Технологии MotoGP: Карбон в мотоспорте - высшая инженерия против несовершенства человека

МОТОГОНКИ.РУ, 28 февраля 2018 - Появление на тестах в Таиланде (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, официальный разработчик и тест-пилот Suzuki MotoGP

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?

Карбоновые колесные диски - выглядят потрясающе, ничего не весят, но...

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.

...но вот что с ними бывает даже при небольшом падении

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».

Карбоновый маятник Honda RC213V на тестах IRTA в Таиланде

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"».

Ducati Desmosedici GP09 с карбоновым монококом и маятником

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 GP500 - лишь 115 кг при мощности в 200 л.с. Соотношение мощности к массе осталась примерно тем же, но контролировать современные мотоциклы стало куда сложнее чисто физически: момент инерции, создаваемый 157-килограммовой ракетой с полным 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.

Cagiva C594 (1994-1995) прототип со сложносоставной карбоново-алюминиевой рамой и маятником

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.

BMW HP4 Race - все же, компромисс, а не ультимативный карбоновый байк!

...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.

Карбоновая вилка Ohlins на Honda RC213V Марка Маркеса (2018 год)

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 совершенствоваться Suzuki GSX-RR заводской команды MotoGP.

Карбоновые тормозные диски Brembo для MotoGP - вот это идеальное применение карбона!

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!