Нет повести печальнее на свете… На этот раз речь пойдет о наболевшем: об АБС и прочей мотоциклетной электронике, отвечающей за безопасность. Будут физика и лирика, срыв покровов, вскрытие черных ящиков, взрыв мозгов, оттаптывание мозолей и разрыв пуканов шаблонов. Тема важная, отчего-то на БП весьма болезненная и шумная, обросшая по неведомым причинам огромным количеством легенд, стереотипов, заблуждений и прочей шелухи. Тем не менее, сезон начинается, актуальность тематики никуда не делась, так что попробуем разобраться.

Еще каких-нибудь 15-20 лет назад никакой особенной электроники на мотоциклах не наблюдалось, даже на самых продвинутых. Автомобильная электроника — к тому моменту уже достаточно зрелая — начала проникать в мотомир только с начала двухтысячных, но весьма бурно. Фактически, с этого момента все дальнейшее развитие мотопрома шло по пути совершенствования электроники, в остальном мотоциклы за два десятка лет изменились мало. Сейчас топовые модели ведущих производителей напичканы электроникой так, что без нее не обходится почти ни одна система — начали поговаривать уже и о радарах, адаптивных круиз-контролях и прочих совершенно автомобильных вещах.

Хотя электроники на современном мотоцикле может быть очень много, в этой серии я сосредоточусь только на той ее части, что отвечает за безопасность мотоциклиста. Потому что это важнее, чем удобство, индивидуальные вкусы и предпочтения, или даже экология. И это единственная электроника, наличие которой во многих странах регламентируется законом. Думаю, что скоро будет регламентироваться и в России.

Безопасность бывает разная. Есть безопасное вождение, есть активная безопасность, есть пассивная, в какой-то степени сюда можно отнести даже страховку и медицину. До безопасного вождения электроника на мотоциклах пока еще не добралась (хотя на автомобилях она довольно активно развивается в этом направлении, и кончится это полным автопилотированием), потому и обсуждать тут пока нечего. Электроника в пассивной безопасности — довольно многообещающее направление, но пока только-только поднимает голову. Примером может служить современный жилет безопасности, типа Dainese D-Air или Alpinestars Tech-Air, а еще интереснее — Ducati D|air, там эта система является частью самого мотоцикла. Появляются и совершенно автомобильные подушки безопасности, встроенные в мотоцикл. Об этом можно поговорить в отдельной теме, а сейчас перейдем к главному — к электронике, обеспечивающей активную безопасность на мотоцикле.

Ну и начнем, конечно же, с короля этой темы — с системы АБС.

Впрочем, чтобы разобраться, что это за система, для чего она нужна, и как работает, придется начать издалека — с физики. А именно с физики главного маневра, применяемого для обеспечения активной безопасности на мотоцикле — экстренного торможения. Весь смысл АБС заключается в обеспечении эффективности и безопасности экстренного торможения, в этом контексте и стоит ее обсуждать.

Экстренное торможение означает наиболее интенсивное торможение, которое вообще можно произвести в данных условиях. Его задача — как можно быстрее сбросить скорость от начальной величины до некоторой безопасной, вплоть до полной остановки. От эффективности этого процесса может зависеть, произойдет авария или нет, и даже зависеть жизнь людей. Мало того, надо не только сбросить скорость, но и сохранить при этом контроль над мотоциклом: не упасть и оставить возможность для маневра уклонения, если одного торможения оказалось недостаточно. Это означает, что торможение должно быть не произвольным, а на пределе возможного. И сейчас мы разберем, что это за пределы.

Самая главная величина, определяющая эффективность торможения — это его ускорение. Известно, что это первая производная от скорости и вторая — от расстояния, в бытовых терминах — это скорость, с которой падает скорость мотоцикла. Как известно из школьного курса физики, тело может получить ускорение только в том случае, если на него действует какая-то сила.

Управляемого аэродинамического торможения у подавляющего большинства мотоциклов нет, особенно на типичных для экстренного торможения скоростях, поэтому можно считать, что мотоцикл тормозит шинами об асфальт: сила трения в этой паре и есть та самая сила, которая замедляет мотоцикл. Сила эта не бесконечна, и является, по сути дела, произведением нагрузки на колесо и коэффициента трения. В реальных условиях дороги этот коэффициент всегда меньше единицы — это означает, что модуль ускорения при торможении будет меньше, чем G, есл ине брать в расчет аэродинамику. Что важно, но многим непонятно: сила трения не зависит от пятна контакта, совсем. А ускорение при торможении не зависит от массы ТС. В соответствующих формулах эти величины просто сокращаются. Конечно все несколько сложнее, и влияет еще деформация резины, но это мы сейчас рассматривать не будем.

Когда колесо едет по дороге, та его часть, что касается поверхности (пятно контакта), относительно дороги в целом неподвижна, то есть в этой паре действует сила трения покоя. Колесо при этом может двигаться вперед и назад (катиться), но не вбок — сила трения покоя этому препятствует. Это означает, что колесо стабильно и держит траекторию. Что будет, если приложить к колесу большую силу, чем максимальная сила трения покоя? Произойдет срыв, то есть пятно контакта начнет движение относительно дороги, и трение станет трением скольжения. Коэффициент трения скольжения в большинстве случаев меньше, чем коэффициент трения покоя, поэтому раз начавшись, это движение не прекратится, пока существенно не уменьшится вызывающая скольжение сила. Сила торможения в срыве тоже меньше, не драматически, но заметно: по сухой дороге примерно на 20-30 процентов. То есть в срыве колесо тормозит заметно хуже, хотя тормозить не перестает. На мокрой дороге разница может быть больше, потому что между колесом и дорогой при этом образуется пленка воды (каналы протектора, выдавливающие воду, при срыве могут перестать работать, полностью или частично).

Но главная проблема при срыве колеса даже не в том, что эффективность торможения заметно снижается. А в том, что когда пятно контакта начало двигаться относительно дороги, оно будет двигаться под воздействием суммы всех сил, которые действуют на колесо. А среди этих сил есть и боковые, и возникнет боковой снос колеса, причем на переднем колесе мотоцикла он будет неконтролируемым. Машина или самолет в таких ситуациях просто теряют управление, хотя и не полностью. Для мотоцикла все хуже, если возник серьезный неконтролируемый снос переднего колеса, то мотоцикл еще и упадет, и дальше безопасность станет уже пассивной.

Из всего этого следует, что сила торможения мотоцикла на дороге ограничена, как минимум, доступной силой трения между дорогой и колесами, и эта сила не безгранична, а сравнима с весом мотоцикла. И что тормозить надо так, чтобы с одной стороны не превысить ее усилием на тормозах, а с другой — как можно ближе приблизиться к ее пределу, чтобы торможение было с максимальным замедлением (у нас же экстренное торможение). Также понятно, что срыва колеса надо избегать, но страшен при этом не сам срыв, а возникающий из-за него снос. И снос этот страшен в основном для переднего колеса, и только в том случае, если этот снос длится достаточно долго.

Тут может быть задан резонный вопрос: а почему бы не ставить на мотоцикл такие тормоза, которые при полном нажатии и давали бы как раз требуемую тормозную силу, ведь пределы сцепления колеса с дорогой в общем-то известны. Почему при этом на мотоцикле стоят тормоза, которые могут легко сорвать колесо и уронить мотоцикл? Попробуем разобраться, и заодно поговорим про тормоза.

Вообще говоря, на этот вопрос нет одного простого ответа: есть целый набор причин, по которым тормоза на мотоциклах именно такие, какие они есть:

• Есть такие понятия как «отзывчивость», «контролируемость», «прозрачность» тормозов, «обратная связь» при торможении и еще целый набор других терминов. Все они описывают одно и то же — линейность зависимости тормозного усилия от усилия на органе управления. Человек, да и не только человек — устроен так, что ему сложно управлять нелинейными процессами, такое управление будет для него некомфортным и неэффективным. Но тормоза, имеющие хорошую линейность на рабочем участке, то есть от начала торможения до срыва колеса, будут иметь гораздо большую максимальную тормозную силу, чем реально нужно при торможении. Обратное тоже верно: тормоза, у которых рабочий участок полностью совпадает с их техническими возможностями, будут очень нелинейными, особенно на больших усилиях, и будут восприниматься не просто как плохие, а как очень плохие. Поэтому тормоза на большинстве мотоциклов переразмерены, иногда кратно.
• На многих мотоциклах тормоза без особенных изменений взяты от спортивных моделей. А тормоз в спортивной модели работает в жестких условиях постоянных интенсивных торможений, при этом он не должен перегреваться, и к тому же требования к его линейности даже выше, чем на дороге. Результат тот же — тормоза переразмерены.
• Торможения бывают с разных скоростей. Для того, чтобы замедлить мотоцикл на большой скорости, нужен большой тормоз, который в конце торможения уже может оказаться излишне мощным и сорвать колесо.

Ну и главное — ни вес мотоцикла, ни сцепление с дорогой на самом деле не константа. Посадите пассажира, возьмите багаж — и вам потребуются тормоза помощнее. Но эти более мощные тормоза будут уверенно срывать переднее, когда вы будете налегке. Пойдет дождь, сцепление с дорогой очень сильно уменьшится, но тормоза-то останутся прежними, и даже если они не могут сорвать колесо по сухому, они сделают это на мокрой дороге.

Так что тормозами дело не решается. В большинстве случаев их усилия более чем достаточно не только для торможения, но и для срыва, и оно не является ограничением. Это с одной стороны хорошо, потому что можно тормозить максимально эффективно, с другой стороны небезопасно — тормоза довольно легко срывают переднее колесо почти на любом мотоцикле.

Если бы речь шла о машине, на этом разговор об ограничениях торможения можно было бы закончить, тормозите максимально сильно, то есть на грани срыва колес, и ограничением является именно эта грань. С мотоциклами сложнее.

Давайте рассмотрим торможение мотоцикла более детально, с точки зрения обычной механики. Если построить очень простую модель, у нее будут две последовательно расположенные оси, на которых вращаются колеса, между ними и заметно выше — центр тяжести (ЦТ), а внизу — точки касания с дорогой, на которые и приходится сила при торможении. Посмотрим, что будет происходить при торможении.

Во-первых, в точках контакта с дорогой возникает сила, направленная назад. Очевидно, что наш ЦТ довольно далеко наверху, и у этой силы возникает очень приличное плечо, создающее момент, старающийся повернуть мотоцикл «носом вниз». Этот момент возникает и при торможении задним, и при торможении передним, и уж тем более при торможении обоими колесами.

Во-вторых, представьте, что мы зажали какой-то из тормозов, например, задний. Что будет, если вы рукой схватитесь за обод вращающегося колеса? Руку отбросит в направлении вращения, что вполне естественно и понятно. Тормоза точно так же хватаются за вращающееся колесо, и при этом они жестко закреплены на мотоцикле — естественно, что при этом колесо постарается закрутить весь мотоцикл вокруг своей оси. То есть возникает еще один момент, который старается провернуть мотоцикл «носом вниз», но на этот раз относительно оси колеса. Это также касается и переднего и заднего тормозов.

В результате при торможении образуется целый ряд довольно серьезных моментов, которые стараются наклонить мотоцикл вперед. Как минимум, это очень сильно нагружает переднее колесо, и соответственно разгружает заднее (сумма на обоих колесах остается неизменной, это вес), и выглядит это как клевок при торможении. Как максимум, это может опрокинуть мотоцикл, и это называется стоппи. Такое стоппи может кончиться очень веселым падением, и на этом наша активная безопасность закончится.

Почему же мотоцикл не опрокидывается при каждом торможении? Потому что этому препятствует сила тяжести. Опрокидывание в данном случае происходит относительно точки контакта переднего колеса с дорогой, но как мы помним, ЦТ расположен между осями колес, то есть довольно сильно сзади относительно этой точки. А это значит, что у силы тяжести тоже есть очень приличное плечо (проекция ЦТ на горизонталь), и момент, препятствующий опрокидыванию, будет тоже значительным. Как только момент, опрокидывающий мотоцикл, и момент силы тяжести сравняются — заднее колесо пойдет вверх. Этот процесс будет нарастающим, если не снизить тормозное усилие: по мере того, как заднее колесо будет подниматься, ЦТ будет смещаться вперед, и значит его плечо будет уменьшаться. Вместе с ним будет уменьшаться и момент силы тяжести. В результате произойдет довольно быстрое опрокидывание.

Надо понимать, что склонность мотоцикла к стоппи никак не зависит от его массы, она зависит только от геометрии, то есть от расположения ЦТ относительно переднего колеса. Причина, по которой многие тяжелые мотоциклы стоппи сделать не могут, не в том, что они тяжелые. А в том, что у них длинная база, низко расположенный ЦТ, и этот ЦТ прилично сдвинут назад. Значит, чтобы максимально отдалить момент опрокидывания, нужно удерживать ЦТ как можно ниже и как можно более сзади. Что и делают спортсмены в кроссе и эндуро, тормозя в стойке. Как ни странно, пассажир, хотя и сидит сзади, не уменьшает склонность мотоцикла к стоппи, а увеличивает ее. Потому что при торможении он переносит ЦТ не столько назад, сколько вверх, и тем самым только увеличивает опрокидывающий момент.

То есть помимо ограничения тормозного усилия в самих тормозах, есть ограниченная сила трения между колесами и дорогой и ограничение, вызванное вот этим самым опрокидыванием. Экстренное торможение как раз и есть торможение настолько интенсивное, насколько позволяет любое из этих ограничений, смотря какое наступит раньше. Особенность мотоцикла в том, что если вы превысите ограничение по силе трения на переднем колесе (то есть сорвете его), или превысите геометрические ограничения — вы упадете, с печальными последствиями. Причем процесс этот довольно быстрый и наступает без особенных предупреждений. Это делает экстренное торможение на мотоцикле весьма сложным и довольно опасным процессом. Вдвойне опасным и сложным, потому что оно обычно делается в условиях цейтнота и стресса, часто на рефлексах.

Теперь настало время поговорить о тормозах, в том числе и о том, почему же они такие разные спереди и сзади. Мы помним, что сила трения между колесом и дорогой прямо пропорциональна силе, с которой колесо прижимается к дороге, то есть прямо пропорциональна той части веса мотоцикла, которая приходится на это колесо. При обычном движении вес распределен более или менее равномерно, с небольшим смещением назад, но при любом торможении картина резко меняется.

При торможении любым тормозом возникает существенный момент, который разгружает заднее колесо, и нагружает переднее, то есть вес мотоцикла переносится вперед. Это перераспределение может быть настолько существенным, что заднее колесо будет разгружено полностью, и может вообще оторваться от дороги. Это означает, что чем интенсивнее торможение, тем меньшую силу трения может развить заднее колесо, вплоть до нулевой (после отрыва от дороги). Таким образом, если вы тормозите только задним тормозом, вы не сможете использовать даже половину доступной вам тормозной силы, заднее колесо само себя разгрузит, перенесет вес на переднее, а там ничего не происходит. С передним колесом ситуация полностью обратная. Чем сильнее вы тормозите, тем большая часть веса переносится на него, и если геометрия вашего мотоцикла позволяет, очень быстро там окажется весь вес, и соответственно вся доступная вам тормозная сила. Поэтому, как бы вы не старались, интенсивно затормозить на мотоцикле можно только передним тормозом, заднее колесо после начала торможения разгружается, и практически не принимает участия в этом процессе. Торможение только задним ведет к очень существенному увеличению тормозного пути, и вообще говоря, не имеет ничего общего с экстренным торможением.

Именно поэтому задний тормоз обычно в несколько раз меньше — большой там никогда не пригодится. На самом деле он достаточно эффективен, чтобы сорвать заднее колесо при любом интенсивном торможении, а большего от него и не требуется.

Почему же полагается тормозить двумя тормозами, если почти всю работу совершает один передний? Потому что спереди, кроме колеса и тормоза, есть еще и подвеска, в мотоцикле это обычно перьевая вилка. Вилка, работающая на сжатие — это, по сути дела, обычная пружина, и ведет она себя примерно так же. Когда вы едете, она примерно наполовину разжата, потому что на нее приходится примерно половина веса мотоцикла. При начале торможения вес переносится на переднее колесо, но вилка не может передать его на дорогу, пока не сожмется. Сила, с которой колесо будет давить на дорогу, прямо пропорциональна степени сжатия пружин передней подвески, но это сжатие происходит не мгновенно. Мало того, оно еще и накапливает энергию, но об этом попозже. Поэтому переднее колесо начинает тормозить в полную силу не сразу после начала торможения, а только после того, как будет сжата передняя подвеска. Вот тут на помощь и приходит задний тормоз, который довольно эффективно делает это. Применение его в начале торможения немного сокращает тормозной путь, потому что он начинает работать сразу (заднюю подвеску не надо сжимать, она только разжимается при торможении), и кроме того, помогает переднему побыстрее развить свою полную силу.

Далеко не каждый мотоцикл и далеко не во всех условиях способен полностью перенести вес на переднее колесо. Если мотоцикл достаточно длинный и низкий, или если на дороге мокро, переднее колесо сорвется раньше, чем поднимется заднее. Это значит, что заднее колесо никогда не будет полностью разгружено, задний тормоз останется в работе и будет вносить свой вклад. Есть мотоциклы, у которых задний тормоз работает даже больше переднего, потому что ЦТ у них весьма близок к заднему колесу, а особенности передней подвески не дают возможности использовать передний достаточно эффективно. Задний тормоз в этом случае может быть не меньше, или даже больше переднего, что вполне логично. Иногда на кастомы с очень длинной вилкой передний вообще не ставится, во-первых, потому что от него там больше вреда, чем пользы, а во-вторых, тормозные диски мешают любоваться на переднее колесо.

Почему же тормоза рекомендуют нажимать не одновременно, а сначала задний? Потому что задний тормоз сжимает переднюю подвеску более контролируемым способом. Если это делать только передним, особенно если делать это резко, то возникают довольно сложные колебательные процессы, которые могут привести к раскачке передней подвески и потере части тормозного пути. Эту физику я тут приводить не буду, она не такая простая.

В сухом остатке получается вот что. Чтобы затормозить максимально быстро, нужно развить на колесе такое тормозное усилие, которое, с одной стороны, было бы как можно ближе к силе трения покоя в паре колесо-дорога, а с другой стороны, не опрокинуло бы мотоцикл. То есть самое эффективное торможение происходит на самом краешке перед срывом переднего колеса или перед опрокидыванием. Если вы перейдете за этот край — скорее всего упадете, во всяком случае, без специальных навыков. При этом тормозить надо передним, а лучше обоими тормозами, применять задний при начале торможения, и желательно в этот момент по переднему тормозу не бить, а нажимать относительно плавно, чтобы не раскачать подвеску. Сложно? А как же, весьма непросто даже в простых условиях. А в реальности все может быть еще сложнее, потому что сцепление колес с дорогой — величина непостоянная, и даже в процессе самого торможения она может неожиданно и сильно измениться. Например, вы можете наехать на разметку, на лужу, на разлитое масло, на песочек, да мало ли что бывает на дороге в самом неподходящем месте.

Вообще, любые маневры, совершаемые на пределе, на любом ТС весьма сложны, правильно и быстро пройти поворот на мотоцикле не менее сложно, чем правильно и быстро затормозить. По сути дела, необходимыми для этого навыками обладают только спортсмены, и даже для них почти всегда есть куда расти. Обычный мотоциклист на дороге такими навыками не обладает, особенно если он не занимается мотоспортом хотя бы на любительском уровне. Поэтому 99% мотоциклистов (да и не только мотоциклистов) совершают свои маневры на ДОП с очень приличным запасом, весьма далеко от той грани, на которой это возможно. Это совершенно нормальное и разумное поведение, когда речь идет об обычных, заранее запланированных маневрах. Но когда мы говорим об экстренном торможении — никакого запаса там нет.

В результате большинство мотоциклистов делятся на две категории. Первые (обычно это зеленые новички) вместо экстренного торможения применяют маневр, который можно назвать паническим торможением. То есть бесконтрольно со всей дури зажимают тормоза, обычно передний, или оба. Результат — через секунду они переходят к торможению разными частями тела о дорогу. На мокрой дороге для этого иногда нужно совсем немного: чуть испугался, чуть пережал — и привет.

Вторые, более умудренные опытом, «умеют тормозить». Некоторым даже в мотошколе показали или рассказали, что бывает при энергичном торможении передним. В результате у них вырабатывается стойкая фобия к торможению передним тормозом, и они либо тормозят только задним, либо очень сильно недотормаживают передним. Большинство даже не знают, насколько быстро может затормозить их мотоцикл. Среди этой части мотоциклистов бытует очень стойкое убеждение, что тот, кто умеет не падать во время торможения, на самом деле умеет тормозить. В результате при необходимости экстренного торможения они выполняют маневр «плавное замедление», причем степень плавности зависит не от условий торможения, а только от того, насколько данный мотоциклист боится пережать передний тормоз. Очень часто это приводит к тому же паническому торможению, потому что ближе к концу своего бесславного пути тормозящий начинает понимать, что затормозить он все-таки не успеет.

Статистика показывает, что нечто подобное происходит примерно в половине серьезных аварийных ситуаций с летальным исходом. Еще раз, ошибки при экстренном торможении (самая частая из которых — это отсутствие экстренного торможения с заменой его другими маневрами) приводят примерно к половине трагических случаев с мотоциклистами. Это делает данную проблематику одной из самых важных с точки зрения безопасности. Но о статистике мы еще поговорим.

Есть еще небольшое количество людей, которые применяют так называемое «импульсное торможение». Это помогает избежать последствий срыва переднего колеса просто за счет того, что этот срыв, скорее всего, не продлится достаточно долго. Но к сожалению, эта техника тоже приводит к довольно существенному увеличению тормозного пути, то есть к недотормаживанию. Тем не менее, это наверное, лучшее, что есть. Опять же к сожалению, встречается нечасто.

И только считанные единицы, обычно имеющие довольно серьезный опыт на треке, умеют удерживать тормозную силу на грани стоппи или срыва, то есть по настоящему умеют правильно тормозить. Но и их иногда подводит изменение сцепления с дорогой во время торможения: человеку, даже прилично подготовленному, весьма сложно такое отработать. Надо понимать, что единицы — это реально единицы, статистики такие люди не делают совсем. Гораздо больше тех, кто причисляет себя к этой категории — вслух или про себя — но по факту это не так.

В еще более сухом остатке имеем вот что:

• Из-за некоторых особенностей мотоцикла полностью использовать возможности его тормозной системы крайне сложно, мало того, даже опасно.
• Но из-за других особенностей мотоцикла экстренное торможение — очень часто единственное, что стоит между мотоциклистом и тяжелыми увечьями или смертью: на мотоцикле нет сминаемых зон, прочного каркаса, подушек безопасности, ремней и тому подобного.

И это было бы очень печально — собственно, оно и было — не появись на мотоциклах АБС. И вот как раз с ней и будем в следующий раз разбираться, потому что с общими вопросами более или менее все.

Вторая часть