое трение, при котором пятно контакта цепляется и не скользит, выше кинетического трения, при котором оно проскальзывает. Вращающаяся шина скользит по дороге, поэтому она опускается до меньшего значения. Допустим, что кинетический коэффициент здесь равен 0.8, а не 1.0 — это допущение для примера. Тот же расчёт даёт a = (0.5 × 0.8) ÷ (1 − 0.8 × 0.2) = 0.476 g. Сила на дороге падает с 1,875 lb примерно до 1,430 lb, а время на 60 футов возрастает до 2.80 с.
Это 0.36 с, потерянные уже на старте, у того же автомобиля и того же двигателя. Мощность сверх предела сцепления уходит в тепло и дым, поэтому цель — оставаться чуть ниже него.
Преобразование крутящего момента двигателя в силу на шинах
Сила, которую двигатель требует от шин на первой передаче, равна крутящему моменту × общее передаточное число ÷ радиус шины (без учёта потерь в трансмиссии). Используйте пример четырёхступенчатой коробки из статьи о передаточных числах: первая передача 2.80 с главной парой 3.42 даёт общее передаточное число 9.58. При шинах 26 дюймов радиус составляет 13 дюймов, или 1.083 ft. Двигатель достигает предела 1,875 lb при 1,875 × 1.083 ÷ 9.58 = 212 lb-ft.
Теперь зададим двигателю кривую крутящего момента. Эти пять точек придуманы для примера:
| Обороты двигателя | Крутящий момент | Сила на шинах | Против предела 1,875 lb |
|---|---|---|---|
| 2,000 rpm | 150 lb-ft | 1,327 lb | Ниже |
| 3,000 rpm | 200 lb-ft | 1,769 lb | Ниже |
| 4,000 rpm | 250 lb-ft | 2,211 lb | Выше |
| 5,000 rpm | 260 lb-ft | 2,300 lb | Выше |
| 6,000 rpm | 240 lb-ft | 2,123 lb | Выше |
Между двумя режимами отказа
Кривая задаёт три области. Выше примерно 3,240 rpm двигатель требует больше, чем могут дать шины, поэтому старт с этих оборотов приводит к пробуксовке. Это зона пробуксовки, и она занимает большую часть диапазона оборотов.
Ниже этой точки задача меняется. Когда автомобиль стартует, сцепление или гидротрансформатор резко нагружают двигатель, и обороты проседают. Если старт начинается слишком низко, двигатель попадает в участок кривой с небольшим крутящим моментом и долго восстанавливается. Это и есть провал. В этом примере считаем, что двигатель глохнет ниже примерно 2,500 rpm, где крутящий момент составляет 175 lb-ft (интерполяция между 150 при 2,000 и 200 при 3,000).
Оптимальная зона лежит между ними, здесь от 2,500 до 3,240 rpm. Она далеко не на пике крутящего момента в 5,000 rpm: сцепление задаёт обороты старта, а не то, где двигатель сильнее всего.
Обороты старта — это подбор силы двигателя под сцепление шин, а не поиск наибольшего числа. Больше сцепления сдвигает окно вверх, меньше — вниз.
Чтение на слипе
Время на 60 футов при пробуксовке — самый точный показатель старта, потому что первые шестьдесят футов почти целиком определяются сцеплением. Статья о протоколах заездов объясняет эти линии. Пробуксовочный старт проявляется как медленное время на 60 футов, даже когда скорость на финише выглядит нормально, как показывают 2.80 с против 2.44 с выше.
Меняйте одну вещь за раз и повторяйте. Немного поднимите обороты старта, проедьте снова и следите за линией времени на 60 футов. Если оно падает, вы были на стороне провала. Если растёт, вы перешли в пробуксовку. Лучшее значение — то, что стоит непосредственно перед тем, как время начинает идти не в ту сторону.
Pink Slip Kings: Drag Racing позволяет выбирать обороты старта, балансировать мощность и сцепление шин, менять передаточные числа, главную пару и наддув, а динамометрический стенд и протоколы заездов показывают результат. Игра работает офлайн, без рекламы и покупок внутри приложения, а игровые деньги и машины нельзя купить или обменять на реальные деньги. Игра сейчас находится на закрытом тестировании.