Одной из трудоемких и важных работ при подготовке скоростного автомобиля к состязаниям является подбор передаточного числа для главной передачи. Передаточное число главной передачи должно обеспечивать автомобилю максимально возможную скорость движения и высокую приемистость при разгоне, сохраняя при этом допустимое превышение номинальных оборотов коленчатого вала двигателя. Динамические качества скоростного автомобиля задаются в зависимости от назначения автомобиля для кольцевых гонок или для рекордного заезда и от характера предполагаемых состязаний, т.е. на короткую или длинную дистанцию. Если автомобиль подготавливается к шоссей-но-кольцевым гонкам, которые будут проводиться в условиях пересеченной местности или на горных дорогах, то в этом случае автомобиль должен располагать большим запасом тяги для быстрого разгона, что очень важно для получения высокой средней технической скорости движения.

У автомобиля, предназначаемого для заездов на установление рекордов скорости на прямолинейном коротком участке дороги, когда способность быстро разгоняться не имеет первостепенного значения, следует обеспечить только возможно высокую скорость движения и надежную работу двигателя на этой скорости и оборотах в течение продолжительного времени. В зависимости от того, к какому из перечисленных состязаний готовится автомобиль, и выбирается то или иное передаточное число главной передачи. Выбор необходимого передаточного числа главной передачи требует проведения расчетной работы и экспериментов на дороге. Теоретически передаточное число главной передачи должно быть таким, чтобы суммарная кривая мощности, идущей на преодоление всех сопротивлений движению автомобиля, пересекала кривую мощности двигателя в точке наивыгоднейшего значения последней.

Однако практически в связи с тем, что даже на пути в один километр сопротивления движению не строго одинаковы (качество покрытия дороги, порывы ветра и др.), то и для скоростных состязаний на короткие дистанции необходимо обеспечивать некоторый запас тяги при движении автомобиля с максимальной скоростью. Это достигается выбором такого передаточного числа главной передачи, при которой пересечение кривой сопротивлений с кривой мощности двигателя происходит при скорости вращения коленчатого вала, несколько большей, чем та, которая соответствует максимальной мощности.

В зависимости от вида состязания и дорожных условий, указанное превышение номинальных оборотов может достигать от 5 до 15%, причем больший процент для автомобилей, работающих с переменным режимом. Последнее условие необходимо для того, чтобы при движении автомобиля с максимальной скоростью случайные повышения сопротивления, снижая скорость движения и обороты двигателя, не приводили к падению мощности, а наоборот, увеличивали ее, приближая к максимальной, т.е. выводили работу двигателя на перегиб мощности.

Практика подбора передаточных чисел для главных передач показывает, что достаточно изменить величину, даже на одну или две десятых, как заметно изменятся динамические качества автомобиля. Поэтому изменять число при подборе следует постепенно. Влияние величины передаточного числа на динамические качества автомобиля и работу двигателя можно проследить по свободному графику. Он наглядно показывает зависимость максимальной скорости от передаточного числа, изменение оборотов вала и динамического фактора, т.е. тяги, отнесенной к весу автомобиля.

На скоростные автомобили, готовящиеся к шоссейно-кольцевым гонкам, трассы которых обычно пролегают в пересеченной местности с большим количеством подъемов, спусков и поворотов, вызывающих необходимость в частых снижениях скорости и разгонах, рекомендуется устанавливать коробки передач с четырьмя или пятью передачами. Число промежуточных ступеней в коробке и их передаточные числа оказывают большое влияние на способность автомобиля разгоняться, а также на получение наивысшей скорости на подъемах. Выбранные передаточные числа ступеней должны обеспечивать автомобилю достижение максимальной скорости в наикратчайшее время. При этом в движении на каждой передаче желательно использование наибольшей мощности двигателя (в среднем). Иначе говоря, обороты двигателя, с которых начинается разгон на любой передаче, должны быть по возможности ближе к оборотам максимальной мощности. Обычно зависимость между передаточными числами у промежуточных передач в быстроходных автомобилях выражается геометрической пропорцией, с некоторым отклонением для высоких ступеней — близких к прямой передаче, величины которых бывают сближены.

Особенно большое значение для скоростного автомобиля имеет подбор передаточного отношения для передачи, следующей за прямой (четвертой или третьей), так как именно эти передачи чаще всего используются при разгонах после частичного замедления или на подъемах. В большинстве случаев эти передаточные отношения бывают в пределах 1,25–1,35, не более, а при наличии в коробке пяти передач для переднего хода четвертая имеет еще более близкое значение к прямой, например 1,09–1,20.

Работая над контролем и подготовкой агрегатов силовой передачи скоростного автомобиля, надо помнить, что главные потери в коробках передач и редукторах задних мостов составляются из сил, идущих на взбалтывание масла. Следовательно, чем масла больше и чем оно гуще, тем выше потери. Это, однако, совсем не означает, что можно снижать уровень масла против нормы, заданной конструкцией агрегата.

Устойчивость гоночного автомобиля, участвующего в гонках по кольцевой трассе, имеет решающее значение для успеха. Устойчивый автомобиль позволяет гонщику полнее использовать всю мощность двигателя, развивать наибольшую скорость на поворотах, применять более интенсивное торможение, подходя к препятствию, и тем самым увеличивать среднюю скорость прохождения круга. Хорошая устойчивость автомобиля упрощает управление им, снимая излишнее напряжение у спортсмена во время гонки.

К качеству «устойчивость» тесно примыкает качество «управляемость», т.е. способность автомобиля держать заданное гонщиком направление. Устойчивость и управляемость автомобиля в большой степени зависят от конструкции узлов ходовых механизмов, а также и от общей компоновки всего шасси. Однако и спортсмен, подготавливающий к скоростным состязаниям серийный автомобиль, имеет возможность улучшить его устойчивость и управляемость. Возможными работами в данном случае являются:

· снижение высоты расположения центра тяжести автомобиля;

· регулировка углов наклона шкворней, иначе говоря создание луч шей стабилизации управляемых колес;

· контроль над давлением воздуха в шинах передних и задних колес.

Снижение высоты расположения центра тяжести является одним из действенных способов повышения устойчивости автомобиля для прохождения поворотов с большей скоростью.

Снизить центр тяжести готового автомобиля без больших конструктивных изменений можно следующим образом: постараться разместить как можно ниже такие тяжелые детали и агрегаты, как аккумуляторная батарея, бензиновый бак и другие предметы вспомогательного оборудования. Но это не должно привести к неправильному распределению общего веса автомобиля по осям. Для получения хорошей устойчивости распределение общего веса должно быть равным для передних и задних колес.

В крайнем случае можно допустить некоторое увеличение веса на переднюю ось. Перемещение центра тяжести назад увеличит на повороте боковую силу, действующую на задние колеса. От этого увеличится угол увода задних колес по сравнению с углом увода передних, а это приведет к снижению устойчивости. Однако вес, приходящийся на задние колеса, должен обеспечивать необходимое тяговое усилие для интенсивного разгона без пробуксовки колес.

В последнее время в целях увеличения сцепного веса и обеспечения высокого тягового усилия на гоночных автомобилях устанавливаются двигатели сзади. В этом случае оптимальным распределением веса по осям считается 55% на заднюю ось и 45% — на переднюю. Стабилизация управляемых колес достигается за счет наклонов шкворней в сторону и назад. Особенно полезным для скоростного автомобиля надо считать наклон шкворня назад. Действие стабилизирующего момента, т.е. стремление колес занять нейтральное положение, в этом случае происходит от центробежной силы, возникающей при поворотах и возрастающей от увеличения скорости движения и крутизны поворота, чем облегчается управление на повороте. К тому же изменение угла наклона шкворня назад более доступно спортсмену при подготовке готового автомобиля. Для этого нужно применить соответствующие подкладки в рычажный механизм передней подвески. При действии на автомобиль боковой силы, возникающей, например, при повороте автомобиля или при боковом ветре, качение его колес вследствие их упругости не будет происходить в плоскости их вращения, а сместится на некоторый угол, называемый углом увода.

Величина угла увода зависит от величины боковой силы на колеса, от вертикальной нагрузки на колесо, конструкции шины и от внутреннего давления воздуха в шине. Надо сказать, что занимаясь подготовкой скоростного автомобиля к состязаниям, спортсмен не всегда имеете возможность изменять соотношение весов, приходящихся на передние и задние колеса автомобиля, не всегда он может выбирать и конструкцию шин. Иначе говоря, ему трудно внести усовершенствования, которые влиял бы на величины углов увода колес. В распоряжении водителя остается только регулировка давления воздуха в шинах. И это он может делать в очень узких пределах, ограничиваемых техническими требованиями шинных заводов. Чем больше давление воздуха в шине, тем меньше, при прочих равных условиях, будет угол увода колеса.

Установлено, что лучшая устойчивость автомобиля на повороте и на прямой будет в том случае, когда угол увода у передних колес больше, чем угол увода у задних. Следовательно, для лучшей устойчивости желательно, при равном распределении веса автомобиля по осям, применять давление в шинах передних колес ниже, чем в шинах задних колес. При такой регулировке давления, из-за большего увода передних колес, при повороте автомобиля возникает так называемое «недостаточное поворачивание», которое и обеспечит большую устойчивость и лучшую управляемость его.

В заключение приведем некоторые сведения о специальных работах с автомобилем, предназначаемым для заездов на установление рекордов скорости, которые могут проводиться и при подготовке гоночного автомобиля, располагающего высокой максимальной скоростью свыше 200 км/час.

Создавая автомобиль для рекордных заездов, большие работы и средства потребуются для исследований, направленных на снижение сопротивления воздуха, заключающиеся в опытной продувке моделей кузова в аэродинамической трубе. Модели выполняются в масштабе Vs, или 1/10 от действительного размера автомобиля. В редких случаях продувается модель в натуральную величину.

Выбор размера модели зависит от диаметра аэродинамической трубы, имеющейся в распоряжении, а также от производственных возможностей. Величина сопротивления воздуха зависит от величины лобовой площади автомобиля и формы кузова, которая оценивается коэффициентом обтекаемости. Для ориентировочных расчетов этот коэффициент можно принимать в пределах 0,015 (идеальный случай) до 0,025, имея в виду хорошую форму кузова. Величина лобовой площади может быть получена по замеру площади силуэта поперечного вида автомобиля или, что достаточно точно, как произведение колеи на высоту.

Аэродинамические исследования должны содержать не только поиски формы, дающей низкое сопротивление воздуха, но и такой формы, которая придаст автомобилю устойчивость и надежную управляемость при движении с максимальной скоростью, т.е. обеспечит надежный контакт передних колес с полотном дороги. Непрерывный контакт между колесами автомобиля и полотном дороги зависит в большей степени от конструкции подвески автомобиля, высоты и места расположения центра тяжести и центра парусности.

Центром парусности называется точка приложения равнодействующей от сил сопротивления воздуха, создаваемых отдельными элементами формы кузова. Так как форма кузова автомобиля всегда симметрична, то центр парусности обычно находится в плоскости симметрии автомобиля. Расположение центра парусности оказывает большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля на высоких скоростях движения. Чем выше центр парусности, тем на большую величину и при большей скорости уменьшается давление передних колес на дорогу, что вполне может привести к потере управляемости автомобилем.