MotoGP Inside: Marchesini - кованые диски, рожденные в Гран-При

МОТОГОНКИ.РУ, 17 февраля 2016 - В течение десятилетий спортивные мотоциклы неизменно оснащались цельно-литыми колесными дисками из различных сплавов, в основном, алюминия.

Rothmans Honda NSR500R Мика Дуэйна - на одном из первых вариантов фрезерованных алюминиевых дисков от Marchesini

Колеса мотоцикла являются неподрессоренными компонентами и, следовательно, снижение их массы всегда выгодно, поскольку улучшает управляемость, значительно повышает эффективность работы шасси в целом и тормозов в частности. Техническая эволюция, шедшая по пути облегчения колес, привела к появлению цельных колес с полой осью.

Один из часто задаваемых вопросов: как повлияло на мотоциклы MotoGP изменение диаметра колесных дисков и шин с прототипных 16.5 на "серийные" 17 дюймов?

Repsol Honda RC213V (2016) - благодаря этой команде цветовая схема Orange Racing стала суперпопулярной во всем мире, и не только в мотоспорте: Marchesini ежегодно продает сотни пар реплик дисков спорт-прототипов HRC!
Кликните на изображение, чтобы перейти в фотогалерею

Немного популярной физики

В двух словах на этот вопрос не ответить. Физика работы колеса не так проста, как кажется на первый взгляд. Сдвинуть статичный объект, придав ему ускорение, это одно дело, его можно описать одной формулой. Но приводя в движение мотоцикл, мы запускаем в действие сразу несколько систем.

На каждую - раму, двигатель, подвески, колеса - действуют разные силы. Колеса в движении имеют сложную физическую модель, в системе вращающихся колес появляется дополнительная инерция: шина и сам диск имеют значительную массу. Момент инерции зависит не только от массы, но и от квадрата радиуса вращения: чем меньше радиус, тем выше скорость вращения. Чем тяжелее колесо и чем быстрее оно вращается, тем выше гироскопический эффект, который удерживает мотоцикл в вертикальном положении на прямой и тянет мотоцикл распрямиться в повороте.

То есть, переход на 17-дюймовые колесные диски и шины чуть снизит поворачиваемость, но заводы уже готовы компенсировать потери за счет шасси и изменений в двигателях.

Иными словами, чем легче колесо, тем проще управлять мотоциклом, наклонять его в поворот, преодолевая центробежную силу и гироскопический эффект. И вот почему практически все производители спортпрототипов для MotoGP перешли на использование в двигателях counter-rotating crankshaft - коленчатых валов, вращающихся в противоположном колесам направлении. Поскольку двигатель расположен в центре масс мотоцикла, эта технология помогает компенсировать (снизить) влияние гироскопического эффекта, создаваемого вращением колес - управляемость улучшается.

Впрочем, у перехода на 17 дюймов есть и плюс: при увеличении диаметра, длина окружности тоже становится больше, а значит, за один оборот колеса мотоцикл проходит большее расстояние. Переход на 17-й размер в 2012 году чемпионата мира по Супербайку продемонстрировал, что время круга при тех же условиях сократилось в среднем на 1-1.3 сек.

Просчет формы делает мощный промышленный супер-компьютер, затем заготовка проверяется на лабораторном стенде

Как сделать идеальное колесо?

В Marchesini последние 15 лет работы посвятили созданию колесных дисков с близким к идеалу соотношению прочности и массы. Экспериментируя в лаборатории и на гоночных треках, итальянские инженеры пришли к нескольким важным открытиями.

От материала и его свойств зависит, сколько "лишнего" металла разработчик может снять с заготовки при производстве: меньше металла, меньше сечение лучей спиц - меньше масса.

Прежде всего, они опытным путем установили, что наилучшим материалом для изготовления дисков для мотоциклов является магниевый сплав плотностью 1,8 кг/куб.дм. Для сравнения, практически все заводы изготавливают колесные диски для серийных моделей из алюминиевого сплава плотностью 2,7 кг/куб.см. Вес колесных дисков для прототипов на 45% ниже, чем литых, и это помогает снижать момент инерции на 35%.

Готовые для запекания и покраски колесные диски Marchesini из магниево-алюминиевого сплава

Процесс обработки заготовки, а затем и изделия, способный улучшить его прочностные свойства - имеет огромное значение. Как известно, сталь проходит процесс закалки для повышения коэффициента жесткости. В производстве колесных дисков на заводе Marchesini используется метод горячей ковки. Заготовка разогревается до высокой температуры и, становясь пластичной, попадает под мощный пресс-"наковальню". В ходе предварительной обработки заготовка проходит несколько таких прессов, поэтому технология производства таких дисков называется "multiforging". Множественная ковка позволяет выровнять кристаллическую решетку металла, придав зернам однородность и небольшой размер, а также оптимизировать структуру расположения волокон. После ковки заготовка попадает на точный фрезерный станок с ЧПУ, где колесу придается форма конечного изделия.

Форма колесных дисков Marchesini для MotoGP и World Superbike просчитана на компьютере и затем подтверждена серией испытаний в лаборатории. Конечная обработка дисков включает в себя тест на наличие микротрещин с помощью высокопроникающей жидкости, после чего колеса "запекают" в специальном составе, создающем на поверхности сплава тонкую антикоррозийную пленку. Только затем диски красят или анодируют.

Анодирование или покраска - не важно: под этим слоем колесные диски имеют защитное антикоррозионное покрытие

В чемпионатах Moto2 и Moto3 используются серийные колесные диски со сферическими подшипниками ступицы из керамического материала. В MotoGP и World Superbike колесные диски для прототипов и заводских супербайков собираются индивидуально, команды могут настоять на установке подшипников определенного производителя с определенными свойствами: в Европе и Японии есть компании, специализирующиеся на производстве высокотехнологичных подшипников для моторного спорта, способных снизить сопротивление и потери от трения до 10-15% относительно серийных моделей. Меньше сопротивления - выше пиковая скорость!

Pro & Contra

Технический регламент MotoGP запрещает использовать высокотехнологичные материалы, вроде карбона и керамики при производстве не только компонентов тормозных систем, но и колесных дисков. А было бы здорово иметь цельные карбоновые диски! Не так ли? Сравним.

Магниевые кованые или карбоновые? Новый Holywar?

Набор карбоновых дисков компании BST CF на 17" (3.5"-5.5") стоит $3300 при суммарном весе лишь в 4.8 кг. Набор доступных на рынке магниевых кованых Marchesini того же размера - $1900-2200 при весе в 6.3 кг.

Разница в цене составляет целую вилку Ohlins в сборе или набор высокотехнологичных картриджей, благодаря установке которых можно сэкономить те самые 1.5 кг массы. Если это действительно критично.

И карбоновые, и магниевые диски могут расколоться от сильного прямого удара. Только гибкость кованых дисков превышает гибкость карбоновых в 1.5 раза, что означает и лучшую устойчивость к ударам.

Еще один важный момент: карбоновые диски не на 100% монолитны, как кованые - ступица колеса все-таки делается из алюминия, поскольку он обеспечивает лучшие характеристики выносливости и большую гибкость (устойчивость к ударам).

Карбоновые колесные диски - фетиш, но не более того, уверены дотошные американцы!

Как пишет Мэт Майлз в одной из обзорных статей в журнале Cycle World, в целом, мотоспорт отказался от использования карбоновых колесных дисков еще в конце 90-х из-за весьма сомнительных преимуществ: их достаточно пересчитать по пальцам одной руки, но минусов будет столько же.

Что делает кованые спортивные диски мало эффективными при использовании на улицах? Все те же пробои! Неровности дорожного покрытия, бордюры, легкие падения на бок - это то, что не любят тонкостенные кованые диски. По уровню выносливости дорожные алюминиевые диски имеют гораздо более высокий коэффициент сопротивляемости и гибкости. В конечном счете, жесткость магниевого сплава может привести к его немедленному разрушению там, где алюминиевый фрезерованный диск просто погнется.

Фото: из архива редакции, motofoto.ru и Brembo