Разберемся с конструкцией покрышки и с тем, из чего складывается пресловутый «держак» – величина сцепления шины с асфальтом. Начнем с протектора. Думаете, он сделан из обычной резины? В этом случае он износился бы раньше, чем презерватив из мармелада. И к тому же не смог бы выдержать даже малой части нагрузок. Протектор современных шин делают на синтетической основе (состоящей из 20-60 ингредиентов) с добавлением сажи, а затем «пекут» при высокой температуре в вулканизаторе. Изменяя пропорции ингредиентов, можно влиять на твердость резины, «сухой» и «мокрый» коэффициенты трения и температурную характеристику.

Величина сцепления резины с асфальтом напрямую зависит от твердости протектора (мягче протектор – лучше «держак»). Происходит это потому, что прижатая к асфальту резина пытается повторить его рельеф. Чем мягче резина, тем лучше у нее это получается. Но и скорость износа при этом возрастает, ведь мягкую резину легче «пилить» и «шкурить». В гоночной практике это противоречие известно давно. Если пилоты выбирали мягкую резину, то в начале гонки получали в распоряжение большой «держак». Но к концу (а иногда и к середине) дистанции резина умирала, и пилоту приходилось снижать темп. И, наоборот, при выборе твердой резины величина сцепления с асфальтом была меньше, но относительно надежно и стабильно сохранялась до конца заезда.

Логичный выход из этого противоречия в MotoGP нашли давно. Шинные специалисты прекрасно знали, что при езде в вертикальном положении величина сцепления покрышки с асфальтом не столь критична – «держака» и так хватало. А вот в наклонном положении этот фактор становится архиважным. Решение оказалось гениально простым: сделать центральную часть резины твердой, а края – мягкими. Так родилась многокомпаундная гоночная резина. В дальнейшем идею усовершенствовали – увеличили количество градаций твердости и их комбинаций. В настоящее время гонщикам доступны по крайней мере три различных компаунда для центральной части шины и столько же – для боковых секторов, причем для каждого края твердость резины можно выбирать индивидуально. Это особенно полезно для гонок по асимметричным трекам (т.е. на трассах с преобладанием левых или правых поворотов). В итоге пилотов буквально избаловали возможностью выбирать, какая комбинация резины будет на шине.

Еще одна особенность мягкой резины по сравнению с жесткой – при езде она вырабатывает больше тепла. Происходит это из-за того, что протектор из мягкой резины больше деформируется. Понять этот эффект проще, если вспомнить, как в детстве мы ломали проволоку. Чтобы не бежать за пассатижами в сарай, нужно было всего лишь какое-то время активно перегибать проволоку в одном и том же месте. На этом участке она нагревалась и, в конце концов, ломалась. Точно такой же процесс происходит и в деформирующейся резине. А с ростом температуры протектор становится еще мягче.

У каждой шины есть важная характеристика – оптимальная рабочая температура. Она в основном определяется составом протектора и конструкцией каркаса. Если эта температура не достигается, то протектор в нужной степени не размягчится, а значит, покрышка не сможет обеспечить необходимую величину сцепления с асфальтом. Именно поэтому в дорожную резину (и еще больше – в дождевую) добавляют силикон. Он призван обеспечить минимальную величину сцепления с асфальтом даже при холодной резине, в дождь и плохую погоду.

Выше оптимальной температуры находится еще один важный предел: температура разрушения протектора. Дело в том, что если резина перегреется (т.е. достигнет температуры вулканизации) и будет эксплуатироваться в таком режиме достаточно долго, то она может «развулканизироваться». Происходит это в два этапа. Сначала резина теряет упругость, а величина сцепления с асфальтом резко уменьшается. Это – следствие гибели резины на молекулярном уровне. Далее следует гибель физическая – резина деламинируется и буквально разваливается на куски.

Чтобы рабочая температура была как можно ближе к оптимальной, каждую покрышку «затачивают» под определенные узкие сферы применения. Возьмем гоночную резину. Она должна обеспечивать максимально возможную величину сцепления с дорогой при постоянных высоких температурах, вызываемых экстремальными гоночными нагрузками. А чтобы она не перегрелась, теплообразование из-за внутреннего трения в ней должно быть меньше, чем в дорожной. В добавок к этому гоночная резина должна более эффективно рассеивать это самое тепло. Из-за перечисленных особенностей для прогрева гоночной резины требуется больше времени, чем для дорожной.

Что же произойдет, если установить гоночные покрышки на дорожный мотоцикл и ездить в обычных дорожных условиях? Даже если жареный петух клюнет в зад 33 раза, и вы будете стараться выжать из байка все до последнего, прогреть резину до оптимальной температуры, скорее всего, не удастся. Придется останавливаться перед светофорами, тормозить из-за пробок, делать скидку на колдобины, плохой асфальт и идиотов. Непрогретый протектор из-за холодного проскальзывания будет терять резину буквально клочьями. Спустя какое-то время такого издевательства покрышка будет выглядеть окончательно изнасилованной, хотя, на самом деле, она просто замучена неправильным использованием. Не менее вредны для гоночной резины длительные максимальные режимы. Если поставить гоночную покрышку на Хаябусу и пару часов валить под триста, то для резины эффект тоже окажется разрушительным. Но на этот раз резина умрет из-за перегрева.

Еще одно важное отличие гоночной резины от дорожной – количество тепловых циклов, которые она может пережить. Каждый раз, когда резина нагревается, она повторно вулканизируется и из-за этого становится чуть жестче. Происходит это потому, что специальные масла, входящие в состав протектора для поддержания его свойств, улетучиваются. Характерный признак дефицита этих масел – когда поверхность протектора после жестких нагрузок приобретает фиолетовый отлив. На дорожных шинах такой эффект проявляется редко, а вот на гоночных – чаще. Причина такой разницы в том, что чисто гоночная резина рассчитана всего на один тепловой цикл. Что касается гоночной резины, омологированной для дорожного использования (1), то она выдерживает большее количество циклов, но все равно во много раз критичнее к их количеству, чем дорожные покрышки. Именно поэтому электронагреватели резины используются не только чтобы греть протектор до рабочей температуры перед гонкой, но и минимизировать количество тепловых циклов, не давая резине остывать между сессиями.

Кроме температурных характеристик на величину сцепления с дорогой влияет рисунок. Со сликами все просто. Раз нет рисунка, то площадь пятна контакта получится максимальной. Значит, доступная величина сцепления с дорогой – тоже. Более того, рисунок разрывает длинные цепи сложнейших органических молекул, из которых состоит резина. Поэтому слик при всех одинаковых условиях окажется долговечнее покрышки с рисунком, изготовленной из той же резины.

Некоторые виды гоночной резины и вся дорожно-спортивная резина выпускается с рисунком. В первом случае это делается исключительно для удовлетворения омологационных требований (2). Так что Pirelli Supercorsa Pro и Metzeler Racetec – это «почти слики», а рисунок на них вовсе не означает, что можно гоняться в дождь. Именно поэтому «узор» на этих покрышках скорее символичный, а ближе к краям протектора он и вовсе отсутствует. Что же касается дорожно-спортивной резины, то здесь рисунок выполняет свою основную работу – отводит воду из пятна контакта. Для этой же цели наносят рисунок и на слики. Резаные слики применяют в тех случаях, когда на треке почти нет стоячей воды, а погодные условия могут и вовсе высушить асфальт.

Если же хляби небесные затыкаться не намерены, то гонщики выбирают между промежуточной дождевой и чисто дождевой резиной. И та и другая очень мягкие, что помогает им прогреваться даже под ледяным дождем, а вторая отличается от первой повышенным содержанием силикона и очень частым рисунком. Такой рисунок позволяет эффективно избавляться от воды в пятне контакта, а силикон помогает «держать» по мокрому. Однако эти преимущества становятся «минусами» если трасса быстро высохнет. При работе «всухую» малая площадь пятна контакта вкупе с мягкой резиной быстро приводят к перегреву. Силикон и масла, входящие в состав резины, начинают активно выделяться, в результате чего резина становится «жирной» и начинает проскальзывать еще активнее. А это, в свою очередь, опять приводит к повышению температуры. Такой замкнутый круг чаще всего заканчивается деламинацией покрышки.

Разобравшись с протектором, коротко коснемся каркаса и профиля. Оба эти элемента влияют на форму и величину пятна контакта как в вертикальном, так и наклонном положении мотоцикла. Каркас отвечает за геометрию покрышки и кроме всего прочего призван обеспечивать постоянство радиуса шины даже на высоких скоростях, когда центробежная сила стремится его увеличить. Из-за огромных нагрузок и ровной поверхности треков каркас гоночных покрышек делают более жестким, чем дорожных.

Профиль резины напрямую отвечает за управляемость мотоцикла. Для обеспечения острой управляемости гоночная резина обычно имеет заостренную форму, в то время как дорожная выпускается более стабильной – округлой формы. Острая форма гоночных покрышек дает еще одно преимущество – большую площадь пятна контакта при прохождении поворотов. Но за это приходится платить меньшей стабильностью на прямых. Когда-то у гонщиков был огромный выбор профилей покрышек (примерно столько же, сколько и комбинаций компаундов протектора). Но теперь подход к выбору профиля шин изменился. Гонщикам дают всего один вариант профиля. Встает законный вопрос: почему на этом фронте рейсеров обделили? Оказывается, из-за обилия выбора они не успевали привыкать к характеру резины. Так что большой выбор иногда не помогает, а мешает.

Отдельно остановимся на таком параметре профиля покрышек, как высота боковых стенок. Чем она меньше, тем острее («треугольнее») профиль, а значит, острее управляемость. Но одновременно с уменьшением высоты стенок ухудшается способность шины поглощать неровности дороги. И если качественная гоночная подвеска на гладком треке способна скомпенсировать этот недостаток, то стоковые вилки и амортизаторы на дороге средней паршивости могут и не справиться. Именно поэтому на дорожных мотоциклах часто устанавливают резину (особенно переднюю) с более высокими боковыми стенками (например, 120/70, а не 120/60).

На динамический профиль сильно влияет давление воздуха. Перекачанная шина дает ощущение «дубовости», нестабильности и плохо держит дорогу, а недокачанная – невнятной управляемости и опять же, нестабильности. Чтобы резина могла эффективно работать и дожить до конца гонки, давление в ней устанавливают с высочайшей точностью. По клубным и любительским гонкам известно, что кроме точности важно уменьшить давление в шине на две-три десятые атмосферы по сравнению с рекомендуемым для обычных дорог. Первая причина ясна: резина в гонке греется сильнее, чем на дорогах. Из-за этого и давление в горячей шине будет, в конце концов, выше. Но есть и вторая, менее очевидная причина: уменьшенное начальное давление делает покрышку мягче и позволяет резине быстрее прогреться (помните, как грелась проволока при деформации?). Последний нюанс – многие гонщики предпочитают качать в колеса не воздух, а азот. Это решение позволяет в ходе гонки поддерживать давление в шине более стабильным.

Отдельной статьей в иерархии гоночной резины стоят квалификационные покрышки. От гоночных сликов они ушли также далеко, как слики – от обычной дорожной резины. Квалификационная резина очень быстро греется и обеспечивает максимальный «держак» уже во втором-третьем повороте. При этом никому нет дела до ее выносливости – двух-трех кругов жизни более чем достаточно. Каркас квалификационной покрышки делают очень мягким, чтобы обеспечить большую площадь пятна контакта в поворотах. Протектор на рабочей температуре также оказывается самым мягким.

Что же происходит с резиной во время гонки? Различают три фазы жизни гоночной покрышки. Первая – выход на рабочие характеристики. Ее еще называют обкаткой резины. Вторая – основная фаза, когда резина находится на максимуме сцепных свойств. Третья фаза – конец жизни резины, когда она начинает «разваливаться» сначала на химическом, а затем и на физическом уровне. Основная задача – сделать вторую фазу как можно дольше.

Резина состоит из сложных длинных молекул, между которыми образуются связи. Во время гонки под воздействием перепадов температур и жестких механических нагрузок эти связи рвутся, а затем опять восстанавливаются. Но из-за того, что связи рвутся многократно, в какой-то момент времени они теряют способность восстанавливаться. Начинается деградация резины на молекулярном уровне. Когда таких разорванных связей образуется много, резина разваливается физически. Что интересно, эти процессы никак не связаны с внешним видом шины. Иногда она выглядит паршиво, а гонщики говорят, что она все еще работает. И наоборот. В ходе гонки резина теряет до одного килограмма веса. Заметьте, неподрессоренного! Представляете, как сильно влияет этот процесс на управляемость мотоцикла!

Отработавшая в гонке резина возвращается обратно на завод для анализа. Количество данных, которое можно извлечь из убитой резины, потрясающее. Именно поэтому в гоночном мире с завидной периодичностью разгораются скандалы о кражах изношенных покрышек. Если такая покрышка попадет на лабораторный стол конкурентов, для основного производителя это может вылиться в огромные убытки. Поэтому на всех чемпионатах мирового уровня даже убитые покрышки подлежат строжайшему учету. Ну а после основательного исследования гоночные шины уничтожают – сжигают или закатывают в асфальт.

Автор Антон Барсуков, фото автора.

(1) Типичные примеры – Pirelli Dragon Supercorsa, Metzeler Racetec, Bridgestone BT-002 и Michelin Power Race.
(2) Регламенты некоторых чемпионатов требуют от гонщиков использовать резину, допущенную к эксплуатации на дорогах общего пользования.