Как сделать двигатель для гонок

Обновлено: 06.07.2024

Тюнинг мотора ВАЗ 2106 — занятие увлекательное, но одновременно и дорогостоящее. В зависимости от преследуемых целей и финансовых возможностей, двигатель можно доработать под конкретные цели начиная от простого увеличения объёма без кардинальных изменений конструкции агрегата и заканчивая установкой турбины.

Тюнинг двигателя ВАЗ 2106

Расточка блока цилиндров

Мотор ВАЗ 2106 не выделяется своей мощностью, ведь она составляет от 64 до 75 л. с. при объёме от 1,3 до 1,6 л, в зависимости от установленного силового агрегата. Одной из распространённых доработок двигателя является расточка блока цилиндров, которая позволяет увеличить внутренний диаметр цилиндров и мощность. Процесс расточки предполагает снятие слоя металла с внутренней поверхности цилиндров. Однако нужно понимать, что чрезмерная расточка приведёт к утоньшению стенок и снижению надёжности и ресурса мотора. Так, стоковый силовой агрегат с объёмом 1,6 л и диаметром цилиндров 79 мм можно расточить до 82 мм, получив объём 1,7 л. При таких изменениях показатели надёжности практически не ухудшатся.

Любители экстрима могут увеличить цилиндры до 84 мм на свой страх и риск, потому что сколько пройдёт такой мотор, никому не известно.

Процесс расточки осуществляется на специальном оборудовании (расточном станке), хотя находятся умельцы, которые проводят эту процедуру практически в гаражных условиях, при этом точность остаётся сомнительной.

По окончании процедуры в блок вставляются поршни, которые по своим характеристикам соответствуют новым размерам цилиндров. В целом расточка блока состоит из таких основных этапов:

Демонтаж мотора с автомобиля.
Полная разборка силового агрегата.
Расточка блока цилиндров согласно желаемым параметрам.
Сборка механизма с заменой поршней.
Установка мотора на авто.

Видео: как растачивают блок цилиндров

Замена коленвала

Доработка системы впуска и выпуска

дрель с возможностью регулировать обороты;
сверло;
гибкая штанга;
шарошки;
шкурки разной зернистости;
ветошь;
штангенциркуль;
выпускной клапан и набор шайб для расточки более 32 мм;
графитная смазка;
тиски.

Впускной коллектор

Процедуру доработки впускного тракта лучше начинать с коллектора, по которому после будут растачиваться каналы в ГБЦ. Работу выполняем следующим образом:

Доработка ГБЦ

Помимо впускного коллектора необходимо доработать каналы в самой головке блока, поскольку между коллектором и ГБЦ присутствует ступенька, препятствующая свободному прохождению топливно-воздушной смеси в цилиндры. На классических головках этот переход может достигать 3 мм. Доработка головки сводится к следующим действиям:

Чтобы изменить фазы газораспределения на ВАЗ 2106 и улучшить работу мотора, устанавливают распредвал от ВАЗ 21213

Замена штатного распределительного вала даёт возможность изменить фазы газораспределения. В результате цилиндры мотора лучше наполняются горючей смесью, а также очищаются от отработавших газов, что повышает мощность силового агрегата. Распредвал меняется таким же образом, как и при обычном ремонте, т. е. каких-то специальных приспособлений не потребуется.

Видео: доработка ГБЦ и впускного коллектора

Выпускной коллектор

Суть доработки коллектора выпуска та же, что и на впуске. Разница заключается лишь в том, что канал нужно точить не более чем на 31 мм. Многие не уделяют выпускному коллектору внимание, поскольку он выполнен из чугуна и плохо поддаётся обработке, но это всё же возможно. Стоит учитывать, что канал коллектора должен быть чуть больше по диаметру, чем в головке. В самой ГБЦ шлифовку выполняем описанным выше способом, а втулки рекомендуется сточить на конус.

Система зажигания

При серьёзном подходе к доработке силового агрегата не обходится без установки бесконтактной системы зажигания (БСЗ) вместо традиционной контактной. БСЗ имеет ряд неоспоримых преимуществ:

более мощная искра;
точное размыкание цепи искрообразования;
высокая надёжность и долговечность.

трамблёр;
свечи зажигания;
высоковольтные провода;
катушка зажигания;
коммутатор;
проводка.

Комплект бесконтактного зажигания состоит из таких основных элементов, как трамблёр, катушка, провода, свечи и коммутатор

Последовательность действий по замене контактной системы зажигания на БСЗ такова:

После установки БСЗ потребуется подкорректировать зажигание во время движения автомобиля.

Карбюратор

Вся работа сводится к демонтажу штатного впускного коллектора и установке двух новых, при этом последние подгоняют, чтобы они плотно прилегали к головке блока. Доработка коллекторов заключается в удалении выступающих частей при помощи шарошки. После этого монтируют карбюраторы и выполняют одинаковую регулировку, т. е. выкручивают регулировочные винты на одно и то же количество оборотов. Для одновременного открытия заслонок в обоих карбюраторах изготавливают кронштейн, который будет соединяться с педалью акселератора.

Увеличить мощность двигателя можно путём установки компрессора или турбины, но для начала нужно разобраться, что для этого потребуется. Прежде всего, нужно понять, что на карбюраторный мотор в силу его конструктивных особенностей турбину установить можно, но довольно проблематично. Нюансы заключаются как в больших материальных, так и временных затратах. Наиболее важными моментами, над которыми придётся задуматься при оснащении автомобиля турбиной, являются:

Если вы не настолько заядлый автогонщик, то стоит смотреть в сторону компрессора, который имеет следующие отличия от турбины:

Не развивает высокое давление.
Нет необходимости в установке интеркуллера.
Можно оснастить ВАЗовский карбюраторный мотор.

Для оснащения ВАЗ 2106 рассматриваемым узлом потребуется компрессор-кит — комплект, в который входит всё необходимое для переоборудования мотора (патрубки, крепёжные элементы, нагнетатель и др.).

Устанавливается изделие согласно инструкции производителя.

16-клапанный двигатель на ВАЗ 2106

Для 16-клапанного двигателя устанавливаем инжекторную систему питания.
Подгоняем крепление на подушках двигателя (используются классические опоры).
На маховике меняем венец, для чего сбиваем старый, а на его место насаживаем деталь от ВАЗ 2101 с предварительным нагревом. Затем со стороны двигателя на маховике стачиваем буртик (придётся обратиться к токарю). Это необходимо для того, чтобы стартер стал на своё место. По окончании работ с маховиком выполняем его балансировку.

Моторный щит необходимо подрихтовать, чтобы новый двигатель становился нормально и не упирался в кузов

Любительские гонки на автомобилях разных классов набирают обороты. Сегодня на самых разных трассах можно увидеть как профессиональные подготовленные автомобили, так и просто машины в нужном класса с обычной комплектацией. Именно водителям в последних авто посвящается информация в данной статье. Дело в том, что эксплуатировать автомобиль в таком режиме опасно. Ралли может оказаться не самым приятным и простым действием для транспорта. Вы можете разбить авто, а при этом пострадать сами. Нередко случается переворот машины. При этом с подготовленными раллийными видами транспорта ничего не случается, после переворота они могут продолжать двигаться дальше. А вот гражданский автомобиль, приехавший с асфальтовой дороги на ралли, просто обречен на полное разрушение. Да и ремонт подготовленной машины выполнять проще и дешевле.

Наиболее популярные машины для ралли в наше время - старые ВАЗ 2109 и 2108. Это прекрасные переднеприводные авто, которые становятся просто отличной базой для формирования очень качественного и надежного автомобиля для гонок. Переделать, конечно, придется практически все, но конструкция уже готова к установке нормальных спортивных запчастей. Впрочем, часто используют хэтчбеки и седаны других классов, марок и годов выпуска. Вы можете превратить в раллийное авто практически любой автомобиль, а изначальный транспорт будет лишь отвечать на вопрос, в каком классе вы будете выступать на машине. Есть любительские гонки, а есть профессиональные, и допуск машин на каждый этап является индивидуальным. Так что подготовка машины часто проходит по определенным требованиям. Мы же сегодня поговорим про общие процессы.

Усиление кузова - мера безопасности и осторожности

Чтобы использовать автомобиль достаточно долго и успешно, придется превратить его исключительно в гоночный аппарат. Для этого сначала снимаются все стекла, включая лобовое. Чтобы не было никаких проблем с летящими камнями, устанавливается достаточно мелкая сетка вместо стекол. Это позволяет избежать травм в процессе эксплуатации авто. Также с кузовом проводят такие работы, которые позволяют усилить его и подготовить к поездкам по треку:

первым делом стоит выбросить из салона все ненужное, а также все, что имеет вес, это карты дверей, заднее сидение, пластиковые панели и полки, ковры и прочие детали;
остается руль, педали и два передних сидения - для штурмана и водителя, также обеспечивается нормальный контроль приборов, устанавливаются более точные датчики;
следующим шагом станет приваривание в салоне дуг жесткости кузова, они проходят через весь салон, могут располагаться в хаотичном порядке и являются важной деталью;
все новые установленные детали обязательно обрабатываются антикоррозийными покрытиями или грунтовкой, красятся и приводятся в нормальный эстетический вид;
кузов приводится в нормальное состояние, устраняются любые функциональные проблемы с деталями, удаляется ржавчина и провариваются потенциально опасные места.

При всех этих работах нужен профессионализм. Можно самостоятельно разве что разобрать салон и выбросить ненужные элементы. В остальном можно полагаться только на работу специалистов. Иначе проделанные процессы будут некачественными и не смогут обеспечить необходимую надежность работы автомобиля в самых разных и сложных условиях. Именно поэтому есть проблемы у неподготовленных автомобилей.

Двигатель и трансмиссия - важные детали гоночного авто

Прежде чем менять силовой агрегат или коробку передач, узнайте, что именно за требования выставляют разные ассоциации и турниры. Вполне можно на ВАЗ 2108 установить крупный турбированный двигатель на пару литров и более двух сотен лошадиных сил, но такие машины смогут далеко не на все соревнования выставляться. Так что с техникой стоит быть осторожнее. Среди важных аспектов работы с силовым агрегатом можно выделить такие черты:

двигатель можно оставить и родной, но он должен быть в максимально исправном состоянии, готовность к самым большим нагрузкам должна присутствовать обязательно;
коробка передач зачастую усиливается и дорабатывается, устанавливается с других автомобилей, которые имеют более короткий ход и более эластичную работу КПП;
все переделки должны соответствовать требованиям ассоциации, в которой вы хотите выступать, даже если сначала это просто любительский уровень, и авто не контролируют;
сразу равняйтесь на самые высокие уровни гоночных соревнований и их требования, чтобы в случае удачи не переделывать ваш автомобиль снова в заводские параметры;
любые работы по установке двигателя и КПП должны проводиться в профессиональной мастерской, иначе качественная работа этих узлов не может гарантироваться никем.

Подвеска и важные модули автомобиля для гонок на ралли

Конечно, заводская подвеска ни от одного в мире бренда не сможет долго выдерживать нагрузки ралли. Если вы переделываете в гоночную машину отечественное авто, то подвеску нужно поменять сразу. Иначе посреди гонки могут повылетать шаровые опоры, ШРУСы, согнуться рычаги подвески или загреметь балка. Тогда придется остановить соревнования и ехать на ремонт. Лучше сразу позаботиться о таких особенностях, которые являются минимумом для гонок:

полная замена сайлентблоков в подвеске на качественные изделия не из резины, а из более прочных и надежных материалов, установка новых качественных креплений на эти узлы;
замена стоек на спортивные, они не должны быть масляными, здесь лучше использовать жесткие, отбойные и неубиваемые стойки специальных производителей для спорта;
стойки меняются вместе с верхними опорами спортивного типа, а также новыми пружинами и шаровыми опорами с усиленным корпусом и подвижным механизмом;
осматриваются рычаги подвески и балка, при необходимости они усиливаются или меняются на более выносливые, также осматривается остальная часть подвески автомобиля;
тормоза лучше установить более эффективные, причем менять из лучше вместе с суппортами и барабанами, чтобы получить более качественные результаты по всем статьям.

Система подшипников в колесах на многих автомобилях живет до 200 000 километров в обычном режиме. Менять ступичные детали при подготовке к ралли не обязательно. А вот при выходе из строя стоит заменить как минимум комплект из двух подшипников, и выбирать лучше не заводские, а усиленные и подготовленные к высоким нагрузкам подшипники. Все это поможет получить вам наиболее качественные решения с нужными параметрами.

Как выступать на ралли новичку - основные моменты

Если вы уже сделали автомобиль, но не знаете, как начать свои выступления, стоит провести некоторые действия. В первую очередь, вам потребуется напарник для многих гонок. Это штурман, который на многих авто также исполняет роль уравновешивания машины. Далее стоит подыскать несколько чемпионатов и соревнований для любителей автомобильных гонок. Принцип поиска следующий:

в соревнования принимают любых желающих, ваш автомобиль полностью подходит по всем ограничениям, в названии состязания есть слово Open, что позволяет выступать всем;

вас устраивают все временные рамки чемпионата, его места проведения, этапы и условия выбора победителя, есть определенные условия в каждом соревновании, которые нужно учесть;
следует заявляться на чемпионат с демонстрацией автомобиля, так что для начала лучше выбирать только соревнования в вашем городе или районе, это поможет встать на путь гонщика;
далее по мере набора опыта вы можете точно сказать, какие именно условия следует соблюдать для участия в том или ином соревновании, так что сможете заявлять себя и в другие города;
обратите внимание на призовой фонд, а также на принципы его формирования, часто любительские гонки устраивают инвесторы, которые и являются создателями всех призов;
иногда призовой фонд собирается с участников, а затем распределяется на первые, вторые и третьи места в каждом классе автомобилей, в таком случае придется вносить свои деньги.

Конечно, для начала лучше участвовать в спонсорских заездах, где вам не придется вносить свои деньги. Выиграть гонку у людей, которые долгое время тренируются и сражаются на разных этапах ралли будет непросто. Поэтому вы просто будете проигрывать деньги. А в бесплатных соревнования всегда можно показать себя, потренироваться и проявить все качества автомобиля, не потратив при этом никаких денег вовсе. Предлагаем посмотреть требования к автомобилю для автокросса:

Подводим итоги

Стать гонщиком в России достаточно сложно. Для этого нужно учитывать множество важных особенностей каждого соревнования и чемпионата, стоит выдерживать определенные условия по автомобилю. Есть масса ограничений, которые должны быть всегда учтены при формировании автомобиля и выполнении всех правил и норм ралли. Если вы нарушите правила участия, вас дисквалифицируют, и вы потеряете средства. Помните также, что часто ездить на авто для ралли по дороге нельзя, так как в нем нет определенных элементов, необходимых для дорожного движения. В таком случае вам понадобится еще и прицеп, а также автомобиль-тягач для перевозки гоночного транспорта в нужные места.

Все это достаточно затратный процесс, так что вам сразу нужно определиться с суммой денег, которые вы готовы потратить на гонки. Не рассчитывайте сразу же отыскать спонсора, который предложит вам невероятные возможности участия в самых высоких чемпионатах. Обычно гонщики несколько лет устанавливают свое имя на любительских гонках и катаются за свой счет, прежде чем их берет под свое крыло какая-либо крупная корпорация. Так что всех стоит быть осторожным с началом таких сложных и дорогостоящих соревнований, как ралли и любые другие автомобильные гонки. А вы бы хотели поучаствовать в ралли на специально подготовленном автомобиле?

В данной статье представлены методы для создания математической модели автомобиля, позволяющие достаточно точно симулировать физику авто на уровне лучших современных симуляторов гонок.

В рамках статьи не рассматривается реализация взаимодействий между твёрдыми телами. Этим может заняться любой физический движок, симулирующий физику твёрдых тел. Он должен поддерживать статические тримеши, динамические примитивы и соединения — этого будет достаточно.

Основные части, которые необходимо рассмотреть при создании мат. модели автомобиля:

Крутящий момент — есть вращательное действие силы. Это основа движущей силы автомобиля. Он создаётся в двигателе и передаётся колёсам, где есть рычаг, преобразующий крутящий момент в силу.

1.1 Двигатель автомобиля

Как уже было сказано — двигатель это источник крутящего момента. Для моделирования работы двигателя достаточно задать следующие характеристики:
1) зависимость крутящего момента от текущей скорости вращения коленвала;
2) инертность вращающихся элементов (совокупность маховика, коленвала и проч.)
3) тип расположения (продольно/поперечно);
при рассматривании двигателя внутри авто нам понадобится ещё одна характеристика:
4) масса двигателя.

Рассмотрим эти характеристики подробнее. Мощность двигателя определяется его крутящим моментом, причем эти две величины меняются в зависимости от "оборотов двигателя", т.е. от скорости вращения коленвала. Типичный график изображён на следующем рисунке:

Необходимо задать график крутящего момента, а мощность рассчитывается следующим образом:

Крутящий момент, развиваемый двигателем, равен:

где Throttle — значение от 0 до 1 — дроссель. Чем сильнее жмём на педаль, тем больший процент максимального крутящего момента развивается двигателем.

Куда направлен этот крутящий момент? Это зависит от сцепления, которое мы рассмотрим позже. А сейчас этот момент просто раскручивает наш мотор:

где Inertia — инертность вращающихся элементов.

Вот так работает мотор. Однако эта формула не полная, так как существует так называемый обратный момент, возникающий при сбросе газа и заставляющий мотору снижать свои обороты:

где pow() — функция возведения в степень, backTorq — константа, определяющая величину обратного момента.

Теперь ещё раз дополним этот участок — здесь заранее необходимо учесть фактор сцепления.

где Clutch — значение от 0 до 1 — педаль сцепления. Часть, равная (1.0f – Clutch) уйдёт на раскрутку мотора, а часть, равная Clutch уйдёт в коробку передач, которую мы рассмотрим позже.

Чуть не забыл упомянуть о холостом ходе. Делается просто — когда обороты ниже определённого значения — величина открытия дросселя немного увеличивается.

Приблизительная структура нашего мотора на языке C++ будет выглядеть так:

Примечание: я привёл эту структуру только для того, чтобы читатель понял принцип, я советую НЕ использовать эту структуру, а писать свою в соответствии с выбранной вами архитектурой вашего приложения.

1.2 КПП

В коробке переключения передач происходит две вещи — преобразование и передача крутящего момента. Для моделирования работы КПП достаточно задать следующие характеристики:
1) передаточные отношения всех передач;
2) передаточное отношение "главной пары";
3) КПД коробки передач.

Если вы взглянете с умным видом на график мощности, то поймёте, что он достигает маскимальных значений только в некотором диапазоне (особенно у гоночных машин он становится совсем узким). Для этого и нужны все передачи в КПП — чтобы держать мотор в диапазоне максимальной мощности.

Посмотрим, что же происходит с крутящим моментом, переданным в коробку передач:

КПП также действует и в обратном направлении — колёса раскручивают мотор. Это проще всего описать несколькими уравнений:

Последние две величины крутящего момента должны быть приложены к мотору и к колёсам соответственно. Возможно это не лучший вариант, так как тут явно что-то не так с величинами измерений, но работает это отлично.

1.3 Дифференциал

Это устройство позволяет вращаться колёсам с разными скоростями и при этом передавать на эти колёса крутящий момент.

Существуют межколёсные и межосевые дифференциалы. Для гоночных автомобилей часто устанавливают самоблокирующиеся дифференциалы, которые блокируются при появлении крутящего момента, а при его отсутствии дают вращаться колёсам независимо друг от друга.

Простым способом смоделировать блокирующийся дифференциал явлется выравниваение скоростей вращения колёс, пример для двух колёс:

где Wh[].Rotation — скорость вращения определённого колеса, DiffForce — значение от 0 до 1 — сила блокировки дифференциала. В этой формуле также присутсвует множитель Throttle * Clutch, благодаря чему эффект блокировки возникает только при наличии крутящего момента. Если этот множитель убрать, то блокировка на заданную величину будет происходить постоянно.

Теперь рассмотрим сам автомобиль. Несущий каркас, на котором держится мотор и всё остальное, взаимодействует с землёй посредством шасси.

Здесь стоит сказать о модели авто, которую мы составляем в стороннем физическом движке, моделирующем поведения твёрдых тел. На рисунке выше представлен пример — колёса это цилиндры, кузов это бокс, соединены они посредством соединения типа слайдер.

Ограничения движения этого соединения задают максимальный ход колёс в вертикальном направлении относительно кузова. Теперь рассмотрим подробно это движение.

2.1 Амортизаторы

Амортизаторы состоят из двух частей — демпфирующей и пружинящей — стойка и пружина. Стойка гасит колебания, а пружина плавно передаёт нагрузку.

Как работает пружина, думаю, никому объяснять не надо:

где CurrentLength — текущая длина пружины, RestLength — базовая длина пружины, SpringForce — сила упругости пружины.

Полученная величина очень важна — это первая величина, которую мы передаём физическому движку, моделирующему физику твёрдых тел. По сути — это вертикальная сила, она передаётся от амортизатора к кузову в точке чуть выше самого колеса (примерно), а также она передаётся и самому колесу, только в другом направлении.

где ShiftSpeed — скорость сближения/отдаления колеса от кузова, величину эту получаем из физического движка (из соединения слайдер), Damping — коэффициент демпфирования. По сути это добавка к результирующей силе, которую мы считали чуть выше.

2.2 Распределение массы

Вертикальное давление на колесо, как будет показано дальше, сильно влияет на поведение автомобиля. Поэтому факт динамического перемещения давления между четырьмя опорами должен быть обязательно рассмотрен.

Та сила, которую мы нашли в предыдущем пункте, должна быть сохранена для каждого колеса, так как она нам понадобится, когда мы будем считать трение колёс.

Учтите также, что из-за расположения мотора не по середине мы имеем не равномерное распределение массы в состоянии покоя (на скриншоте выше машина затормаживает, не беспокойтесь). Если мотор спереди (чаще всего, но не всегда), то нагрузка на переднюю ось будет больше. У некоторых машин распределено 65% на переднюю ось и 35% на заднюю. У хороших машин, даже если мотор спереди, нагрузка может быть 50/50, но в большинстве случаев где-то 60/40.

2.3 Кинематика подвески

Пункт в принципе не обязательный, но если вы пишете серьёзный симулятор, то на это тоже следует обратить внимание.

Необходимо задать значения углов каждого колеса, таких как сход/развал (см. дальше), в зависимости от текущего положения и поворота колеса. На рисунка далее видно, как в реальности изменяются углы.

Это даёт ощутимый эффект в управляемости.

3.1 Вращательное и поступательное движения колёс

Отчего вращаются колёса? Ну для начала от нашего мотора. Мы посчитали крутящий момент, который на них передаётся, осталось только его приложить:

где Torque — приложенный крутящий момент, Inertia — инерция колеса.

Отчего же двигаются колёса? Двигает их связь с кузовом, то есть исходит это от физического движка. Следует отметить, что рассмотрению подвергнутся продольные и поперечные скорости движения, как показано на рисунке выше.

3.2 Тормозные механизмы

Обычно при торможении вертикальная нагрузка на передние колёса значительно больше, чем на задние, поэтому передние колёса могут тормозить лучше.

где BrakesForce — сила тормозов, BrakesFrontPart — процент усилия для передней оси (для задней оси будет 1.0f – BrakesFrontPart, если кто не понял), BrakesState — процент нажатия тормоза, Inertia — инерция колеса.

Ручной тормоз устроен аналогично, только действует он исключительно на задние колёса:

где HandBrakeForce — сила ручного тормоза, HandBrakeState — процент нажатия тормоза, Inertia — инерция колеса.

Отчего же машины так классно заносит когда дёргаешь ручник? Передние колёса при этом не теряют сцепления, так как ничего не меняется, а задние блокируются, отчего появляется скольжение и задняя ось начинает пытаться обогнать переднюю, что и называется занос.

3.3 Трение шин

Самая важная часть. Я предпочитаю рассматривать продольное и поперечное трение в отдельности, хотя можно работать и с векторами. Просто плоские графики лучше воспринимаются.

Итак, в зависимости от скорости скольжения двух поверхностей относительно друг друга, сила трения между ними изменяется. Для колёс этот график может выглядеть так:

Как видим, чем сильнее скольжение, тем меньше сила. Это так для асфальта, но например не так для гравия — этот график может быть сильно изменён, всё зависит от покрытия и типа шин. С этим приходится экспериментировать.

Рассмотрим сначала поперечную силу — с ней всё просто. У нас есть скорость поперечного движения колеса (из физеского движка) — это и есть скорость скольжения. При помощи графика мы получаем поперечную силу, действующую на колесо:

где TireFriction() — наш график трения, ShiftForce — вертикальная нагрузка на колесе, Friction — коэффициент трения.
Полученную величину передаём физическому движку, пусть приложит её к колесу в поперечном направлении.

Теперь рассмотрим продольную силу. Тут всё немного сложнее, так как необходимо учесть вращение колеса.
У нас есть продольная и вращательная скорость, найдём скольжение:

где LongSpeed — продольная скорость колеса, Rotation — вращение колеса, Radius — радиус колеса.

Теперь рассчитываем возникающую силу трения в продольном направлении:

В некоторых случаях это может быть эллипс.

Следует также отметить, что ещё необходимо учесть угол поворота руля, если вы рассматриваете локальную систему координат при получении продольной и поперечной скоростей, а также при приложении таких сил, то проблем не возникнет. Да и в противном случае необходимы лишь некоторые векторные преобразования.

3.4 Сход/развал

Со сходом всё просто — задаём углы при расположении тел в физическом движке. Эффект проявится сам. Если Вы знакомы с такими понятиями и в жизни их ощущали, то сразу заметите, в противном случае можете не моделировать сход.

В случае развала у нас появляется дополнительная зависимость величины результирующей силы трения от угла наклона колеса.

Трение максимально, когда колесо стоит перпендикулярно, но в поворотах, когда весь автомобиль кренится и подвеска сжимается — угол колеса меняется. Именно для этого иногда выставляют небольшой угол развала. У гоночных машин он бывает огромным.

Не сложно догадаться, что эффект от этого тоже не маленький. Дело в том, что когда мы едем по прямой — нас не сильно волнует насколько хорошо сцепление с дорогой, а когда мы заезжаем в поворот — у внешних колёс (на них максимальная нагрузка от распределённой массы) сцепление становится максимальным, потому что они в повороте оказываются перпендикулярно плоскости дороги — пятно контакта шины с дорогой имеет в данном случае максимальную площадь. И всё это благодаря выставленному развалу.

3.5 Давление в шинах, уводы и подламывания

В жизни шины мягкие. В гонках это редко, но тоже встречается.

На самом деле смоделировать это очень просто — представим шину в виде пружины, чем больше она растянута, тем больше силы она передаёт. Чем выше давление, тем жестче пружина. Таким образом достигается эффект подламывания шины, благодаря которому создаётся невероятная реалистичность — каждый гонщик хорошо знает, что от давления в шинах, от жёсткости их боковины и их профиля сильно зависит поведение машины на дороге.

Сила трения передаётся мнимому (дополнительному телу), возникает разница в поперечном положении двух тел.

Далее всё просто: находим силу, действующую на основное тело, используя либо линейное уравнение F = kx , либо опять же строим нужный график для пущей реалистичности. Требования к зависимости следующие: сила стремится к нулю, если x стремится к нулю; сила стремится к бесконечности при x большем, чем ширина шины. Конечно на практике бесконечность не применима, поэтому результирующая сила ограничивается сверху силой трения.

Напомню также, что результирующая сила действует на оба тела.

Это всё, что необходимо знать об автомобиле, если Вы решили написать симулятор гонок.

Дополнительно выкладываю видео, качество ужасное, но смотреть можно. Если постараться, то можно углядеть мягкие шины :)

Если вы решили добавить в вашу жизнь адреналина с помощью уличных гонок, приготовьтесь к большой работе над собственным автомобилем. Придется многое поменять, заменить и купить. Но если вас это не страшит, ознакомьтесь с основными моментами переделки авто и приступайте к работе.

Как сделать машину для уличных гонок
Какие машины у стритрейсеров
Как сделать машину для дрифта

Начните с внутренностей автомобиля. Какой бы ни была ваша машина снаружи, для гонок в первую очередь важно, какая она внутри. Подберите двигатель для вашего автомобиля. Это, пожалуй, самое главное. Лучше всего, если это будет новый, а не бу агрегат, с большим числом лошадиных сил и построен на гибридной основе. Это лучшее сочетание цены, качества и срока службы.

Купите самую хорошую резину, которую сможете найти. Сцепление с дорогой - важная составляющая победы в гонке. Представьте, насколько обидно проиграть лишь из-за того, что вас занесло на последнем слишком крутом повороте. Еще обидней, если вас занесло из-за некачественной резины, на которой вы сэкономили.

Закажите боковые крылья и обода, а также спортивный бампер, крышку капота и другие гоночные аксессуары. Не заказывайте детали из дешевого, но тяжелого пластика или металла. Старайтесь, наоборот, облегчить машину, а не нагрузить. Проконсультируйтесь, какой спойлер лучше поставить на ваш автомобиль, чтобы он не вредил, а, наоборот, положительно сказался на характеристиках машины.

Закажите аэрографию, которая позволит выделить ваш автомобиль. Не наносите первый попавшийся понравившийся вам рисунок, найденный в сети. Постарайтесь придумать что-то свое, что помогло бы выделить вашу индивидуальность и характер вашего авто.

Читайте также: