О зимних шинах и электронных системах стабилизации

Да и напоминание о том, что в холодное время года надо ездить на зимней резине, звучит, как слова из старой песни про Волгу, впадающую в Каспийское море. Однако никто не задумывается, как эти два эффективных средства повышения активной безопасности взаимодействуют. А между тем их отношения не всегда просты и безоблачны.

 

Компромиссная настройка

Для начала немного теории. Работа электронных систем помощи водителю основана на поддержании в предельных режимах движения скольжения колес в определенных границах (таким образом обеспечиваются оптимальные условия работы шины). Но дело в том, что величины коэффициентов сопротивления уводу у летних и зимних шин отличаются очень заметно. Даже если не принимать в расчет разницу в уводных характеристиках силовых каркасов (а она также имеет место), работа слоев протектора принципиально неодинакова. Этот эффект водитель обычно замечает как потерю точности управления и легкое "плавание" автомобиля при сезонном переходе на зимнюю резину. Проблема здесь в существенном отличии требований, предъявляемых к протектору, предназначенному для работы на сухом покрытии и на льду. В первом случае для получения максимального коэффициента сцепления необходимо обеспечить наибольшую площадь пятна контакта и стабильность его формы, что позволяет достичь максимальной силы сцепления уже при незначительном проскальзывании колеса. Соответственно протектор летних шин стараются сделать как можно жестче в поперечном и продольном направлениях. В сущности, скольжения в общепринятом понимании этого слова тут нет - идет упругая деформация участков шины, приводящая к возникновению разницы скоростей между колесом и дорогой. Схематичная характеристика такого колеса представлена на рисунке N1.

Условия работы зимней фрикционной шины другие. Здесь необходимо обеспечить удаление влаги из зоны контакта с поверхностью льда, для чего следует повысить удельное давление в узкой части зоны контакта. Достигается это ламинированием, нарезанием шашек протектора на узкие столбики, которые под действием силы сцепления изгибаются и образуют большое число острых кромок, "счищающих" воду. Побочным следствием этого является большая подвижность самого протектора, вызывающая вышеупомянутые эффекты. Причем физика явления такова, что при прочих равных для улучшения сцепных свойств зимней шины на льду надо увеличивать ее подвижность.

Из вышесказанного следует, что для реализации достоинств летних и зимних шин нужны совершенно разные настройки ABS и ESP. Большинство же современных автомобилей имеет компромиссную настройку этих систем с ориентацией в основном на характеристики летних шин. На "бытовом" уровне это воспринимается как слишком раннее начало работы ABS. Впрочем, на автомобилях, оснащенных высокопрофильными шинами, где доля протектора в общем уводе шины меньше, эта "усредненность" вполне работает. Но для мощных автомобилей, оснащенных сверхнизкопрофильными шинами, обладающими очень жестким каркасом и рисунком протектора летних шин, стремящегося к слику, разница в уводных характеристиках зимней и летней резины достигает такой величины, что становится препятствием в работе электронных систем при установке зимних шин. То есть система эффективно работает или с летней резиной, или с зимней. Условно это показано все на том же рисунке N1. Такое противоречие приводит к, казалось бы, парадоксальным результатам тестов, когда при торможении на снегу лучшие данные показывает псевдослик - шина с протектором без рисунка! Конечно, если она изготовлена из той же резиновой смеси, что и зимние шины.

 

Конечно, теоретически можно каждый раз изменять характеристики электронных систем в соответствии с установленным типом резины, но понятно, что в реальных условиях эксплуатации это невозможно. Очевидным выходом из ситуации является создание специальных зимних шин с уводными характеристиками, приближенными к показателям летних, а также соответствующая настройка электронных систем, тем более их сегодняшний уровень быстродействия это позволяет. Да, в таком случае предельные характеристики и летних, и зимних шин будут несколько ниже, чем максимально достижимые при сегодняшнем уровне технологии. Но итоговые характеристики системы "автомобиль-шина" будут существенно лучше и, главное, стабильнее (это хорошо видно на рисунке N2). Характер машины в предельных режимах при сезонной смене резины не меняется, что существенно безопаснее. 

Очень скоро появятся специальные зимние шины для многих других марок и моделей: вначале - для премиум-брендов, а потом и для остальных. Впрочем, достаточно реален и другой путь развития. Электронные системы станут настолько "умными", что смогут сами определять, какие шины установлены на автомобиль, а определив, самостоятельно корректировать свою работу с учетом их конструктивных особенностей.

Автор: Алексей Исаев

Источник: Коммерсант-Украина