Почему команды NASCAR перенастраивают автомобиль под каждую трассу?

Команды NASCAR настраивают Next Gen - технически одинаковую на всех гонках машину - под каждую трассу, потому что выигрышная настройка кардинально меняется в зависимости от типа трассы: на коротких овалах применяется развал и геометрия подвески, адаптированные под левые повороты, на супerspeedway'ях - закрытая решётка радиатора и длинная главная передача для минимального сопротивления, на дорожных трассах - симметричная геометрия для поворотов в обе стороны и equipped стеклоочистителями. То есть машина та же, но инженерия под ней каждую неделю пишется заново.

Насколько реалистично утверждение об «одинаковой машине»?

В Cup Series все ездят на машине по единому регламенту; она называется Next Gen, а некоторые называют её Gen-7. Свой дебют она провела 20 февраля 2022 года в Daytona 500. Шасси из стальных труб, атмосферные двигатели V8 объёмом 5,86 литра, шины Goodyear, топливо Sunoco Green E15... То есть кузова Chevrolet, Ford и Toyota выглядят по-разному, но каркас и базовое оборудование у них общие. Даже вес регламентирован: минимум 1.451 кг вместе с гонщиком и без топлива.

Но если машина одна и та же, почему гонщик, сидевший за рулём в Daytona, говорит о машине из Martinsville: «это совершенно другое»? Весь секрет - в настройке. NASCAR сознательно спроектировала Next Gen с меньшим количеством аэродинамических хитростей: полностью симметричный кузов, ступенчатый передний сплиттер и - впервые в истории NASCAR - задний диффузор. Целью было снизить доминирование воздушного потока и вернуть акцент механическому мастерству команды. Итог: один и тот же кузов, но совершенно новый инженерный пакет каждую неделю. Как думаешь, это хитрость или истинная страсть спорта?

Развал: Как один угол колеса может определить исход гонки

Самое заметное различие в настройках между овальной и дорожной трассой - развал колёс, то есть на сколько градусов колесо наклонено от вертикали. На овалах команды выставляют положительный развал слева и отрицательный справа. Почему? Потому что машина движется против часовой стрелки, то есть всегда поворачивает налево. Когда колёса «наклонены» влево, в повороте вы получаете большее пятно контакта и лучшее сцепление с дорогой. Представьте: въезжая на поворот на велосипеде, вы слегка наклоняетесь - логика та же.

На дорожной трассе есть повороты и вправо, и влево. Поэтому отрицательный развал применяется с обеих сторон; машина теперь не односторонний конус, а цилиндр, который ведёт себя одинаково с обеих сторон. Поскольку правая сторона и на обоих типах трасс использует отрицательный развал, большинство деталей остаётся общими, а изменения сосредоточены в основном в левом переднем углу. Эта деталь серьёзно облегчает жизнь командам.

Благодаря болтовым деталям - одно шасси, много трасс

Одно из самых разумных конструкторских решений Next Gen скрыто в поворотной стойке подвески. Сама стойка одинакова для всех трасс; сверху к ней болтами крепится специальный для конкретной трассы кронштейн Аккермана, снизу - специальная для трассы сдвиговая пластина рычага управления. То есть, не выбрасывая дорогую стойку, можно использовать её же на разных трассах, просто заменяя кронштейны и пластины.

Рычаги управления и тяги схождения тоже меняются в зависимости от конфигурации: на овальной конфигурации слева и справа стоят разные детали, а на дорожной конфигурации с обеих сторон используются одинаковые. В задней подвеске рычаги управления зеркалятся для отрицательного развала колёс, а опорные пластины между валом и ступицей индивидуализируются в зависимости от углов подвески. Короче говоря, раньше для каждого типа трассы требовалось сварное специальное шасси; теперь для преобразования под дорожную трассу чаще всего достаточно прикрутить новые пластины и кронштейны. С инженерной точки зрения - колоссальная экономия, не так ли?

У дорожного пакета есть и дополнительное оборудование: мотор стеклоочистителя, устройство против запотевания, дождевые фары и задние планки, снижающие разбрызгивание воды. Размер стеклоочистителя тоже регламентирован правилами, чтобы его не использовали как аэродинамический элемент: максимум 2,50 дюйма в высоту, 1,50 дюйма в ширину. При объявлении мокрых условий закрывать охлаждающий канал для гонщика также становится обязательным.

Жёсткость пружин и управление задней осью: Невидимые балансы

Пружины подвески - это детали, которые буквально прописывают, как автомобиль будет вести себя на выходе из поворота. Более жёсткая левая задняя пружина удерживает высокую динамическую диагональную нагрузку на автомобиле, создавая недостаточную поворачиваемость, то есть склонность к сносу передней оси; мягкая левая задняя пружина делает противоположное. Жёсткость правой задней пружины удерживает это колесо вверху, а большие задние пружины удерживают заднее антикрыло поднятым на ветру, обеспечивая на выходе из поворота сцепление, то есть «прогрызание» вперёд. Из-за комбинаций пружин, амортизаторов и связей, настраиваемых отдельно для каждого овала, подвеску машины Cup стоит воспринимать как систему, буквально «изготовленную вручную под каждую трассу».

Вторая тонкая настройка - управление задней осью, то есть rear steer. Направление центральной линии задней оси вправо поворачивает угол тяги вправо от центра и делает автомобиль более «расхлябанным»; автомобиль со скользящим задом быстрее проходит поворот, но им труднее управлять. Эта область настолько действенное оружие, что NASCAR со временем был вынужден ужесточить её правилами. В первые дни Next Gen для угла поворота задних колёс допускался диапазон от -0,30 до 0,30 градуса; этот допуск был сведён к спецификации 0 градусов. Более того, появилось даже специальное правило, ограничивающее разработки Hendrick Motorsports, облегчавшие пилоту заднюю подруливающую корректировку. То, что изменение правил нацелилось на разработки одной-единственной команды, по-моему, самое наглядное доказательство того, сколько дают все эти детали.

Дополнительное примечание: В издании Daytona 500 2022 года независимая задняя подвеска использовалась для получения дополнительного поворачивающего эффекта (skew) за счёт скручивания кузова, и NASCAR ограничил эту практику перед квалификацией. Креативность команд действительно выходит за рамки возможного.

Передаточное число: Тот же мотор, разный «дыхательный» режим

В Next Gen установлена 5-ступенчатая секвентальная механическая коробка передач, и на высшей передаче передаточное число всегда 1:1; то есть двигатель вращается при прямом выходе. Так в чём же разница? В передаточном числе главной пары, то есть в соотношении между шестернёй карданного вала и кольцевой шестернёй дифференциала. NASCAR даёт командам гибкость в выборе разных передаточных чисел в зависимости от типа трассы: на коротком извилистом овале с короткой передачей вы мгновенно ускоряетесь на выходе из поворотов, а на суперспидвее с длинной передачей держите низкие обороты и скользите на максимальной скорости.

Поэтому на коротких овалах вроде Martinsville или Bristol и на суперспидвеях вроде Daytona и Talladega команды в течение сезона используют разные диапазоны главной пары. Подумайте: тот же мотор, та же коробка передач, но совершенно разная настройка трансмиссии в зависимости от характера трассы. Мне нравится это сравнение: поднимаясь на велосипеде в гору, вы переключаетесь на малую звезду, а разгоняясь по прямой - на большую. В гараже NASCAR каждую неделю делают тот же расчёт, но с инженерной точностью.

Аэродинамический баланс: Тонкое искусство заклейки решётки

Самый простой и самый любимый способ настройки аэродинамического баланса годами остаётся неизменным: заклейка передней решётки. Раньше радиатор получал поток воздуха напрямую через переднюю решётку; годами команды балансировали охлаждение и аэродинамику, наклеивая ленту на решётку. Каждая заклеенная вентиляционная прорезь уменьшает количество воздуха, поступающего в автомобиль: измерено, что давление на нижнем радиаторе меняется примерно на -10 Па. Меньше воздуха - меньше сопротивления; то есть на прямой машина быстрее, но есть риск, потому что мотор охлаждается хуже.

Почему на суперспидвее возникает ситуация «одна колонна»?

На суперспидвеях скорость определяет не мощность мотора, а воздух. Команды хотят здесь максимально снизить сопротивление: вентиляционная прорезь решётки заклеивается, двигатель на высшей передаче с передаточным числом 1:1 удерживается на экономичных оборотах, а машины пристраиваются друг за другом и, используя slipstream, снижают аэродинамическое сопротивление и ускоряются. Когда все стремятся к одной и той же оптимизации, машины неизбежно выстраиваются в одну колонну; а чтобы выделиться, гонщики используют тайминг атаки из дрифта и партнёрство с товарищами по команде. Настройка в этот момент играет незаметную роль: какая машина будет лучше скользить в пакете, определяют те маленькие аэродинамические решения, принятые в гараже.

На коротких овалах картина обратная: вентиляционная прорезь передней решётки больше, чем у суперспидвейной машины, и есть дополнительные прорези, направляющие воздух прямо на тормоза. Потому что на короткой трассе скорость на прямой не имеет значения; всё решает возможность раз за разом входить в поворот, пока тормоза не перегрелись и не износились. В 2023 году NASCAR также анонсировал пакет обновлений для коротких трасс: новый задний бампер, переработанный задний клип шасси и доработанный средний клип шасси. То есть даже "та же машина" меняет программу, как спортсмены, в зависимости от зимы и лета.

Различия настроек в зависимости от типа трассы одним взглядом

Эта таблица, на мой взгляд, сердце статьи: одна базовая машина, три разных характера в трёх столбцах. Сложно найти лучшую иллюстрацию масштаба трансформации, которую команды проводят от трассы к трассе.

Ответ на вопрос о том, что изменилось, чтобы сделать то же шасси "хорошим"

Короче говоря, ответ такой: шасси делает хорошим то, насколько легко оно адаптируется к разным конфигурациям. Next Gen в этом плане изменил правила игры. Благодаря симметричному кузову и сниженной аэродинамической поддержке побеждает уже не та команда, которая больше всех развивает аэродинамику; побеждает команда, которая точнее всего настраивает ступицу, пружины, угол rear steer и передаточное число под трассу этого дня. Изменения правил, такие как обновление для коротких трасс, показывают, что этот баланс постоянно перекалибруется.

Так что в следующий раз, смотря гонку, не думай: "они все гоняются на одинаковых машинах, что тут сложного?" Под этими машинами каждую неделю заново собирается единый инженерный организм, и побеждает обычно та команда, которая верно решает именно эти невидимые детали. На мой взгляд, это самый приятный секрет NASCAR, скрытый за зрелищем. А если бы выбор был за тобой, что бы ты выбрал: суровые повороты короткого овала или однофайловую скорость суперспидвея?

Источники

• NASCAR: Next Gen features impact road-course setups
• Next Gen (NASCAR)
• Next Gen analysis: How teams adapt to Tuesday rule change
• NASCAR: Next Gen analysis: Auto Club offers strong data on repairs, adjustments
• NASCAR Next Gen car: Explaining the ins and outs
• The Right Body for the Track - How NASCAR Race Cars Work
• NASCAR Next Gen Cars Manual
• Rear Steer Technology - Circle Track Magazine
• NASCAR rule change puts brakes on Hendrick development
• Big Bar Soft Spring Set Up Secrets
• How NASCAR Teams Spent Millions Complicating A Stock Car
• How Many Gears Does a NASCAR Car Have?
• Modifying Radiator Flow