Кіріспе

Көлік құралы динамикасы терминдері
Төмен бағытта жүру және жоғары бағытта жүру – көлік құралының көлденең үдеудің өзгеруімен байланысты руль бұрышының өзгеруіне сезімталдығын сипаттау үшін қолданылатын көлік құралы динамикасы терминдері. Бұл сезімталдық белгілі бір тұрақты жағдайдағы жұмыс режимі үшін Автомобиль инженерлері қоғамы (SAE) J670 құжатында және Халықаралық стандарттау ұйымы (ISO) 8855 құжатында анықталады. Көлік құралының төмен бағытта немесе жоғары бағытта жүруі төмен бағыт бұрышының өзгеру жылдамдығына байланысты. Төмен бағыт бұрышы – бұл Акерман бұрышынан тыс, кез келген тұрақты жағдайдағы маневрде қосылуы тиіс қосымша рульдік (жол доңғалақтарында, емес қол доңғалағында) мөлшер. Акерман бұрышы – көлік құралының көлденең үдеудің қажеті болмағанда (нақты төмен жылдамдықпен) қисық бойымен жүруіне қажетті руль бұрышы. Төмен бағыт градиенті (U) – берілген тұрақты жағдайдағы жұмыс режимі үшін тегіс жолдағы көлденең үдеуге қатысты төмен бағыт бұрышының өзгеру жылдамдығы. Егер төмен бағыт градиенті оң болса, көлік құралы төмен бағытта жүреді, егер төмен бағыт градиенті теріс болса, жоғары бағытта жүреді, ал төмен бағыт градиенті нөл болса, көлік құралы бейтарап режимінде жүреді. Көлік және автоспорт әуесқойлары бұл терминологияны журналдар мен блогтарда әртүрлі маневрлерде рульге көліктің реакциясын сипаттау үшін бейресми түрде жиі қолданады.

Төмен бұрылыс ауытқуының анықталу сынағы

Төменгі бағыттаудың градиентін анықтау үшін бірнеше сынақтар қолданылуы мүмкін: тұрақты радиус (әртүрлі жылдамдықтарда қайталанатын сынақтар), тұрақты жылдамдық (әртүрлі руль бұрыштарымен қайталанатын сынақтар) немесе тұрақты руль (әртүрлі жылдамдықтарда қайталанатын сынақтар). Осы үш сынақ түрінің ресми сипаттамаларын ISO ұсынады. Гиллеспи екі өлшеу әдісін егжей-тегжейлі қарастырады. Нәтижелер сынақ түріне байланысты, сондықтан жай ғана deg/g мәнін көрсету жеткіліксіз; градиентті өлшеу үшін қолданылған процедураның түрін де көрсету қажет. Көлік құралдары бұлжымайтын сызықтық емес жүйелер болып табылады, және U мәні сынақ диапазонында өзгеруі қалыпты жағдай. Көлік құралы кейбір жағдайларда төменгі бағыттау, ал басқа жағдайларда жоғары бағыттау көрсетуі мүмкін. Сондықтан, төменгі/жоғары бағыттау сипаттамаларын хабарлағанда жылдамдық пен көлденең үдеуді міндетті түрде көрсету керек.

Төмен бұрылыс ауытқуына әсер етуі

Көліктің көптеген қасиеттері машинаның бағытталмау градиентіне әсер етеді, оның ішінде шинаның бұрылу қаттылығы, кемпірлеу итермесі, бүйірлік күштің икемділігіне байланысты рульдің бұрылуы, өзін-өзі реттеу моменті, бүйірлік салмақ ауысуы және рульдік жүйенің икемділігі. Салмақтың таралуы әрбір дөңгелектің тік күшіне және осыған байланысты оның ұстау қабілетіне әсер етеді. Бұл жеке үлестерді талдау арқылы немесе Бундорф талдауында өлшеу арқылы анықтауға болады.

Басқаруды шектеуден айырмашылығы

Көлік құралының төменгі/артық басқару мінез-құлқы мен шекті мінез-құлқы шатастырылмауы үшін ерекше сақтық қажет. Физикалық принциптері мүлдем бөлек. Олардың әсер етуі және туындауы әртүрлі. Біріншісі – бүйір үдеу күші арта келе шинаның тайғанау және көлбеу бұрыштарынан туындайтын деформация әсерімен байланысты. Екіншісі – алдыңғы немесе артқы дөңгелектердің бірінші болып тоюы мүмкін болатын, максималды үйкеліс жағдайларымен байланысты. Шекті мінез-құлқы үшін жарыс жүргізушілері қолданатын «итеру (аударылу) және сырғанау (бұрылу)» сипаттамалық терминдерін пайдану осы түсініктердің шатастырылмауына көмектеседі.

Қолданудың шекті сипаттамалары

Бұл жағдайда, бұрылыс кезінде алдыңғы шиналар артқы шиналардан бұрын толып қалуы (қосымша тарту күшін өндіре алмай қалуы) мүмкін. Алдыңғы шиналар қосымша көлденең күш бере алмайтындықтан, ал артқы шиналар бере алады, сондықтан көлік құралының алдыңғы бөлігі артқы бөлігінен үлкен радиусты жолмен қозғалады. Егер артқы шиналар алдыңғы шиналардан бұрын толып қалуы мүмкін болса, керісінше болады. Алдыңғы шиналар көліктің алдыңғы жағын қажетті траекторияда ұстау үшін қажетті көлденең күшті қамтамасыз етеді, ал артқы шиналар үлкен радиусты жолмен қозғалуға мәжбүр болады. Нәтижесінде артқы шиналар көліктің алдыңғы бөлігіне қатысты сыртқа қарай итеріледі, бұл көлікті бұрылыстың ішкі жағына қарай бұрады. Егер руль бұрышы өзгермесе (рульдік дөңгелек сол позицияда қалса), алдыңғы дөңгелектер кішірейе түсетін шеңберді сызады, ал артқы дөңгелектер машинаның алдыңғы бөлігінің айналасында айналып тұрады. Осылай машина "айналып кетеді". Жайылып кетуге бейім автомобильдер кейде "құйрығымен ойнайтын" деп аталады, сияқты ит қуанышпен құйрығын сілкілегендей, ал жиі кездесетін мәселе - дөңгелектердің балық сияқты қозғалуы. Нақты жағдайларда (жылдамдық пен бұрылыс радиусы үнемі өзгеретін жерде) тарту күшінің таралуына және аралауға немесе айналуға бейімділікке бірнеше қосымша факторлар әсер етеді. Бұл негізінен шиналарға түсетін салмақтың таралуына және әрбір шинаға қосымша үйкеліс жүктемесіне байланысты. Тұрақты жағдайдағы көліктің жүктемесінің вертикальды таралуы басқаруға әсер етеді. Егер массаның ортасы алға жылса, шина жүктемесіне сезімталдыққа байланысты төменгі бағыттағы ауытқу тенденциясы артады. Егер массаның ортасы артқа жылса, төменгі бағыттағы ауытқу тенденциясы төмендейді. Бойлық жүктеме беру, бойлық үдеудің шамасына және массаның ортасының биіктігіне пропорционалды. Тормоз басылғанда, қосымша вертикальды жүктеме алдыңғы дөңгелекке түседі, ал артқы дөңгелектерден сол шамада жүктеме алынып тасталады. Шинаға түсетін жүктеме және үйкеліс коэффициенті өндірілетін максималды тарту күшін анықтайды. Үдеу кезінде, вертикальды жүктеменің бір бөлігі алдыңғы жағынан артқы жағына ауысады, бұл сегіз ұшында қол жеткізілетін максималды тарту күшін өзгертеді. Шексіз жағдайларда, алдыңғы шиналар толығымен жерден көтерілуі мүмкін, яғни басқару күші жерге берілмейді. Шиналар көлденең және бойлық күштерді жерге жеткізеді. Жалпы тарту күші - көлденең және бойлық күштердің векторлық қосындысы. Егер кез келген жағдайда қажетті тарту күші шинаның қол жетімді тарту күшінен (нормальды күш пен үйкеліс коэффициентінің функциясы) асып кетсе, шина толып қалады. Салмақтың таралуы және аспаның геометриясы тұрақты жағдайдағы сынақта өлшенген төменгі бағыттағы ауытқу градиентіне ең көп әсер етеді, ал қуат тарату, тежегіштердің тепе-теңдігі және алдыңғы-артқы салмақтың ауысуы да көптеген нақты жағдайларда қай дөңгелектер бірінші болып тартуын жоғалтатынына әсер етеді.

Шекті шарттар

Дөңгелектердің ұстау шегіне жеткенде және көлденең үдеуді арттыру мүмкін болмай қалғанда, көлік жоспарланғаннан үлкен радиусты жолмен жүреді. Көлік көлденең үдеуді арттыра алмаса да, ол динамикалық тұрақты болып қалады. Ал артқы дөңгелектердің ұстау шегіне жеткенде, көлік динамикалық тұрақсыздыққа ұшырап, айналуға бейім болады. Көлік ашық циклде тұрақсыз болғанымен, тәжірибелі жүргізуші кері рульдік бұрылыс және/немесе газ педалін немесе тіпті тежегішті дұрыс пайдалану арқылы тұрақсыздық шегінен кейін де бақылауын сақтай алады; мұндай әрекет дрифт спортында мақсатты түрде жасалады. Егер артқы жетектегі көлікте артқы дөңгелектерді айналдыруға жеткілікті қуат болса, ол дөңгелектерге жеткілікті қозғалтқыш қуатын жіберіп, оларды айналдыра бастайды. Ұстау жоғалғаннан кейін, дөңгелектер көлденең бағытта еркін қозғала алады. Төзу кезінде көбінесе алдыңғы тежегіштер көп жұмыс істейді. Егер алдыңғы жүктеме тым жоғары болса, алдыңғы дөңгелектер ұстауын жоғалтып, көлікке басқаруды жоғалту қаупі туындауы мүмкін.

Қатысушы шаралар

Төменгі тығыздық градиенті – тұрақты күйдегі бұрылыс мінез-құлқын сипаттаудың маңызды өлшемдерінің бірі. Ол сипаттамалық жылдамдық (бұрылысты жүзеге асыру үшін қажетті руль бұрышы Акерман бұрышынан екі есе көп болатын төменгі тығыздық көлігінің жылдамдығы), бүйір үдеудің пайдасы (g/градус), бұрылыс жылдамдығының пайдасы (1/с) және шекті жылдамдық (жоғары тығыздық көлігінің шексіз бүйір үдеуге ие болатын жылдамдық) сияқты басқа қасиеттермен байланысты.