Перевод статьи Racecar Engineering
В предыдущей части мы рассмотрели основы баланса производительности (BoP), а также то, какие вещи облегчают и затрудняют его реализацию. Среди основных сложностей с которыми сложнее всего справиться инженерам по балансу есть одна из самых трудны , и это - "пылевая завеса". В первой статье я упомянул, что это заслуживает отдельной статьи, так что вот она.
Проще говоря, "пылевая завеса" означает маскировку своих возможностей, чтобы скрыть свой истинный потенциал. От кого вы можете скрываться? Как правило, от конкурентов и санкционирующих органов, но причины для сокрытия результатов от каждого из них совершенно разные.
Лично я предпочитаю использовать термин "управление производительностью", а не "пылевая завеса". Последний термин имеет ужасно негативный оттенок в моем сознании, поскольку подразумевает намеренное решение сделать что-то гнусное. Управление эффективностью звучит гораздо скучнее, конечно, но оно более четко определяет, что на самом деле делает эта концепция. Это также снимает часть негативного впечатления, потому что в гонках всегда есть моменты, когда управление производительностью является необходимостью.
Стратегия "пылевой завесы"
Почему "пылевая завеса"? Потому что управление своей производительностью также можно считать законной стратегией в цикле развития.
Давайте рассмотрим марафонца, который готовится к Олимпийским играм. У него или у нее одна цель - завоевать золотую медаль. Возможно, спортсмен также хочет установить мировой рекорд, чтобы все знали, кто является лучшим марафонцем в мире. В таком случае, готовясь к забегу на золотую медаль, спортсмен будет тренироваться для достижения цели побить мировой рекорд. Захочет ли этот марафонец, чтобы конкуренты знали, как быстро он способен бежать, до самого забега? Я думаю, что нет. Они хотят держать соперников в догадках, чтобы те были удивлены (даже не готовы) к тому, на что способен спортсмен в день забега. Чтобы установить мировой рекорд, бегун должен стремиться к этому с самого начала. В соревнованиях по бегу вы не можете решить ускориться на полпути к рекорду, потому что в этот момент уже слишком поздно.
Заставить соперников гадать - это уже само по себе стратегия. Вы надеетесь, что никто не подскажет вам, что нужно готовиться по-другому или лучше до начала соревнований. Используя эту стратегию, вы надеетесь, что ваш уровень подготовки лучше, чем у конкурентов, даже если со стороны так не кажется. Эта стратегия может применяться как для одного соревнования, так и в течение всего сезона гонок.
Означает ли это, что я потворствую управлению эффективностью в автоспорте? К сожалению, на этот вопрос сложно ответить. И для этого сначала нужно провести различие между гонками с BoP и гонками без BoP.
В специальных гоночных сериях, где BoP не является фактором, или в открытых сериях, таких как Формула-1, я считаю, что управление производительностью является выигрышной стратегией и полностью оправдано. В специальных сериях, таких как IndyCar, нет необходимости демонстрировать свой истинный потенциал производительности до тех пор, пока это действительно важно, например, в квалификационной сессии. В этом случае вы надеетесь, что когда придет время квалификации, у ваших соперников не будет достаточно времени, чтобы отреагировать на ваше внезапное увеличение скорости. Сколько раз мы видели, как самое быстрое время в квалификации устанавливал на последнем круге сессии водитель последней машины, выехавшей на трассу?
В открытой гоночной серии, такой как Формула 1, мы часто слышим термин "пылевая завеса", который используется для описания характеристик различных автомобилей во время предсезонных тестов. Опять же, вся идея заключается в том, чтобы не дать соперникам времени отреагировать на любые реальные недостатки в производительности до начала сезона. Именно поэтому мы часто видим значительные изменения в составах Формулы 1 между машинами, представленными на предсезонных тестах, и теми, которые выходят на стартовую решетку первой гонки.
Тонкая грань
Однако в гоночных сериях, где все вещи не равны, мы пытаемся использовать баланс производительности, чтобы уравнять шансы. Но в гонках BoP существует тонкая грань между стратегическим управлением своими характеристиками, чтобы заставить соперников гадать, и намеренным сокрытием характеристик, чтобы заставить гадать санкционирующий орган. Balance of Performance предназначен для уравнивания машин на стартовой решетке, чтобы обеспечить всем участникам равные возможности стоять на верхней ступени подиума по окончании гонки.
В гонках BoP я хочу, чтобы все заезды решались исполнением, а не тем, что какой-то автомобиль имеет несправедливое преимущество, которое до сих пор было неизвестно. Когда я говорю "исполнение", я имею в виду все, включая выбор лучшего гонщика (гонщиков), лучшего стратега, лучшую подготовку, обучение механиков проведению лучших пит-стопов, лучший план и успешное выполнение этого плана. Я знаю, что все производители, участвующие в гонках BoP, хотят того же, что и я, потому что они мне об этом говорили.
Моя личная цель по балансу времени круга между машинами разных производителей составляет менее 0,3 процента. Это означает, что я хочу, чтобы все автомобили могли проехать круг в пределах 0,3 секунды друг от друга на 100-секундном круге. Это буквально столько же времени, сколько вам нужно, чтобы моргнуть. Чтобы представить это в перспективе, откройте приложение секундомера на своем смартфоне и попробуйте несколько раз пройти круг за 0,3 секунды. Теперь представьте себе 10 различных автомобилей, представляющих 10 различных производителей, которые пересекают линию старта/финиша за этот промежуток времени. Таким образом, если моя цель - держать автомобили в пределах 0,3 процента друг от друга, не нужно много "манипуляций с производительностью", чтобы автомобиль казался слишком медленным в моих глазах.
В оставшейся части этой статьи я сосредоточусь на управлении эффективностью и на том, как оно относится к гонкам BoP. В частности, я обсужу управление производительностью с точки зрения санкционирующей организации. Кроме того, я расскажу о некоторых особенностях приложения ORCA Engineering для анализа производительности, чтобы показать, как санкционирующий орган может его обнаружить.
Первое, что следует отметить, - автомобиль не может сам по себе насыпать пыли в глаза. Для этого нужны люди. Будь то гонщики, инженеры, владельцы команд или производители, требуется, чтобы кто-то принял сознательное решение намеренно манипулировать видимыми характеристиками автомобиля. Некоторые из этих приемов легко обнаружить санкционному органу, другие - сложны и трудны для обнаружения санкционным органом. Итак, давайте рассмотрим, как люди могут манипулировать характеристиками.
1. Управление производительностью водителя
Основным человеком, неразрывно связанным с показателями эффективности транспортного средства, является водитель. Хороший профессиональный водитель может достичь любого целевого времени прохождения круга. Подумайте о том, как водитель воздействует на автомобиль: дроссельная заслонка, тормоз, рулевое управление, выбор передачи, смещение тормоза и регулируемые компоненты, такие как антипробуксовочная система. Хороший водитель может манипулировать любым из этих воздействий, чтобы заставить автомобиль казаться искусственно медленным.
Откровенные трюки
Самый простой и любительский метод - отпускать педаль газа в конце длинных прямых. Это замедляет время прохождения круга и создает впечатление, что автомобиль снижает максимальную скорость. Я видел, как этот трюк использовался много-много раз, но он очевиден для обнаружения по зарегистрированным данным автомобиля. Более тонкий способ использования дроссельной заслонки - поздно и/или медленно нажимать на газ на выходе из поворота. Это создаст впечатление, что автомобиль медленнее выходит из поворота или медленнее на начальном ускорении.
При торможении у водителя есть несколько вариантов. Самый простой - затормозить слишком рано или слишком резко, что приведет к чрезмерному замедлению автомобиля на входе в поворот. Труднее всего обнаружить, если водитель манипулирует смещением тормозов, чтобы сделать его менее оптимальным. Например, если водитель настраивает слишком большой перекос переднего тормоза, то автомобиль, скорее всего, получит недостаточную поворачиваемость при входе в поворот. Санкционирующему органу трудно определить, намеренно ли замедляется автомобиль, если это единственное доказательство, поскольку это может быть законным недостатком настройки, а не преднамеренным манипулированием характеристиками автомобиля.
Передачи - это еще одна область, которой водитель может легко манипулировать, чтобы скрыть потенциал производительности. Водитель может переключиться на повышенную передачу раньше, в результате чего создается впечатление, что автомобиль имеет меньший потенциал ускорения и, возможно, меньшую максимальную скорость. Кроме того, водитель может выбрать неправильную передачу для поворота, что повлияет на скорость прохождения поворота и потенциал бокового ускорения.
Внутри кабины у водителя могут быть и другие механически регулируемые компоненты, которые можно использовать для искусственного снижения скорости автомобиля. Возьмем, к примеру, регулируемые водителем стабилизаторы поперечной устойчивости. Слишком жесткая настройка АБС имеет тот же эффект, что и упомянутое ранее смещение тормозов вперед. Только в этом случае баланс недостаточной поворачиваемости будет проявляться на протяжении всего поворота. И снова, это очень трудно различить санкционирующему органу. Единственный реальный признак - автомобиль будет выглядеть недостаточно способным к боковому ускорению по сравнению с автомобилем с надлежащим механическим балансом.
Немного мелочей
Кроме того, водитель может иметь контроль над электронно-регулируемыми компонентами, такими как топливная карта или карта ЭБУ. При использовании обедненной топливной смеси автомобиль будет выглядеть недостаточно мощным, что проявится в отсутствии потенциала продольного ускорения. Другой доступный водителю вариант - отключить кондиционер, чтобы получить небольшую прибавку мощности, когда это необходимо. Этот вариант относится к категории "иметь немного больше, когда это необходимо" скорее, чем намеренно скрывать производительность.
Наконец, водитель может просто не управлять автомобилем в соответствии со своими возможностями. В этом случае водитель может просто взять немного неправильную линию в важном повороте, пропустить несколько апексов на трассе или вообще вести машину немного неаккуратно. Одна вещь, которая меня всегда расстраивает, - это когда гонщики заезжают на пит-лейн в конце быстрого круга. Вы смотрите хронометраж и подсчет очков и видите, что гонщик едет быстро на определенном круге, как вдруг он заезжает на пит-лейн, чтобы завершить круг. Это еще один вопиюще очевидный прием.
2. Управление производительностью автомобиля
Существует неописуемое количество вещей, которые инженер может сделать, чтобы немного ухудшить характеристики автомобиля. Помните, что нам нужны всего лишь несколько десятых секунды, и существует множество способов достичь этой цели. Представьте себе все возможности, которые есть у инженера в отношении только настройки, которые могут быть использованы, чтобы сместить баланс автомобиля и замедлить его на пару десятых секунды. Приведенный ниже список ни в коем случае не является исчерпывающим, но он должен дать вам представление о некоторых вещах, которые могут быть сделаны, чтобы ложно указать на потенциал производительности автомобиля.
Давайте начнем с шин, самых важных компонентов автомобиля и области, в которой шкаф выбора хорошо укомплектован. Инженер может установить на автомобиль неправильный развал-схождение, или давление в холодном состоянии, чтобы немного сместить баланс. Кроме того, можно использовать составы шин, чтобы скрыть некоторые характеристики. Например, на 24-часовой гонке в Нюрбургринге у команд есть несколько вариантов составов шин. Как только они находят состав, который лучше всего подходит автомобилю, они сохраняют его и используют только во время гонки или, возможно, в квалификации. Все остальное время они ездят на неоптимальных составах, прекрасно зная, что у них есть что-то в запасе.
Общая высота подвески и угол наклона могут оказывать огромное влияние на характеристики автомобиля, поскольку высота подвески оказывает двойное влияние на высоту c ускорением и аэродинамические характеристики. Инженер может выбрать для автомобиля высоту, немного превышающую оптимальную, или увеличить высоту передней части автомобиля, чтобы уменьшить угол наклона. Эти изменения приведут к уменьшению общей прижимной силы, повышению коэффициента ускорения и смещению аэродинамического баланса в заднюю часть автомобиля. Конечный результат? Боковое ускорение будет затруднено.
Продолжая тему аэродинамических настроек, можно сказать, что с помощью настроек крыльев очень легко замаскировать эффективность. Во многих случаях я видел автомобили со слишком большим задним антикрылом, чтобы скрыть эффективность на прямой. В этом случае автомобиль оказывается неполноценным по продольному ускорению и максимальной скорости. К счастью, санкционирующий орган может сравнить боковое и продольное ускорение в этом случае и найти автомобиль с более низкой максимальной скоростью, но более высокой способностью к боковому ускорению - типичный показатель того, что у автомобиля слишком большой угол наклона крыла.
Существует так много вещей, которые можно сделать с подвеской или амортизационными характеристиками автомобиля, что лучше охватить их одним общим заявлением: любое незначительное изменение в настройках подвески может быть использовано для маскировки общих эксплуатационных характеристик автомобиля. Опять же, если внести недостатки в подвеску, будет казаться, что автомобилю не хватает бокового ускорения.
3. Управление производительностью двигателя
В гонках BoP технические характеристики двигателя и конфигурация ЭБУ являются омологированными элементами. Они не подлежат никаким изменениям. Тем не менее, подумайте о том, что у производителя есть все возможности для внесения изменений в ECU. Это может считаться откровенным мошенничеством, но иногда производители считают, что риск стоит вознаграждения.
Основной функцией ЭБУ является контроль времени цикла работы двигателя. Производители могут внести небольшое изменение в различные элементы управления фазами газораспределения - фазы зажигания (угол зажигания), фазы впрыска топлива, фазы клапанов и фазы кулачков - чтобы снизить общую мощность всего на несколько процентов. Такое снижение мощности может легко привести к замедлению автомобиля на несколько десятых секунды, по крайней мере, до начала гонки, когда оптимальное время будет перепрограммировано в ЭБУ. Для предотвращения этого санкционные органы обычно требуют, чтобы автомобили были оснащены автономными датчиками многих из этих параметров, которые поступают в серийный регистратор данных, чтобы команды не могли манипулировать сигналами.
Ограничитель оборотов можно использовать для маскировки производительности. Самый простой способ сделать это - запрограммировать световые индикаторы переключения передач для водителя, чтобы показать, что он или она должны переключиться раньше, чем оптимально. ЭБУ также может быть запрограммирован на физическую реализацию ограничения оборотов раньше, чем обычно. К счастью, этот тип изменений относительно легко обнаружить санкционным органам.
Наддувом двигателя можно манипулировать, снижая давление наддува ниже допустимых пределов или играя с управлением выпускной заслонкой. Опять же, это приведет к снижению общей мощности автомобиля, и это также достаточно легко обнаружить.
Стратегия контроля тяги на многих гоночных автомобилях в наши дни очень сложна и зависит от нескольких входных сигналов. Производитель может легко изменить настройки, что может негативно сказаться на ускорении при выходе из поворота. Кроме того, для выбора настроек трекшн-контроля может использоваться переключатель, регулируемый водителем. Ни то, ни другое легко обнаружить, если они используются для манипулирования общей производительностью.
Топливные карты используются командами как часть их топливной стратегии в гонке, но я видел, как они используются для намеренного снижения общей мощности и скрытия производительности. К счастью, это опять же достаточно просто обнаружить.
Общая идея всего вышеперечисленного заключается в том, чтобы создать впечатление, что у автомобиля либо снижена мощность, либо снижена эффективность прохождения поворотов по сравнению с остальными участниками гонки.
Приведенное выше обсуждение подчеркивает огромное количество способов, с помощью которых команды и производители пытаются скрыть истинный потенциал производительности автомобиля от санкционирующего органа в надежде, что это побудит увеличить мощность или уменьшить общую массу для данной модели автомобиля. Это, конечно же, приводит к тому, что автомобиль имеет относительно слишком большую мощность или слишком большой потенциал прохождения поворотов при оптимальных настройках.
Как уже отмечалось, некоторые методы "пылевой завесы" легко обнаружить, но многие из используемых методов сложно обнаружить в зарегистрированных данных автомобиля, и именно здесь в игру вступает приложение ORCA Performance Analysis Application (OPAA).
Анализ метрик
Ранее я уже упоминал, что моя компания ORCA Engineering написала программное обеспечение под названием ORCA Performance Analysis Application (OPAA), которое используется для эффективного анализа огромного количества данных об автомобилях. Это программное обеспечение получает все данные от автомобилей, участвующих в соревнованиях, и быстро обобщает их в легко усваиваемые показатели производительности. Основное преимущество заключается в том, что оно устраняет необходимость вручную просматривать каждый круг для каждого автомобиля, чтобы понять относительный уровень производительности всех автомобилей.
Показатели разделяются по категориям, включая водителя, автомобиль и двигатель, чтобы попытаться определить источник любых "пылевых" ошибок. Программное обеспечение также способно генерировать метрики, которые могут быть использованы для обнаружения и количественной оценки управления производительностью.
Метрики производительности водителя используются для оценки того, насколько сильно водитель нажимает, и насколько последовательно он устанавливает время прохождения круга и отрезка. Было установлено, что стандартное отклонение бокового ускорения напрямую коррелирует со временем прохождения круга и сегмента. Более высокое стандартное отклонение соответствует меньшему времени прохождения круга или отрезка. Если вы задумаетесь об этом на секунду, все должно стать понятно. Когда водитель сильно нажимает, он или она, скорее всего, будет больше двигать рулем в поисках пределов сцепления в каждом повороте. Большее движение равно большему стандартному отклонению, поэтому метрика производительности использует эту концепцию для количественной оценки того, насколько сильно водитель нажимает на руль. Метрика водителя также выражает, насколько сильно водитель нажимает или отпускает педали газа и тормоза в процентах от дистанции круга, и может показать, не приподнимается ли водитель в конце прямых или не тормозит ли он слишком сильно в поворотах.
Метрики производительности автомобиля сосредоточены на количественной оценке характеристик ускорения и скорости автомобиля. Они не используются непосредственно для обнаружения управления производительностью, а скорее для сравнения ожидаемых значений с измеренными. Если измеренные значения ускорения и скорости ниже ожидаемых, это побуждает провести расследование, чтобы определить причину. Затем анализ становится вопросом понимания того, действительно ли ускорение является недостатком или управление производительностью осуществляется каким-то образом.
OPAA использует очень сложный алгоритм для количественной оценки и сравнения характеристик двигателя. В основе этого алгоритма лежит набор моделей двигателей, уникальных для каждой модели автомобиля. Эти модели имеют около дюжины различных степеней свободы и создаются на основе исторических данных автомобиля. Во время гонки текущие характеристики двигателя сравниваются с исторической моделью двигателя для поиска изменений в таких параметрах, как углы зажигания, топливные лампы и т.д. Модели двигателя являются адаптивными и достаточно интеллектуальными, чтобы учитывать изменения в условиях окружающей среды. Результатом сравнения моделей двигателей является таблица отклоняющихся данных, в которой выделены все значения, не отражающие ожидаемые характеристики двигателя. Этот метод позволяет санкционному органу быстро и эффективно искать любые отклонения в работе двигателя.
Необходимое зло?
Это подводит меня к последнему вопросу: действительно ли необходимо управление производительностью, в том числе в виде "пылевой завесы"? Спросите любого производителя, и он наверняка ответит, что да. Однако, на мой взгляд, если между санкционирующим органом и участвующими производителями существует достаточное доверие, то не должно быть необходимости скрывать показатели. Пыль отвлекает от зрелищности гонок, поэтому обязанность санкционирующего органа - создать атмосферу доверия, будучи открытым, честным и прозрачным.
Как я уже говорил, моя цель для балансировки автомобилей - 0,3 процента. Мой опыт показывает, что когда эта цель действительно достигнута, количество "завес" значительно уменьшается. Команды и производители больше не могут мешкать, потому что границы слишком близки, поэтому им нужно показывать максимальные результаты, чтобы не отставать от остальных участников. Достижение такого уровня конкурентоспособности приносит удовлетворение, потому что автоматически создает тот уровень доверия, который нужен санкционирующему органу.
Как бы вы ни называли это явление - "пылевая завеса" или "управление эффективностью", несомненно, его наличие усложняет работу санкционирующего органа, но благодаря инновационному программному обеспечению у санкционирующего органа, по крайней мере, есть шанс его обнаружить.