Технологии MotoGP: Карбон в мотоспорте - высшая инженерия против несовершенства человека
Спеченная под высоким давлением в смоле карбоновая ткань используется в моторном спорте давно: Формула-1, LMS, GT, MotoGP - везде, где есть бюджеты и нужно экономить вес. За три десятилетия «варить» детали заданной прочности и гибкости из карбона научились даже частные гаражи. Но ни один из них не использует карбоновых элементов в шасси своих прототипов MotoGP сегодня. Почему?
Появление на тестах в Тайланде (а до того, в Сепанге) Honda RC213V с полностью карбоновым маятником вызвало неподдельный интерес у журналистов. Чего добивается самый богатый завод MotoGP? Неужели он не помнит истории Ducati Desmosedici с полностью карбоновым шасси, которое выкинули на свалку истории после всего трех лет эксплуатации?
Нобуацу Аоки, один из команды разработчиков Suzuki GSX-RR для MotoGP после тестов в Бурираме дал большой и подробный ответ на этот вопрос, общаясь с Го Такахаси: «Со стороны, вполне логичным выглядит желание сделать прототип жестче, чтобы он слушался четче, лучше откликался на все возрастающие мощности. Мол, это "играет роль и делает разницу" в результате. И это будет неверный ответ», - говорит Го. «Идея в том, что сегодня в MotoGP верного ответа на этот вопрос не существует», - дополняет собеседника Нобу.
В чем же сильные и слабые стороны карбона?
Для примера стоит рассмотреть колесные диски из карбона, коих достаточно на открытом рынке. Но они почему-то не используются в профессиональном мотоспорте. Почему же?
Потому что у каждой палки есть два конца - слабые и сильные стороны.
Сильными сторонами целых карбоновых дисков являются их низкая масса и высокая жесткость, что позволяет держать форму даже при самых сильных нагрузках. Вес элемента является главенствующим, но все же единственным преимуществом - снижая неподрессоренные массы мотоцикла, мы улучшаем его управляемость.
Минусы - в высокой стоимости и хрупкости, неремонтопригодности и... все той же жесткости. Алюминиевые и магниевые диски имеют определенную гибкость, которая позволяет шасси «играть» при нагрузках, создает дополнительный элемент амортизации. При столкновении с жесткими элементами (поребриком, отбойником) карбоновый диск разлетелся бы на куски там, где алюминиевый просто погнулся, а магниевый получил небольшой скол. При торможении карбоновый диск дает лучшую обратную связь с покрышкой, однако имеется и обратная сторона: грань, разделяющая полный контроль и момент срыва переднего колеса на карбоновом диске гораздо тоньше, чем с металлическими дисками - и ее трудно прочувствовать. Оптимальным в MotoGP считают использование именно магниевых дисков: они легче алюминиевых, но гибче карбоновых. И они более чем втрое дешевле!
Эти правила касаются всех элементов шасси в той или иной мере.
Дорого, но бесполезно?
В случае с Repsol Honda, Марк Маркес приступил к испытаниям карбонового маятника еще в Валенсии. Но он не почувствовал никакой разницы по сравнению с алюминиевым. А новый директор команды Альберто Пуч позже отметил, что «нет необходимости экспериментировать, если есть хорошо работающее решение».
Карбоновые маятники, элементы рам, а то и все рамы применялись с 80-х годов XX века, испытаны многократно. И все же, не стали трендом. Десятилетия выявили оптимальный материал, обеспечивающий достаточную гибкость и отзывчивость, с которым можно работать - термически и механический, - это алюминий.
«Краеугольный камень - соотношение веса, жесткости и гибкости элемента, - говорит Аоки, - Но мы сталкиваемся и с таким фактором, как износ детали. Выработка на стальных и алюминиевых деталях [шасси] появляется через годы эксплуатации. Можно использовать шасси прототипа 2-3 сезона, прежде чем оно утратит свою прецизионную четкость отклика и начнет "гулять"».
Но карбоновые элементы, как это не странно, изнашиваются быстрее. Даже при самом деликатном обращении, при отсутствии падений, их хватает на 3-4 месяца эксплуатации. Ducati приходилось «варить» по 3-4 запасных монокока и маятника для Desmosedici Стоунера и возить их с собой на случай любых происшествий. Они же были вынуждены (именно - вынуждены) «варить» маятники с заданными характеристиками по каждый тип трасс. Это же круто!? - спросит наблюдатель. Не очень! - ответит член заводской команды, который вынужден собирать совершенно новый мотоцикл на каждом новом этапе и подбирать настройки заново.
«Эта технология хорошо подходит для Формулы-1. Карбоновые монококи болидов не подвергаются ударным нагрузкам, ну, кроме как если не врезаются в бетонную стену. Они не влияют на аккуратность управления машиной, тогда как в MotoGP ощущения гонщика в заезде куда важнее показателей телеметрии», - добавляет Аоки.
С точки зрения веса прототипов MotoGP, у нас имеются четкие указания от FIM - не менее 157 кг. И это достаточно много, если вспомнить, сколько еще в 2000 году весили 2-тактные прототипы GP500 - лишь 115 кг при мощности в 200 л. с. Соотношение мощности к массе осталась примерно той же, но контролировать современные прототипы стало куда сложнее чисто физически: момент инерции, создаваемый 157-килограммовым мотоциклом с полным бензина баком на скорости 300 км/ч, гораздо больше!
Технологии по-прежнему трудно спорить с природой
Поэтому только ощущения и всесторонняя помощь электроники - вот, что помогает современным пилотам оставаться в вертикальном положении. И алюминий справляется с этим отлично. Легче 157 кг сделать байк все равно не позволят.
Нобуацу вспоминает свою молодость в GP500 и связанных с этим событиях из 90-х: «Я участвовал в Big Road Race, отдельном кубковом событии, устроенном в Суго уже по завершении сезона Гран-При в октябре 1995 года. Выступал на Cagiva C594 - гибриде, состоявшем из алюминиево-карбоновой рамы и карбонового маятника. И это было не круто, причем совершенно! Это был уникальный, но в целом никчемный 185-сильный монстр, настоящая пластиковая ракета, которая не обеспечивала никакой обратной связи. Результат? 9 падений за два дня!»
«И я отлично понимаю, почему Валентино Росси настоял на том, чтобы Ducati сделали для него "обычную раму" в 2012 году!» - добавляет Нобуацу.
Карбон по своей натуре не прощает ошибок. Он жесткий, как сам алмаз, а не гибкий. Если у пилота есть варианты, то карбон не дает ими пользоваться.
И это, кстати, причина, по которой BMW Motorrad отказалась комплектовать свои гипербайки HP4 Race полностью карбоновыми маятниками, заменив их на алюминиевые, но оставив композитные рамы.
Какие области для применения карбона оптимальны?
И это та причина, по которой Honda хочет попробовать карбоновый маятник в конструкции RC213V. Раньше такого никогда не было. Задняя часть мотоцикла должна быть стабильной, и это повод сделать read-end жестче за счет карбона. И то, что Маркес и Педроса не ощутили разницы с алюминием, уже позитивный feedback! Значит, есть шанс развивать тему и пробовать... в будущем.
Совершенно корректное использование карбона в шасси прототипов - это установка жестких, негнущихся стаканов вилки. Это элемент шасси, который вообще не должен давать какой-либо люфт или «гулять», меняя геометрию мотоцикла и его характеристики. В данном случае, оптимальное соотношение облегчения и повышения жесткости.
По этой же причине карбон был, есть и будет основным материалом для производства облицовок, аэродинамики и защитных элементов рам и двигателя. Мало весит, прочный, хотя и одноразовый, но идеально подходящий для MotoGP!
Новым майнстримом аэродинамики MotoGP станут рамочные варианты винглетов - жесткая и объемная, но безопасная конструкция на переднем обтекателе. Такие теперь у Ducati, Honda и Aprilia. И аэродинамика сегодня помогает больше, чем электроника, поэтому ее проще развивать, считает Аоки, который уже знает, как будет развиваться прототип Suzuki Ecstar MotoGP.
Карбоновое волокно, пусть и в другом форм-факторе очень хорошо подошло для разработки самых мощных и точных тормозов в истории. Итальянская компания Brembo явный лидер в этом, и показатели ее карбоновых тормозов в MotoGP зашкаливают: диски способны выдержать нагрев до +1100°С, разогреваются на некоторых треках до +1000°С и только после этого теряют лишь часть своих свойств.
Итого
Зарко и Лоренцо попробовали в Бурираме прошлогодние шасси и сказали, что они лучше новых, например. Мы же считаем, что самые последние разработки инженеров - это и есть идеал технологии. «И это неверный ответ», смеется Аоки.
В MotoGP по-прежнему, как и 20 лет назад, все зависит от пилота и его ощущений. Если байк не позволяет себя контролировать так, как привык пилот, он падает или едет медленней остальных. Инженерия MotoGP в каком-то смысле уперлась в прослойку между сиденьем и рулем - в человека, в его природу и особенности. Наверное, скоро удастся создать робота - из алюминия и карбона, легкого и жесткого, который сможет управляться с таким же карбоновым мотоциклом без погрешностей и ошибок. Yamaha очень старается над этим! Но пока в MotoGP участвуют люди, лучшие технологии могут уступать победы лучшим навыкам и чувствам.
Поэтому пока алюминий - главный материал MotoGP.
Финальные тесты IRTA перед сезоном 2018 года стартуют уже завтра, 1 марта на Losail International Circuit в Катаре!
