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? 下圖是 Chris Harris 的 Youtube 頻道上的視頻截圖，比較了 Pirelli Trofeo R 半熔體輪胎和保時(shí)捷原廠 Pilot sport cup 2 的單圈時(shí)間差距。

相同配置下，使用半熱熔輪胎的單圈時(shí)間快了2秒以上。 事實(shí)上，Pilot sport cup 2已經(jīng)是一款非常強(qiáng)大的跑車輪胎，但如果所有配置不變，它仍然無法超越半熱Trofeo R。為什么半熱輪胎如此強(qiáng)大？ 他們到底有何神奇之處？

第 1 部分 輪胎摩擦從何而來？

無論汽車的發(fā)動機(jī)多么強(qiáng)勁，傳動裝置多么天衣無縫，真正將動力傳遞到地面并依靠摩擦力推動汽車前進(jìn)的仍然只有這四個(gè)輪胎。 可以說，這四個(gè)輪胎的接觸面積不超過A4紙的面積，這確實(shí)在很大程度上決定了汽車的動態(tài)性能。

從最基本的角度來看，輪胎的摩擦力有多大？ 我們把輪胎接觸地面的地方看成是一塊橡膠。 牛頓爺爺?shù)睦碚摳嬖V我們，當(dāng)我們的輪胎與地面之間的靜摩擦系數(shù)和正壓力一定時(shí)，就可以計(jì)算出這塊橡膠的摩擦力。 這里，我們進(jìn)一步說明一下，如果將摩擦力的方向延伸到整個(gè)路面，則最大靜摩擦力形成一個(gè)圓。

根據(jù)最基本的摩擦理論滑動摩擦力的方向，由于滑動摩擦力一般都比靜摩擦力小，所以這個(gè)輪胎，哦不，這塊橡膠所能提供的最大摩擦力就是這個(gè)藍(lán)色圓圈所表示的范圍。 為了簡單起見，我們稱這個(gè)圓為“摩擦圓”。

但輪胎并不是一塊簡單的橡膠。 事實(shí)上，輪胎在使用過程中，車輛重心的不斷移動，會給輪胎帶來不同的變形。 另外，輪胎的尺寸、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)也不同。 事實(shí)上，輪胎在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，是一種“半滾動、半滑動”的狀態(tài)。 別擔(dān)心，這里的“滑倒”并不像大家想象的那么嚴(yán)重。 相反，它是輪胎動力學(xué)的一個(gè)非常重要的組成部分。

在現(xiàn)代汽車輪胎動力學(xué)中，工程師使用多種方法和各種數(shù)學(xué)模型來模擬輪胎的動態(tài)系統(tǒng)英語作文網(wǎng)，看起來簡單但實(shí)際上非常復(fù)雜。 由于輪胎配方、花紋、尺寸等條件差異較大，輪胎模型的研究仍然是汽車動力學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。 現(xiàn)在人們?nèi)栽诶^續(xù)探索更好、更優(yōu)秀的輪胎數(shù)學(xué)。 模型。 然而我們前面介紹的輪胎摩擦圈作為最基本的基礎(chǔ)，默默地發(fā)揮著它的作用。

正如我們在前面的討論中所說，正壓力越大，摩擦力就越大。 上圖中，藍(lán)、綠、紅線代表輪胎上不同的壓力，藍(lán)色最大，紅色最小。 坐標(biāo)軸的橫軸和縱軸代表兩個(gè)不同方向的摩擦力。 這是對輪胎摩擦力的極限測試。 可以看到，所有的測試數(shù)據(jù)（點(diǎn)）最終都可以被包絡(luò)到我們計(jì)算的輪胎摩擦圓的邊緣中。 該輪胎的摩擦圓不是正圓而是橢圓形。 這是因?yàn)檩喬セy和結(jié)構(gòu)具有明顯的方向性，這就導(dǎo)致輪胎實(shí)際能提供的最大靜摩擦力在相反方向和側(cè)面。 。 無論我們?nèi)绾螠y試，輪胎摩擦力永遠(yuǎn)不會超過我們通過模擬計(jì)算出的輪胎摩擦力橢圓。

這就是輪胎的極限，也是汽車操控的極限。

什么是第 2G 部分測力計(jì)？

前面對牛頓定律的描述是不是讓大家感覺回到了高中時(shí)代呢？ 這里我們放松一下，看一下賽車中常用的儀表——重力儀。

所謂G力就是橫向加速度與重力加速度的比值。 由于我們的重力加速度9.8米/秒^2基本上是一個(gè)固定值，所以比例越大，當(dāng)前的橫向加速度就越大。 當(dāng)儀表讀數(shù)為 1 時(shí)，表示您在該方向上經(jīng)歷的加速度恰好等于重力加速度的一倍。 許多跑車上都設(shè)有這樣的桌子。 對于駕駛員分析汽車過彎時(shí)的動態(tài)非常有幫助。

這是重力計(jì)。 四個(gè)方向分別代表加速/制動/左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)四個(gè)方向的力。 是不是和前面的輪胎摩擦圈很相似？ 是的，兩者之間有直接的相關(guān)性。

我們之前說過，輪胎是汽車與地面的唯一接觸點(diǎn)。 也就是說，輪胎所受到的靜摩擦力直接決定了汽車各個(gè)方向的加速度。 輪胎所能提供的摩擦力是有限的，因此車輛在各個(gè)方向上的加速度也是有限的。 這些加速度很大程度上決定了汽車加速、減速和轉(zhuǎn)彎的速度。

熱熔輪胎，顧名思義，就是緊貼地面的輪胎，摩擦系數(shù)比普通輪胎大很多。 這意味著，對于相同的車輛重量和重量傳遞，熱熔輪胎比普通輪胎具有更大的摩擦圈，可以使車輛的最大G力更大，加速、減速和轉(zhuǎn)彎更急劇。 這就是為什么半熱胎和熱熔胎相比普通輪胎能夠顯著提高單圈時(shí)間。

第三部分：這些研究對我們的駕駛有什么用處嗎？

當(dāng)然有效！ 首先我們來說說賽車中的一個(gè)駕駛技巧——循跡制動（Trail Braking）。 越野制動最早出現(xiàn)在摩托車運(yùn)動中，現(xiàn)已成為廣大賽車運(yùn)動中的一項(xiàng)重要基本功。

簡單來說，Trail Braking就是賽車手在進(jìn)入彎道時(shí)逐漸減小制動力，并在經(jīng)過彎道頂點(diǎn)后逐漸增加加速度的過程。 在與時(shí)間賽跑的賽車中，車手總是希望盡可能充分利用輪胎的每一點(diǎn)抓地力來獲得更快的速度。 但很多情況下，為了實(shí)現(xiàn)快速減速和加速，過度的重心轉(zhuǎn)移往往會導(dǎo)致車輪對地面的壓力減小，甚至懸在空中。 此時(shí)，懸掛的輪胎無法提供任何力，這是駕駛員不愿意看到的。 這時(shí)候，循跡制動就派上用場了。

根據(jù)前面對輪胎摩擦圈的介紹，實(shí)際上，當(dāng)輪胎的所有摩擦力都用來提供加速或減速時(shí)，它幾乎無法提供任何轉(zhuǎn)向摩擦力。 同理滑動摩擦力的方向，如果輪胎的摩擦力全部用來驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)彎，也很難對車輛的加速和減速產(chǎn)生任何作用。 這聽起來可能很難理解，但事實(shí)上，當(dāng)車輛接近極限狀態(tài)時(shí)，輪胎的動力學(xué)確實(shí)是這樣的，這也是后期設(shè)計(jì)ABS系統(tǒng)的機(jī)會之一。

那么，當(dāng)賽車手能夠非常準(zhǔn)確、穩(wěn)定地控制踏板和轉(zhuǎn)向的關(guān)系時(shí)，在不需要轉(zhuǎn)向的直道盡頭，他就會選擇全力制動。 然后，隨著轉(zhuǎn)向角逐漸變大，制動力逐漸變小。 ，輪胎可以提供額外的轉(zhuǎn)向扭矩。 當(dāng)它到達(dá)彎道的頂點(diǎn)時(shí)，所有摩擦力都施加到汽車的轉(zhuǎn)向上。 此后，汽車逐漸退出彎道，轉(zhuǎn)向角逐漸變小，輪胎的摩擦力成為驅(qū)動車輛前進(jìn)的驅(qū)動力。 在整個(gè)越野制動過程中，賽車手精確控制油門、制動踏板和轉(zhuǎn)向的配合，讓輪胎在整個(gè)轉(zhuǎn)彎過程中工作在接近摩擦圈邊緣的極限位置，即始終充分利用輪胎的所有抓地力。 土壤肥力。 此時(shí)，不僅制動和加速更加平穩(wěn)，重量轉(zhuǎn)移更小，而且車輛過彎時(shí)速度也更快，這對于賽車運(yùn)動來說是非常基本和有效的。

然而，普通人一旦脫離賽道，掌握這項(xiàng)技術(shù)的機(jī)會就很少了。 對于大多數(shù)普通駕駛員來說，當(dāng)我們遇到危險(xiǎn)時(shí)，第一反應(yīng)就是猛踩剎車并迅速轉(zhuǎn)彎躲避。 但事實(shí)上，一旦輪胎抱死，車頭往往就不那么聽話，不轉(zhuǎn)了。 相反，它會直接向前沖（不要在普通道路上嘗試此操作），這可能會導(dǎo)致危險(xiǎn)。 其實(shí)這個(gè)時(shí)候，我們一方面需要輪胎用力剎車來減速，另一方面又需要它轉(zhuǎn)彎。 輪胎無法提供如此大的摩擦力（抓地力），因此會發(fā)生打滑（抱死），然后輪胎失去控制。 由于滑動摩擦力小于最大靜摩擦力，很大一部分轉(zhuǎn)向或制動效果喪失，導(dǎo)致車輛失去控制。

我們不可能要求每個(gè)駕駛員都像賽車手一樣對車輛有精確的控制，但汽車工程師已經(jīng)利用電子設(shè)備為我們提供了極端條件下的駕駛輔助保障。 這就是大家熟知的ABS和ESP系統(tǒng)。

現(xiàn)代ABS/ESP系統(tǒng)在完全制動的同時(shí)，還保留了輪胎的一些殘余抓地力，以滿足駕駛員的轉(zhuǎn)向要求。 同時(shí)輔以驅(qū)動力/制動力分配系統(tǒng)等部件的協(xié)同配合，使汽車的輪胎始終工作在接近極限摩擦力的位置。 當(dāng)駕駛員遇到緊急情況時(shí)，猛烈制動不僅不再抱死車輪，還可以在一定程度上控制車輛的方向，從而保證車輛緊急變道的安全。 在這些電子輔助裝置普及之前，這種緊急操作只能由非常熟練的駕駛員或賽車手來執(zhí)行。 尤其是在雨雪天氣，當(dāng)輪胎最大靜摩擦力不足時(shí)，需要對車輛進(jìn)行極其細(xì)致的保養(yǎng)。 控制。 在電子設(shè)備的輔助下，普通駕駛員也能實(shí)現(xiàn)緊急變道時(shí)車輛的穩(wěn)定。

不過，說白了，這些操作和輔助系統(tǒng)的本質(zhì)仍然是讓駕駛員充分利用輪胎的每一點(diǎn)摩擦力，尤其是當(dāng)我們需要車輛在改變其縱向加減速度的同時(shí)，改變其縱向加速度和減速度。橫向方向。 轉(zhuǎn)彎時(shí)，充分利用輪胎，讓最大靜摩擦力逼近摩擦圈邊界，是極限控車的不懈追求，也是危險(xiǎn)情況下安全控車的保障。