Фёдор Мирон продолжает историю создания пожалуй самого быстрого кольцевого Nissan GT-R в России (установившего абсолютное лучшее время круга в рамках этапа Max Power Cars на автодроме Moscow Raceway в 2015 году):
Сезон 2014 закончился для нас на минорной ноте. Мы заняли только второе место на финальном этапе Max Power Cars проиграв 0.1 с победителю. Утешением было то, что в хронометрируемых тренировках за день до финала мы проехали 1.40.2, (на 1.5 секунды быстрее чем лучшее время победителя в финале). Были проблемы с электроникой и поэтому ездили с 0,84 Bar (согласно телеметрии), но тем не менее показали лучшие времена в сезоне в Мячково и MRW.
С самого начала проекта, я не планировал реализовать полную программу подготовки машины в первом же сезоне, понимая, что ресурсов не хватит (как денег, так и времени). В межсезонье 2014/2015 мы попытались реализовать часть возможного (опять же в рамках имеющихся ресурсов). Те немногие километры, которые мы проехали в сезоне 2014, большей частью подтвердили, первоначальные наблюдения и позволили собрать необходимые данные.
Основные области, на которых сконцентрировали свои малые силы:
1. Обеспечение штатной работы двигателя (1,4 бар)
2. Улучшение аэродинамических характеристик
3. Устранение проблем с управляемостью связанных с заводской геометрией подвески.
Для решения первого пункта мы решили доверить управление двигателем Motec M150 адаптированный для R35. М150 позволяет реально взять управление двигателем в свои руки, а точнее в добрые руки моего друга Олега Дарвина.
Чуть подробнее на тему п.2 и 3 по той причине, что это менее заезженные области – мне это ближе, а кому то возможно будет интересно:
Итак, по геометрии и управляемости. Основные «проблемы» заложенные в стандартной подвеске GT-R R35.
Начну с задней потому что основная собака порылась там. Стандартная геометрия задней подвески R35 имеет две интересные особенности.
Первая – это очень сильный pro roll – т.е. под воздействием поперечного ускорения рычаги работают так, что по сути уменьшают сопротивление задней оси крену (в очень значительной степени). Я не помню, что там происходит при стандартном дорожном просвете, но на наших высотах (грубо на 60-70 мм ниже стандарта) задние instant centers находятся примерно на 350 мм ниже уровня асфальта.
Вторая особенность – это очень существенный anti-squat, т.е. при подаче крутящего момента на задние колеса, задняя подвеска резко становится значительно жестче. Силы передаваемые через рычаги действуют именно очень резко, значительно резче чем те, что передаются через пружины, амортизаторы, стабилизаторы т.е. через эластичные элементы. Это как раз то, что резина «любит» меньше всего – резкое изменение нагрузки в пятне контакта.
Что получается в итоге. Очень большой pro roll (сзади) приводит к тому, что большая часть перераспределения веса происходит на передней оси, что смещает баланс к недостаточной поворачиваемости (причем чем выше боковое ускорение, тем выше процент understeer). Понятно, что это приводит к тому, что возможная скорость на входе и апексе уменьшается. Затем пилот открывает газ и если момент достаточно высок (2-я передача, а если момента много то 3-я и даже 4-я) задняя ось резко становится жестче (anti squat) и баланс так же резко смещается в сторону избыточного. Это мешает адекватной передаче момента асфальту и уменьшает скорость на выходе (и всей прямой следующей за поворотом).
В такой ситуации, чтобы заставить автомобиль адекватно поворачивать (на входе и в апексе) необходимо подобрать значения пружин и стабилизаторов так, чтобы компенсировать влияние геометрии, но на выходе тогда вообще очень трудно рано открыться. Если настроить так, чтобы компенсировать power on oversteer на выходе, то на входе морду провозит мимо апекса. В итоге приходится идти на компромисс и получается и здесь «не очень», и там «не особо» (либо наоборот). Короче то, что я больше всего «полюбляю» — машина которая резко меняет баланс поворачиваемости в течение одного поворота.
Кстати говоря, на заводском R35 GT3 внесены изменения в подвеску, которые решают проблему anti squat (pro roll остается)
Если этого мало, есть еще одна проблема. Конструкция кулака – ступица приворачивается к средней части кулака (толщина там примерно 25 мм). При этом поверхность сопряжения с колесным диском находится более чем в 60 мм от поверхности кулака, к которой прикручена ступица. Короче говоря, создается очень существенное плечо, через которое силы действующие через шину, диск воздействуют на кулак. В итоге, при высоких боковых ускорения фланец ступицы/кулак существенно деформируется = низкие toe and camber stiffness, т.е. во время поворота углы схождения и развала «гуляют».
Далее – стандартная задняя подвеска и задний подрамник не позволяют скомпоновать по настоящему эффективные аэродинамические решения – большой-о-о-ой минус.
По важности – аэродинамика перевешивает, но стабильные характеристики геометрии подвески тоже играют существенную роль, особенно в плане чувства уверенности в машине у пилота.
Короче – решено спроектировать и изготовить новую подвеску и подрамник, с учетом решения вышеописанных проблем.
Проектирование геометрии подвески и шасси вокруг неё с нуля – это довольно нетривиальный вопрос, и требует довольно кропотливой работы – надо знать чего хочется и как этого добиться 
Возможно позже я попробую как то проиллюстрировать эту часть работы, а пока вот скрины мат. модели стандартной подвески и того, что получилось.
Плюс короткое видео двух подвесок в динамике (фазы поворота от макс. торможения до макс. разгона. ) Изображение – только новая подвеска. Но параметры указаны для обеих: Черные цифры относятся к новой подвеске, красные – стандартная подвеска:
Комментарий к видео. Цифры вокруг картинки подвески:
Ride и Roll – оба по центру над изображением подвески
Ride = высота оси, в статике 0.
Roll = угол крена оси
Roll Center (по центру под моделью) — нижняя цифра расстояние по вертикали от уровня земли. Верхняя цифра – боковое перемещение центра крена.
Многие думают, что центр крена это важная штука и геометрию надо проектировать во многом вокруг него и его минимальных перемещений. Это заблуждение, по простой причине, что roll center геометрический или тем более force based это результат, а не причина. Т.е. когда геометрия проектируется то отслеживать надо instant centers (особенно его вертикальную составляющую).
Справа и слева от Roll center – Jack – in. Это сокращение от Jacking forces inclination angle. Если очень упрощенно, то цифра показывает какая часть общей жесткости оси действует через рычаги подвески. Т.е. цифра 0,024 это значит, что 2,4% жесткости оси приходится на геометрию (97,6 через эластичные элементы – пружины, стабилизаторы, амортизаторы). Цифра 0,233 = 23%
Я стремлюсь к тому, чтобы процент был низким, т.е. общий процент «геометрических сил» был минимальный и изменения их величин, в динамике, было маленьким само по себе, а их влияние на баланс управляемости было бы очень незначительным.
Следующие цифры по бокам от Jack-in это те самые Instant centers. Верхняя цифра это горизонтальное расстояние, нижняя – вертикальное.
Справа/слева от колес – Spring. Верхняя цифра сжатие пружина/амортизатора, а нижняя это Motion ratio, т.е. коэффициент перемещения пружины/амортизатора по отношению к перемещению колеса. В данном случае я стремился к тому чтобы этот коэффициент был как можно более линейным (т.е. не менялся в динамике).
Справа/Слева от колеса под Spring = Scrub. Это поперечное перемещение пятна контакта в динамике.
Выше это значение поворота колеса. Еще выше значение развала схождения. Над колесом значение перемещения колеса.
В принципе этих цифр достаточно, чтобы наблюдать очень значительную разницу в работе подвесок (черная TMS, красная – стандарт). Понаблюдайте и может прокомментируйте, кто-что видит.
Вот еще видео (без данных стандартной) — вид сзади.
Причина, по которой я решил делать inboard подвеску на пушродах. Во-первых, амортизатор с пружиной там фигово компоновался — мешал привод и диск. Если крепить его (амортизатор) так же как на стандартном кулаке (сверху), то заготовка для кулака нужна очень толстая (плита больше 100 мм толщиной), либо приворачивать к ней отдельное крепление амортизатора (чего я очень не люблю делать). В стандартной машине кулак — отливка и там кривая форма не проблема. У нас кулаки фрезерованные из цельного куска, а В95Т1 теперь серьезно стоить стал.
Кроме того традиционные преимущества связанные с пушродами:
Снижение неподрессоренных масс (на ~ 0.5 веса амортизатора и пружины минус ~ 0.5 веса пушрода)
Возможность заложить любой желаемый motion ratio в статике и в динамике.
Возможность быстрее и точнее регулировать высоту оси на пушродах, а не преднатягом гайки на амортизаторе, под пружиной.
Значительно упрощен доступ к амортизаторам/пружинам, что сильно экономит время на тестах.
Возможность скомпоновать более компактный стабилизатор при той же (любой нужной) жесткости на колесе и быстрее/проще менять регулировки.
На видео — вверху над левым колесом можно видеть фазу поворота.
Zero position = статика,
Full braking = ось на 25 мм поднимается (макс. торможение, задняя ось разгружена)
Half braking at turn = ось поднята на 12,5 мм от статики + крен 1 градус.
Full cornering = крен 2 градуса
Roll on power = ось опущена на 12,5мм + крен 1 градус
Full Power = ось опущена на 25 мм
Конечно хода подвески гораздо больше чем то, что допустимо для машины с развитой аэродинамикой днища, но на больших ходах легче отслеживать разницу в показателях между различными вариантами геометрии.
Когда колеса идут вверх по отношению к шасси, пушрод толкает рокер, рокер поворачивается вокруг своей оси и толкает (сжимает) амортик/пружину.
Мне кажется все предельно ясно и тут нечего больше объяснять.
Итак геометрия подвески определена – дальше необходимо спроектировать все и каждую деталь начиная с задней части шасси/задний подрамник – каждую трубу и деталь из которой они состоят.
Рычаги задней подвески, рокер, крепления рокеров и амортизаторов и главное кулаки.
Потом это надо воплотить “в железе”.
В следующей записи блога пройдемся по отдельным компонентам. От каких-то отдельных моментов проектирования до изготовления готовой детали.
В посте использованы фотографии с финального этапа Max Power Cars 2014
