Перед драг-заездом машины проезжают мокрый участок, раскручивают задние шины в облаке дыма и медленно возвращаются на линию старта. Это похоже на показуху, но это процедура с определённой целью. Бёрнаут повышает температуру ведущих шин и очищает их поверхность, а и то и другое меняет силу, которую шина может передать трассе. Все цифры ниже — условные примеры для обобщённого автомобиля с задним приводом, а не данные о каком-либо автомобиле из игры.
Сцепление зависит от шины, а не только от нагрузки
Максимальная сила, которую шина может передать на дорогу, равна F = μ × N, где N — нагрузка, прижимающая шину к дороге, а μ (мю) — коэффициент трения. Нагрузка создаётся весом автомобиля. μ определяется шиной и покрытием и не является постоянной величиной.
Драг-слик сделан из мягкой резины. Мягкая резина деформируется вокруг мелких неровностей трека, и это сцепление работает лучше всего, когда резина тёплая: состав становится мягче и липче. Холодная шина жёстче и держит хуже. Перегрев тоже проблема, так как резина может стать скользкой, но холодная шина на линии старта встречается гораздо чаще. Поэтому цель бёрнаута — поднять μ.
Реальный коэффициент зависит от состава резины, трека и температуры, поэтому значения ниже иллюстративные. Мы используем три: 0.8 для холодной грязной шины, 0.9 для частично прогретой и 1.0 для тёплого чистого слика.
Откуда берётся тепло
Крутящаяся шина трётся о дорогу, а трение превращает это трение в тепло. Мощность, уходящая в контакт, равна силе трения, умноженной на скорость скольжения. Пусть шина давит с силой 1,200 lb, а протектор скользит по поверхности со скоростью 30 mph, то есть 44 ft/s (30 × 5,280 ÷ 3,600). Мощность равна 1,200 × 44 = 52,800 ft·lb/s. Одна лошадиная сила — 550 ft·lb/s, значит, 52,800 ÷ 550 = 96 hp, и почти вся она уходит в тепло в тонком слое протектора. Поэтому шины дымят, и нескольких секунд хватает, чтобы их прогреть.
Очистка протектора
Шины собирают пыль, грязь и мелкие камешки из выбоин. Любой слой грязи между резиной и треком работает как смазка, поэтому μ ниже. Раскручивание шины истирает поверхность и сбрасывает рыхлый материал. Одновременно горячая резина отдаёт тонкую плёнку, и протектор, который потом касается трека, свежий и липкий.
Водяная лужа
Многие треки предусматривают неглубокий мокрый участок, водяную лужу, перед стартовыми полосами. Пилот проезжает по ней задними шинами, а затем делает бёрнаут. У воды есть две функции и одно ограничение:
- Она позволяет шинам легко раскручиваться. Вода снижает трение, поэтому двигатель может раскрутить колёса без большого усилия, и шины остаются под контролем.
- Она помогает очистке. Она размягчает грязь, которую раскрученная шина затем сбрасывает.
- Это не поверхность для старта. Вода плохо подходит для старта, поэтому шины должны высохнуть. Бёрнаут и возврат к линии сбрасывают большую часть воды.
Что даёт дополнительное сцепление
Противоположный пример — пост об оборотах на старте рассчитали предел тяги для условного автомобиля: 3,000 lb при 50% веса на задней оси, колёсная база 100 inch и центр тяжести на высоте 20 inch. Максимальное ускорение равно a = 0.5μ ÷ (1 − 0.2μ), в g. Случай 1.0 даёт 2.44 s из того поста, а 0.8 — 2.80 s. Время на 60 футов следует из t = √(120 ÷ (a × 32.17)):
| Состояние шины | μ | Макс. ускорение | Сила на дороге | Время на 60 футов |
|---|---|---|---|---|
| Холодная, грязная | 0.8 | 0.476 g | 1,429 lb | 2.80 s |
| Частично прогретая | 0.9 | 0.549 g | 1,646 lb | 2.61 s |
| Тёплая, чистая | 1.0 | 0.625 g | 1,875 lb | 2.44 s |
Переход от 0.8 к 1.0 повышает доступную силу с 1,429 lb до 1,875 lb, то есть на 31% больше, и снимает 0.36 s со времени на 60 футов. Сила на дороге равна весу автомобиля (3,000 lb), умноженному на ускорение в g, поэтому 3,000 × 0.476 = 1,429 и 3,000 × 0.625 = 1,875.
Сцепление задаёт старт, поэтому лучшая шина сдвигает всё: двигатель может использовать больше крутящего момента до того, как шины начнут проскальзывать, и оптимальные обороты старта растут вместе с ним.
Это связь со стартом. Оптимальная точка в посте об оборотах на старте лежит чуть ниже предела тяги, а этот предел настолько высок, насколько его делает шина. Пилот, который пропускает бёрнаут или делает его плохо, стартует с меньшим пределом, чем тот, под который настроен автомобиль. Обороты, нормальные на тёплой шине, раскручивают холодную.
Чего бёрнаут не может
- У него есть пределы. Слишком долгое раскручивание перегревает и стирает протектор, и сцепление снова падает.
- Он не меняет нагрузку. N по-прежнему равно весу на ведущих шинах, как и в посте о соотношении мощности и веса.
- Это показано в талоне заезда. Ищите лучшее время на 60 футов, как запись о тайм-слипе объясняет.
В игре
Pink Slip Kings — это трёхмерная игра на драг-рейсинг, в которой вы выбираете обороты на старте и балансируете мощность против сцепления шин. В её описании не упоминаются бёрнауты или температура шин, поэтому этот пост — физика реального мира, а не описание игры. Описание подтверждает талоны с временем заездов и настройку баланса мощности и сцепления. Игра находится в закрытом тестировании.
Pink Slip Kings: Drag Racing — это трёхмерная игра на драг-рейсинг с ручным стартом и переключением передач, подробной настройкой, динамометром, телеметрией и тайм-слипами заездов, а также режимами Test & Tune и песочницы тюнера. Работает офлайн, без рекламы и покупок в приложении, а внутриигровые деньги и машины нельзя купить или обменять на реальные деньги. Игра сейчас в закрытом тестировании.