Настройка подвески спортбайка для езды по гоночному треку

Давайте я сначала вас испугаю, и приведу перевод выжимки мудрости из руководства подготовки подвески Kawasaki Ninja ZX-10R ‘08 к треку. Таблица правильная и достаточно подробная, хотя наверное и не самая полная, но без многих страниц пояснений абсолютно бесполезная.

Ни черта не понятно? Это нормально! Лично мне нравится в этой таблице проблема «Недостаточная поворачиваемость» и восемь вариантов ее решения. Если после прочтения всего, что будет написано ниже, таблица станет не такой страшной, то я потратил время на написание этой статьи не зря…

В отличие от настройки подвески для езды в городе, где важен комфорт, настройка подвески для трека интересна в плане достижения минимального времени круга, а комфорт не важен - в этом плане достаточно, чтобы была возможность просто удержаться в седле. Вернее, тут интересна такая настройка подвески, которая обеспечит лучший компромисс между сцеплением покрышек с асфальтом и управляемостью. Поэтому сосредоточимся на эффективности подвески и начнем ее настраивать… с покрышек. Все настройки подвески, которые мы будем крутить дальше, в конечном счете будут перенесить больше или меньше веса на переднее или заднее колесо, что будет менять нагрузку на покрышки и менять поведение мотоцикла в поворотах. Дело в том, что в повороте есть две ситуации, которые называются избыточное руление (oversteer) и недостаточное руление (understeer). При оверстире заднее колесо пытается обогнать переднее и траектория сужается, а при андерстире переднее колесо выносит наружу поворота и траектория, соответственно, расширяется. Нейтральная управляемость - это баланс на тонкой грани между оверстиром и андерстиром, недостижимый при абсолютно всех условиях, да это и не нужно. Что нам действительно нужно - это оверстир на входе в поворот, нейтральная управляемость в середине поворота и небольшой андерстир на выходе.

Разница в поведении мотоцикла (оверстир, андерстир) зависит от отношения между углами проскальзывания передней и задней покрышек (slip angle). Если угол проскальзывания переднего колеса больше, чем заднего, то мотоцикл будет подвержен недостаточной поворачиваемости, а если наоборот - то избыточной. Угол проскальзывания - это такая штука, которая, грубо говоря, показывает насколько реальное направление движения покрышки отличается от направления, заданного линией, перепендикулярной оси вращения колеса. При нормальном движении эти углы очень небольшие и вызваны деформацией каркасса покрышек в пятне контакта под воздействием боковых сил, действующих на покрышки в повороте. По большому счету можно рассматривать так же и углы проскальзывания во время дрифта, которые значительно больше и не связаны только с деформацией каркасса покрышки, но это в данном случае не важно. Важно то, от чего зависит угол проскальзывания, а именно: размер пятна контакта, давление в покрышке, жесткость подвески (сопротивление качению), нагрузка на покрышку и крутящий или останавливающий момент на колесе. Таким образом, следует: во-первых для начала придерживаться давления в покрышках, рекомендованного для использования на треке производителем покрышки (недокачанная покрышка - это так же плохо, как и покрышка с избыточным давлением), во-вторых попробовать поэкспериментировать, слегка увеличивая или уменьшая давление отдельно в переднем и заднем колесе - уменьшение давления ведет к увеличению угла проскальзывания за счет снижения возможности покрышки нести нагрузку, увеличение давления ведет к уменьшению угла проскальзывания, однако только до тех пор, пока пятно контакта не уменьшится настолько, что угол проскальзывания начнет увеличиваться за счет дрифта. Мораль сей басни такова: давление в покрышках - вещь настолько индивидуальная и не простая, что эта тема раскрыта более подробно отдельно. Кроме того, это достаточно тонкая подстройка, результаты которой можно заметить уже при хорошо работающей подвеске, поэтому устанавливает для начала то, что рекомендует производитель покрышек. Обычно это (перед/зад) 2.1/2.0 или 2.0/1.9 - все зависит от степени "спортивности" покрышек и производителя, как правило гоночным покрышкам требуется меньшее давление из-за того, что у них более жесткий каркасс. Существуют и гоночные покрышки для заднего колеса, рабочее давление которых еще ниже, т.е. при покупке покрышек нужно всегда интересоваться рекомендованным для трека давлением.

Следующий важный шаг в настройке подвески - это контроль технического состояния элементов подвески. В плане технического контроля все достаточно просто, но перечислить необходимый минимум все же нужно:

1) Подшипники колес не должны люфтить. Вывешиваем колеса в воздух и шатаем колесо вперед/назад и вправо/влево. При обнаружении люфта - подшипники под замену.

2) Рулевой подшипник должен быть затянут в соответствии с сервисными рекомендациями, руль должен вращаться ровно, без закусываний. Люфт в рулевом подшипнике приведет к очень неприятной тряске во время торможений, которая полностью не вылечится никаким подбором демфирования, слишком затянутый руль приведет к опасному рулению и уменьшенному сцеплению переднего колеса (мотоцикл будет самопроизвольно контррулить, так как переднее колесо не сможет быстро отслеживать изменения в угле наклона мотоцикла), ну а канавка от приземлений с вилли на рулевом подшипнике приведет к непредсказуемому рулению, по очереди демонстрируя недостатки перетянутого и люфтящего рулевого подшипника.

3) Колеса должны ехать по одной линии, когда мотоцикл едет вертикально. Это значит, что трубы вилки должны быть установлены в траверсе на одиноковой высоте (чтобы исключить перекос передней оси) и заднее колесо должно быть установлено также без перекоса.

4) Натяжение цепи привода заднего колеса должно быть таким, чтобы цепь не натягивалась в струну даже при полном сжатии задней подвески. Это очень важный элемент нормальной работы задней подвески и практически контроль сводится к тому, что на трековых спортбайках провисание цепи под весом райдера должно составлять в среднем 3..4 сантиметра (подбирается индивидуально, когда на мотоцикле сидит три человека и задняя подвеска почти полностью сжата, то цепь не должна быть полностью натянута).

Следующий шаг, который рекомендуется сделать - это подобрать пружины под свой вес. В принципе, это можно и не делать, но тогда на демфирующие элементы подвески будет приходиться дополнительная и никому не нужная нагрузка, что никак не будет способствовать ее идеальной работе. Приведу пример: вилка мягкая и пробивается при торможениях. Решение №1: увеличиваем прелоад вилки, тем самым уменьшаем саг на переднем колесе - плохо. Можно частично компенсировать подъем передней части мотоцикла подъемом труб вилки в траверсах, однако это не решит проблему того, что у нас уменьшился ход вилки на расжатие. Решение №2: крутим демфирование компрессии в hard, пока не исчезнет пробой на торможении, и вилка становится жесткой, теряется сцепление переднего колеса, которое нам очень пригодится для торможения в поворотах, на жестком торможении возможна тряска и образование катышков на резине из-за периодической потери передним колесом сцепления с асфальтом - тоже не очень хорошо. Впрочем, чтобы почувствовать ограничения стандартной подвески, расчитанной под средний вес райдера 70 кг и для езды по обычным дорогам, нужно или ездить очень быстро, или сильно отличаться по весу от 70 кг, или поставить гоночные компоненты типа гоночных тормозных колодок и покрышек-сликов. Если я убедил в необходимости подбора пружин под собственный вес, то идем на сайт RaceTech и считаем коэффициент жесткости пружин передней и задней подвесок для своего мотоцикла, веса и предполагаемого способа использования подвески (город/трек). Для особо любознательных сообщу, что жесткость пружин для трека и города находится по простой линейной формуле, которая показывает зависимость коэффициента жесткости от суммарного веса заправленного мотоцикла и экипированного райдера (нечто, приведенное на картинке – это пример такого графика). Для трека нам потребуются более жесткие пружины, чем для городской езды, потому что там сильнее перегрузки в поворотах и на торможениях. Процесс установки новых пружин и замены масла в вилке подробно показан в соответствующей статье на этом сайте.

Переходим, собственно, к процессу настройки подвески. Для того, чтобы начать пробовать настройку в движении, нужно сначала подобрать начальную настройку, которую будем затем корректировать. Поэтому начнем с настройки райдер сага. В отличие от езды по обычным дорогам, на треке в поворотах и на торможениях действуют гораздо большие силы, поэтому выбираем райдер саг в пределах от 1/3 до 1/4 хода подвески. Я подготовил свою подвеску для езды на треках с отличным покрытием, поэтому выбрал райдер саг 30 мм для передней подвески, что составляет 1/4 от 120 мм хода вилки. Соответственно райдер саг задней подвески должен 130/4 = 32.5 мм (пусть будет 35 мм для удобства измерения). Чтобы не тратить на выставление сагов много времени, выкручиваем демфирование сжатия и отбоя на обоих колесах в soft (против часовой стрелки) и меряем проседание подвески после каждой регулировки всего два раза – когда подвеска замерла после сжатия, и когда она замерла после расжатия. Затем считаем среднее значение, которое и считаем результатом. В зависимости от степени усталости подвески, эти два замера могут отличаться миллиметров на 5..10 – плохо, но ничего страшного, это сказывается внутреннее трение подвески.

Выставили саг, обязательно записали результаты. Покрышки у нас тоже накачаны близким к рекомендованному производителем (а не «местным трековым гугу») давлением с поправкой на температуру воздуха или асфальта - кому как больше нравится. Теперь возвращаем стандартные настройки демфирования. Если стандартные настройки не известны или подвеска подвергалась модификации (другое масло, клапана, пружины), то просто выставляем все регулировки где-то посередине. После чего прыгаем на подножках и следим, чтобы передняя и задняя подвески сжимались и расжимались с одинаковой скоростью, и весь процесс занимал где-то одну секунду. Если скорость движение подвески на одно из колес более высокая, то крутим соответствующую регулировку демфирования отбоя или сжатия по часовой стрелке в hard. Мотоцикл готов к тестовому выезду. Но учтите, управляемость может очень сильно отличаться от привычной, поэтому выезжать нужно аккуратно. На данном этапе можно было бы вообще посоветовать выезжать на тестовую поездку со всем демфированием, выкрученным в soft до упора, но это никому не нужный экстрим и в этом случае не все летчики вернутся на базу…

Следующая задача подбора геометрии мотоцикла – настроить высоту хвоста и это нужно даже тем, у кого задний моноаммортизатор не имеет соответствующей регулировки. Казалось бы, что поднять трубы вилки проще, но настройка высоты хвоста нужна не для улучшения управляемости мотоцикла при заваливании его в поворот, хотя угол наклона вилки при этом тоже уменьшается. Регулировка высоты хвоста (как правило подъем), нужна для настройки поведения мотоцикла на выходе из поворота. При открытии газа после апекса происходит буквально следующее: вес мотоцикла при разгоне переносится на заднее колесо и это называется умным термином squat (скват). Однако реакция цепи, которая тянет ведомую звездочку (anti-squat), заставляет выпирать маятник (и заднее колесо) вниз, сокращая колесную базу и делая заднюю подвеску более жесткой. В итоге задняя подвеска при открытом газе сжимается меньше, чем при закрытом, и величину этого сжатия squat минус anti-squat называют net squat, которая является проседанием задней подвески с открытым газом. Так вот, наша задача на данном этапе – сделать этот net squat минимальным, что обеспечит наиболее оптимальную траекторию на максимальном газу, который может выдержать задняя покрышка в максимальном наклоне. Совсем убирать проседание задней подвески нельзя – задняя покрышка не будет загружена и пострадает ее сцепление с асфальтом. Замечу, что уже на этом этапе настройка подвески становится делом сугубо индивидуальным для каждого. Регулировки будут очень отличаться не только в зависимости от веса, но и от положения пилота в седле. Кто-то прилипает к баку на выходе из поворота, кто-то наоборот смещается назад – это влияет на развесовку, соответственно и настройки будут разными. Сама регулировка сводится к следующему: откручиваем прелоад заднего амортизатора в soft, чтобы получить четко выраженный андерстир на выходе из поворота, несуетливо без резких торможений вваливаемся в затяжной поворот и плавно но сильно открываем газ в максимальном наклоне. Увеличиваем прелоад задней подвески до тех пор, пока мотоцикл не начнет держать заданную линию при фиксированном наклоне, т.е. андерстир исчезнет или станет очень слабо выраженным. Если подъем хвоста на миллиметров 30 не принес результатов, то возможно прийдется пересмотреть свою посадку, например наклониться или подвинуться вперед, и попробовать снова. В конечном итоге, грамотная настройка net squat (или высоты хвоста) должна приводить к распрямлению траектории в затяжном повороте только при сбросе газа, потому что добавление газа без всякой меры будет приводить к прокруту заднего колеса, что тоже будет сужать траекторию. Однако не перестарайтесь с уменьшением этого net squat – ранний прокрут заднего колеса тоже плохо в плане разгона, поэтому можно ограничиться теми настройками, когда на выходе будет легкий андерстир. В этом случае плавное добавление газа без всякой меры будет приводить к скольжению переднего колеса, а резкое – к скольжению заднего колеса. Кроме этого, смещением в седле назад можно будет добиваться андерстира и максимального сцепления заднего колеса на ускорении (полезно если по каким-то причинам получилось открыть газ поздно), а залегание на бак позволит сузить траекторию, когда газ был открыт рано, возможно даже слишком рано.

Покатались, подобрали нужное значение сага задней подвески. Теперь его измеряем и сравниваем с тем расчетным сагом, который установили ранее (35 мм, если кто уже забыл). Разница между расчетным сагом и экспериментальным – это величина, на которую нужно поднять хвост, чтобы вернуться к прежнему сагу задней подвески. У меня новый райдер саг получился 15 мм при полном отсутствии свободного сага. Поэтому 35 – 15 = 20 мм – именно настолько нужно поднять высоту хвоста. В цифре 20 и кроется некоторая засада – она слишком большая, чтобы поднять хвост, подкладывая шайбы под крепление моноаммортизатора. А «собачих косточек» на +20 мм я не нашел, поэтому хвост мотоцикла был поднят на 30 мм, а райдер саг задней подвески был установлен в 40 мм. Кстати, для любителей менять звездочки сообщу, что anti-squat зависит не только от угла наклона маятника (высоты хвоста), но и от размера звездочек. Зависимость не критичная, но это нужно знать для полного понимания того, что происходит: при уменьшении ведущей звездочки или при увеличении ведомой anti-squat увеличивается.

В общем, после регулировки высоты хвоста у нас отлично подобраны райдер саги на обоих колесах, и на выходе из поворотов мотоцикл держит линию. Теперь осталось подобрать последний геометрический параметр – наклон вилки, который отвечает за стабильность на прямике и за способность мотоцикла вваливаться в повороты. Опять же, едем равномерно - без резких разгонов и жестких торможений, смотрим чтобы мотоцикл не страдал избыточной поворачиваемостью на входе в поворот или нестабильностью на прямиках. Если такое происходит, то опускаем трубы вилки в траверсах, этим самым увеличивая угол наклона вилки. Если же мотоцикл неохотно вваливается в поворот без торможения, то трубы вилки следует слегка поднять в траверсах, что уменьшит угол наклона вилки.

А теперь приступаем к настройке демфирования. С этого момента забудьте, что у вам есть регулировка прелоада пружин. Это значит, что никакие проблемы, с которыми прийдется столкнуться, не должны быть решены при помощи регулировок прелоада – они уже выполнили свое назначение, позволив выставить требуемую геометрию шасси в статике. Теперь настала очередь регулировок демфирования сохранить эту геометрию в динамике (при разгонах и торможениях, включая разгоны и торможения в наклонах). Основная задача – правильно отрегулировать незкоскоростное демфирование, которое влияет на поведение мотоцикла при различных условиях, так как оно определяет скорость, с которой мотоцикл изменяет геометрию шасси под воздействием внешних сил (разгоны, торможения, центробежная сила в поворотах). Высокоскоростное демфирование отвечает за поведение подвески при наезде на неровности – его задача обеспечить в этом случае более быстрое срабатывание подвески, чем это задано настройками низкоскоростного демфирования, поэтому в основном существуют регулировки высокоскоростного демфирования сжатия, а регулировка демфирования отбоя общая. Таким образом, в первую очередь настраиваем низкоскоростное демфирование, а после этого те, у кого есть настройки высокоскоростного демфирования, подбирают максимально комфортные параметры при движении на неровностях. Те, у кого таких настроек нет, при небходимости меняют вязкость и уровень масла в компонетах подвески или меняют клапана и наборы шайб высокоскоротного демфирования (shim stacks).

Регулировка демфирования сжатия вилки находится внизу вилки, а отбоя – вверху. Если вилка продвинутая, то у нее есть и регулировка высокоскоротного демфирования, которое как правило находится снаружи регулировки низкоскоростного демфирования.

Впрочем, это типичное расположение регулировок и на каждой отдельной модели мотоцикла могут быть различия, например у новой Yamaha R1 2009 одна труба вилки отвечает за демфирование сжатия вилки, а другая – за демфирование отбоя. Другой пример – новая вилка BPF (big piston fork) Kawasaki ZX6RR 2009 и Suzuki GSX-R 1000 K9. Для заднего моноамортизатора демфирование сжатия как правило находится сверху, обычно на газовой емкости, а демфирование отбоя – снизу.

Задачей настройки демфирования являются две вещи: сделать подвеску умеренно мягкой, чтобы использовать весь ее рабочий ход, но в то же время не раскачивающейся, и одновременно сделать контролируемыми изменения статической геометрии шасси мотоцикла при разгонах и торможениях. Эта статическая геометрия уже настроена, однако нам еще нужно согласовать скорость реакции подвески с той скоростью или силой, с которой мы жмем на тормоза или откручиваем ручку газа. Поэтому ставим себе задачу обеспечить максимально возможный ход подвески во время наматывания кругов на треке, что обеспечит нам максимальное изменение геометрии мотоцикла в определенных ситуациях. Однако, не стоит забывать, что мотоциклами управляют не роботы, а живые люди, поэтому в случае, если настройки подвески под максимальную эффективность чем-то пугают, то лучше будет крутить из в сторону снижения эффективности до тех пор, пока станет не так страшно. О чем идет речь, станет понятно прямо сейчас, когда мы разберем фазы прохождения поворота мотоциклом и рассмотрим что мы можем ожидать от подвески на каждом участке.

Для начала крутим демфирование сжатия и отбоя в средние положение. Для этого считаем количество щелчков регулировки, делим это количество пополам и отщелкиваем нужное количество против часовой стрелки, от крайнего положения hard. После этого прыгаем всем весом на подножках, сжатие и расжатие подвески должно быть одинаковым по скорости на переднем и на заднем колесе и по времени должно занимать около одной секунды. В дальнейшем мы будем менять эти регулировки в ту или иную сторону, в зависимости от предпочтений в поведении мотоцикла. Однако, следует помнить, что поведение подвески – это уравнение с многими неизвестными, поэтому при внесении изменений в одном месте, это может вызвать изменение поведения мотоцикла в другой ситуации. Поэтому настройку нужно производить шаг за шагом, внося изменения помалу и записывая впечатления о промежуточных результатах.

По ходу настройки демфирования часто будут возникать проблемы, которые можно решить двумя способами, а именно увеличив один тип демфирования на одном колесе или уменьшив другой тип демфирования на другом колесе. Это может быть тяжелым испытанием, похожим на тяжелый выбор Буриданова осла, который умер от голода между двумя одинаковыми кучами пищи, которые находились на одинаковом удалении. Но на самом деле нам проще, потому что есть признаки недостаточного и избыточного демфирования, которые можно увидеть для каждого колеса в отдельности. Соответственно далее, для решения проблем с управляемостью, уменьшаем демфирование на том колесе, где его много, а увеличиваем на том, где его мало.

Выражаясь простыми словами можно сформулировать следующее правило: в основном при возникновении проблем на входе в поворот (до апекса) нужно крутить регулировки вилки, а при возникновении проблем на выходе из поворота (после апекса) нужно крутить настройки заднего амортизатора. Чтобы понять в какую сторону крутить, нужно логически прикинуть, хотим ли мы перенести больше или меньше веса вперед или назад.

Теперь рассмотрим фазы поворота более подробно

Сектор 1: Жесткое торможение на прямой, угол наклона мотоцикла практически отсутствует.

На данном этапе практически весь вес мотоцикла переносится на переднее колесо, передняя подвеска сжимается, а задняя соответственно расжимается.

С учетом того, что пружины вилки подобраны под суммарный вес мотоцикла и пилота, на данном этапе мы не особо опасаемся складывания вилки до пробоя, поэтому в основном концентрируемся на регулировке скорости клевка, который будет вследствие торможения. Для подбора демфирования сжатия тормозим с максимально возможным замедлением, сначала имеет смысл сделать пару «детских стоппи» с небольшой скорости, а затем ее увеличить. Нужно, чтобы при максимальном торможении вилка складывалась почти полностью, оставляя 10..15 мм хода в запасе для всяких неровностей асфальта, которые могут встретиться колесу при торможении. Таким образом мы находим минимальное демфирование сжатия вилки, которое необходимо, чтобы бороться с клевком на торможении. Дальше смотрим, не носит ли заднее колесо из стороны в сторону при таком торможении. Если такая проблема наблюдается, то это признак того, что демфирование отбоя заднего моноамортизатора слишком большое и заднее колесо теряет контакт с асфальтом. Решение – уменьшить демфирование отбоя задней подвески или увеличить демфирование сжатия вилки, что тоже замедлит разгрузку заднего колеса.

Другие возможные проблемы на данном этапе:

Сектор 2: Руление и вход в поворот.

Отличительной особенностью данного этапа является то, что происходит торможение передним тормозом для улучшения скорости заваливания мотоцикла на определенный угол наклона. На этом этапе вилка уже сложена при торможении на прямой и под действием центробежной силы начинает складываться задняя подвеска. Кроме того, нагрузка на вилку уменьшается (конкретная величина разгрузки вилки зависит от способа торможения в поворот – при трейл брейкинге нагрузка уменьшается плавно, при рулении с легким поджатием тормозов или вообще без торможения – нагрузка после прекращения торможения резко уменьшается, а затем снова возрастает). Таким образом, несмотря на то, что трейл брейкинг – это лучший способ валить мотоцикл в поворот, он же еще и самый опасный из-за сложности исполнения, поэтому не все его используют хотя бы на 50% эффективно (судя по телеметрии, я тоже в их числе). Кроме того, существуют еще и ситуации, когда требуется резко бросать тормоза и сразу же открывать газ. Поэтому, чтобы в этой ситуации вилка не распрямлялась слишком быстро, нужно регулировать демфирование отбоя – чем сильнее демфирование отбоя, тем больше времени потребуется вилке на распрямление. Приемлемая величина демфирования – это когда при резком бросании тормозов мотоцикл не пытается заметно дестабилизироваться, резко уйти на внешний радиус или завалиться от того, что вилка быстро распрямилась.

Бывают ситуаци, когда для входа в поворот нужно начинать тормозить в наклоне. Если, несмотря на плавное нажатие переднего тормоза, мотоцикл клюет вниз настолько быстро, что это оказывает влияние на линию движения и дестабилизирует шасси, то следует увеличить демфирование сжатия вилки. Мы его уже настраивали при торможении на прямике, но возможно начало торможения в повороте потребует пересмотреть комфортную скорость сжатия вилки. Те, кто не наклоняют мотоцикл на максимальный угол, при начале торможения в повороте могут заметить, что при торможении передним тормозом мотоцикл старается уменьшить угол наклона и распрямить траекторию. Увеличение демфирования сжатия вилки позволит уменьшить этот эффект, но за это прийдется платить уменьшенной чувствительностью переднего колеса (т.е. при его скольжении все произойдет очень быстро).

Любители тормозить далеко в поворот на этом этапе опять могут подрегулировать баланс демфирования сжатия и отбоя вилки. При жестком торможении в повороте на вилке могут возникнуть такие же вибрации, как и при совсем жестком торможении на прямой, что устаняется уменьшением демфирования отбоя или сжатия (тут имеет смысл подобрать нужное демфирование отбоя для заваливания в поворот, а затем найти соответствующее ему демфирование сжатия).

Возможные проблемы на данном этапе:

Примечание: понятие андерстира и оверстира на входе в поворот достаточно размыто, так как разные техники входа в поворот (трейл, подтормаживание, контрруление, руление переносом веса) и их комбинации приводят к разному поведению мотоцикла. Поэтому настройки подвески для входа в поворот и движения к апексу требуют более индивидуального подхода, чем настройки для выхода из поворота и движения от апекса, где все ясно – мотоцикл должен держать линию при максимально возможном ускорении.

Сектор 3: Середина поворота.

Есть повороты, в которых техника «торможения до самого апекса» не только не приносит ника