Какая резина лучше
Это покрышка шириной 235 мм. А это уже 315. И что мы услышим об этой разнице, если спросим продавца, может быть, посмотрим экспертов на YouTube, почитаем журнал «За рулём» или даже посмотрим великую телепередачу «Главная дорога»?
И так вы на канале АВТО НА ОБОРОТАХ пристёгивайтесь и мы начинаем...
Конечно же, все будут утверждать, что чем шире шина, тем больше пятно контакта с дорогой, тем лучше сцепление, да и вообще тормозной путь уменьшается. А что, если я вам скажу, что это всё бред и не имеет никакого практического применения?
Сегодня мы разберём физику сцепления, реальные тесты и мифы, узнаем, что на самом деле скрывается за цифрами на шинах и почему то, что все считают аксиомой, на самом деле далеко не всегда правда. И да, мнение на этот счёт инженера Формулы-1 вас точно удивит.
Пятно контакта
И начнём мы с того, что вспомним, что такое пятно контакта. Пример из жизни: если ваш кот лёг спать на стеклянный стол, то снизу вы увидите смешной след. Это и есть пятно контакта.
Аналогичная картина и с шиной: при контакте с плоским дорожным покрытием она деформируется, сминаясь и становясь плоской в зоне контакта. Пятно контакта автомобиля имеет площадь примерно равную размеру ладони.
Да, ваша безопасность зависит от вот такого вот маленького участка. Помните это, когда летите под 200 км/ч.
Теперь разберёмся с фактической шириной вашей резины. Мы привыкли считать, что вот эта первая цифра и есть ширина.
Но на самом деле это линейное расстояние между боковыми стенками шины, и может быть значительная разница в ширине протектора между моделями, которые имеют по сути одинаковое число.
Так на этом видео у всех моделей 265-я ширина, но вот фактические измерения доказывают, что разбег в значениях достигает 10%. А бывают ситуации, когда у разных производителей одна и та же ширина может быть разной, как больше, так и меньше заявленной.
Вот тут наглядно видно, что шина 285-й ширины фактически даже уже модели другого производителя 275-й. И это мы только начали разбирать вопрос споров о том, что чем шире, тем больше площадь пятна контакта. А вот дальше интереснее.
Давайте обратимся к автопроизводителям и посмотрим, какие размеры они регламентируют для своих моделей. Итак, возьмём гражданский хэтчбек Kia Ceed, 1,5 литра, 150 лошадей, и вот её заводские параметры резины. Теперь возьмём что-то спортивнее и в два раза мощнее — BMW 4-й серии, 3 литра, 290 лошадей, и вот её заводские параметры. Странно, не правда ли? А в BMW i8 на 370 лошадей вообще максимальная ширина ставится лишь 215-я.
Да, по сути, как на Весте. И что же получается, инженеры совсем дураки? У них машина становится мощнее, нужно больше фрикционного контакта, чтобы было больше сцепления, а они порой резину вообще уже ставят. И вот тут в дело вступает физика.
У меня есть вот такой вот мячик. Представим, что это шины. На шину будет давить какая-то сила. Это будет вес автомобиля. Если мы возьмём этот мячик и закрасим его в чёрную краску, то, когда я его прижму к столу, он оставит идеально ровный чёрный круг. Это и будет его пятно контакта.
И многие люди считают, что если взять мячик значительно больше, то и отпечаток будет больше. Но это не так. Независимо от размера мячика, если давление в нём и сила остаются неизменными, то и площадь пятна контакта не изменится.
Вспомним, что такое давление. Это сила, приходящаяся на единицу площади. Так, не паникуем, это простая формула из школьной физики, долго и мучить я не стану. Где N — это вес шины и вес автомобиля, приходящийся на неё, а S — площадь соприкосновения тел, то есть в нашем случае площадь пятна контакта. Отсюда выразим S.
То есть площадь пятна контакта шины с дорогой тем больше, чем больше вес машины, приходящийся на эту шину, и чем хуже она накачана. В одном из роликов американского ютубера был проведён наглядный эксперимент. Он взял две абсолютно идентичные по производителю и модели шины, отличались они лишь своей шириной: одна с параметрами 255 мм, а другая — 315 мм.
На первый взгляд разница колоссальная, и нам свойственно верить, что площадь пятна контакта и, соответственно, сцепление с дорогой больше у 315-й. Чтобы точно измерить пятно контакта, он нанёс на протектор краску для печати и перенёс рисунок на бумагу.
Он постепенно уменьшал давление в шинах вплоть до нуля, и площадь контакта становилась больше и шире. После этого можно было наглядно сравнить форму отпечатков.
Видно, что у узкой шины пятно контакта длиннее, но в то же время уже. И по мере снижения давления эта тенденция сохраняется. Ну а теперь самое интересное: есть ли разница в общей площади пятна контакта? И вот график зависимости площади от давления для широкой шины. А вот для узкой шины.
Они почти одинаковые, без какой-либо практической разницы. Автолюбители считают, что широкая шина обеспечивает больше сцепления с дорогой, но как мы только что убедились из физики, а также практики, у узкой и широкой шины одинаковая площадь пятна контакта. Мы просто меняем ширину на длину.
Теперь я надеюсь, вам чуть больше стало ясно, почему ширина шин у 150-сильного автомобиля может быть такая же, как у 300-сильного. И кстати, у BMW i3 заводской параметр ширины — 155 мм. Это так же, как и у Матиза. И она довольно хорошо разгоняется и тормозит.
Зачем на гоночных и спортивных машинах широкая шина?
Зачем тогда на спортивных и гоночных автомобилях устанавливают столь широкую шину? Самое главное, что нужно помнить о шине, она обеспечивает сцепление с дорогой только при правильной температуре. Чем шире резина, тем медленнее она прогревается, рассеивает больше тепла и, следовательно, будет дольше не перегреваться при интенсивных нагрузках.
В качестве доказательства отсутствия явной зависимости между шириной и сцеплением рассмотрим, что нам опять предлагают инженеры BMW. Как видно из таблицы, ширина шины коррелирует больше с массой автомобиля, чем с мощностью.
Следовательно, её рост призван устранить именно перегрев и ускоренный износ, чтобы на каждую единицу площади колеса приходилась меньшая нагрузка. Однако в любом случае изменение ширины явно не может компенсировать рост мощности и массы.
Поэтому влияние ширины шины на её сцепные свойства, даже для спортивных автомобилей, невелико.
И вот тут мы подходим к более волнующему меня вопросу, потому что он более загадочный. Допустим, мы знаем из начала статьи, что не всегда шина с одинаковыми параметрами имеет одинаковый фактический размер. Мы взяли много конкурентов, разные модели и вывели самую большую площадь пятна контакта.
Получается, наше сцепление с дорогой станет лучше, как говорят журналисты и эксперты, и вообще тормозить мы будем как вкопанные.
Но вот физика говорит, что это всё бред. Позвольте объяснить. С одной стороны, чем больше площадь пятна контакта, тем большим числом своих условных щупальцев шина цепляется за дорогу. Этот факт лежит на поверхности, и люди охотно думают, что сцепление пропорционально площади пятна контакта.
Но есть и другая сторона медали, о которой многие забывают. Во сколько раз мы увеличиваем площадь сцепления с дорогой, ровно во столько же раз мы уменьшаем давление на дорогу. Баш на баш, и сцепление не меняется.
Теперь посмотрим то же самое на языке физических формул. Природу процесса сцепления с дорогой в максимально упрощённом виде во всех научных трудах отражает простая школьная формула, которая называется законом Амонтона-Кулона. Где K — коэффициент сцепления, а N — сила, прижимающая одно тело к другому. В данном случае вес шины и вес части автомобиля, приходящийся на эту шину. Уже заметили, что нет ни слова про размер или площадь пятна контакта.
И мы можем сделать вывод, что маленькое пятно контакта с высоким давлением на единицу площади равно большому пятну контакта с низким давлением на большую площадь. Таким образом, научно доказано, что размер пятна контакта не имеет никакого значения, когда мы говорим о сцеплении.
Как, кстати, не влияет и на длину тормозного пути, ведь тормозной путь зависит лишь от скорости движения автомобиля и снова коэффициента сцепления. Но опять ни слова о размере пятна контакта или ширине нашей шины.
Тесты
Ну вот какой нюанс. Народные тесты говорят об обратном: изменение пятна контакта всё-таки даёт преимущество в сцеплении и значительно сокращает тормозной путь.
Даже исследования инженеров Формулы-1, команда Mercedes, показали, что с увеличением общей площади пятна растёт показатель сцепления шины с дорогой. Но это противоречит физическим формулам, которые мы описывали ранее. И вот тут я хочу вставить отрывок из интервью инженера Формулы-1, команда Mercedes.
Последний вопрос. Из всего, что вы сегодня сказали, ясно, насколько сложно управлять шинами и насколько они важны. Но похоже, вы знаете всё, что нужно знать, и у вас всё под контролем.
Нет, мы знаем очень мало. Мы очень мало знаем о шинах. Думаю, мы знаем намного больше, чем 10 лет назад, но это всё ещё большая загадка. Но да, мы ещё очень далеки от полного понимания шин. И если вы думаете, что хорошо разбираетесь в этом, вам стоит пересмотреть своё мнение, потому что есть много признаков того, что мы далеки от полного понимания, как нам хотелось бы.
Я, конечно, знал, что космос до конца не изучен, океан, но то, что шины и их физика остаются загадкой, для меня стало откровением.
Но то, в чём мы уверены на 100%, так это в равномерном изменении формы пятна контакта в зависимости от ширины шины, которую мы собираемся поставить на свой автомобиль.
Какую шину брать?
Поэтому теперь давайте перейдём к практическим советам по выбору ширины конкретно под ваши условия эксплуатации. Начнём мы с вытянутого подлиннее пятна контакта, то есть с преимуществ узкой шины.
Любой автолюбитель скажет, что на зиму лучше купить более узкий комплект, и будет прав. Узкая резина вгрызается в снег и снежную кашу, как коньки, имеет гораздо меньшее сопротивление качению и обеспечивает лучшую управляемость в непогоду, чем широкая.
Ещё в случае с шипованной резиной можно высказать мнение, что благодаря вытянутому подлиннее пятну контакта в процессе езды будет участвовать гораздо большее количество шипов, чем если бы мы поставили широкую шину.
Кроме этого, у узких шин есть ещё несколько важных плюсов: высокий уровень устойчивости к эффекту аквапланирования, также, как правило, такие шины весят гораздо меньше, а значит, меньше неподрессоренной и вращающейся массы и значительно ниже расход топлива.
Это также означает меньше нагрузка на трансмиссию и физически легче менять колёса. Кроме этого, более низкая цена, и можно сказать, что узкие шины ведут себя более уверенно в колее, что актуально для водителей, которые часто выбираются зимой за черту города.
Теперь поговорим о широкой шине. Они нужны в первую очередь, чтобы снизить нагрев и износ протектора. Это особенно актуально для спортивной езды, поэтому спортивные автомобили обычно обуты в широченные шины. Или любители езды по бездорожью используют широкие шины, чтобы передвигаться по рыхлым, хрупким или болотистым поверхностям и не провалиться.
Также поначалу неочевидный плюс, что из-за широкого пятна контакта у них меньше шансов попасть в весенние дыры. Какая-то часть колеса обязательно зацепится за край неровности и не даст автомобилю получить сильный удар об ребро ямы. Также самое главное — эстетика. Колёса с широкой резиной выглядят красиво и внушительно, отчего и пользуются популярностью. На этом, пожалуй, всё.
Я очень жду вашего мнения, а самое главное, опыта в комментариях. подписывайтесь на канал АВТО НА ОБОРОТАХ