Собственно, сама теория движения, как она есть.
Планируется потихоньку разбирать самые основные детали. Для начала - плотно упакованный труд Брайна Бекмана. По-моему, идеальный учебник для тех, кто только начинает разбираться.
Кстати, будем разбираться вместе, ведь, как известно, материал лучше усваивается, если кому-то о нем рассказывать, а не просто твердить про себя и заучивать наизусть.
Получается, польза будет обоюдная.

Итак. С чего начать? Начнем с трех законов уважаемого господина Ньютона.

1. Автомобиль при прямолинейном движении с постоянной скоростью будет сохранять это самое прямолинейное движение с этой самой постоянной скоростью, пока на него не воздействуют никакие силы.

2. Если к машине приложить силу, то скорость изменения скорости будет прямо пропорциональна силе и обратно пропорциональна массе самой машины.

3. Любая сила, с которой автомобиль воздействует на трассу, встречает уравновешивающую противоположно направленную силу, с которой трасса воздействует на автомобиль.

Вот такая первая картинка из книжки.



G - вес машины.
Lf - сила, с которой дорога действует на обе передние шины в сумме, равная весу на передней оси.
Lr - сила, с которой дорога действует на обе задние шины в сумме, равная весу на задней оси.
Bf и Br - тормозные силы, действующие на передней и задней оси.

Ясно, что относительно центра масс тормозные силы уравновешиваются силой Lf - когда машина замедляется вес перераспределяется на нос.

Так как Бекман не приводит пояснений по поводу того, отчего именно машина приседает на задние колеса на разгоне, придется вклеивать самодельные рисунки и формулы.




Это самый обычный случай прямолинейного движения.

Rx - продольные силы. На переднем мосту здесь "минус" - трение. На заднем - "плюс", тяга.
Rz - нормальная реакция дороги. То есть, сколько веса приходится на передний или задний мост.
G - вес машины.
Pw - сила аэродинамического давления.
Pa - сила сопротивления подъему.
Pj - сила инерции, сила сопротивления разгону.
l1 - расстояние от переднего моста до центра масс.
hG - высота центра масс.
hw - высота центра аэродинамического давления.

Можно вывести уравнение моментов, относительно О1 и О2.
(Pj+Pa)*hG + Pwhw + Rz1L – Gl2cosα = 0
Rz2L - (Pj+Pa)*hG - Pwhw – Gl1cosα = 0

Отсюда получим, что
Rz1 = [Gl2cosα – hG*(Pj + Pa) - hw*Pw]/L
Rz2 = [Gl1cosα + hG*(Pj + Pa) + hw*Pw]/L (да,да, во многих учебниках тут опечатка, но если включить голову, то все становится на свои места)


Если пренебречь углом наклона дороги и силой сопротивления воздуха (допустим, разгоняемся от нуля), то сильно упрощенный вид формул будет:

Rz1 = [Gl2 – hG*Pj]/L
Rz2 = [Gl1 + hG*Pj]/L

То есть, видно, что передний мост разгружается пропорционально силе ускорения, которая учитывает и разгон и торможение + коэффициент вращающихся масс, что удобнее, чем английские формулы.

Чем выше центр масс, чем меньше база, чем дальше мост отстоит от центра масс, тем более выраженным будет эффект.

Кстати, интересный момент

Rz2 = [Gl1cosα + hG*(Pj + Pa) + hw*Pw]/L - чем выше скорость, тем более загружен задний мост даже без учета каких-либо аэродинамических устройств. Но данный пункт требует уточнения.

Как и ожидалось, не все так просто с этой аэродинамической силой.
Совершенно случайно на страничке "Мюльсан Корнер" удалось получить развернутое пояснение от Тима Райта (как я понимаю, гоночный инженер Шарля Пика в Ф1, но даже если не он, не суть важно).

Получается, уравнение не зависит от положения центра приложения аэродинамической силы (i или j). Определяется лишь линия, вдоль которой действует аэродинамическая сила, расположение этой линии (i0) и угол ее наклона (О). Все это делает практически нерешаемым вопрос о перераспределении веса, вызванного действием аэродинамической силы, на высокой скорости.

Что же представляет собой перераспределение веса в чистом виде, в килограммах, так сказать? Допустим, есть силы Lf (нагрузка на переднюю ось) и Lr (на заднюю)? Центр масс располагается на высоте в 50 см и ровно посредине базы (50/50 в статике). Допустим, база – 260 см, а вес – 1500 кг, замедление – 1g.
1500 кг * 0,5 м = Lf * 1,3 м - Lr * 1,3 м
Lf + Lr = 1500 кг
Отсюда получаем:
Lf = 750 + 750 / 5 = 900 кг, Lr = 750 - 750 / 5 = 600 кг
Получается, при замедлении 1g в данном случае мы догружаем передний мост лишними 150 кг и настолько же разгружаем задний.
В общем случае, чтоб подсчитать перераспределение веса Бекман предлагает следующие формулы, в которых h – высота центра масс над землей, w - база, G - вес, d – доля веса, приходящаяся на переднюю ось, B – тормозная сила:
Lf = dG + Bh / w, Lr = (1 - d)G - Bh / w