Hamarosan visszavonhatatlanul beköszönt a tavasz. Minden motoros erős késztetést érez arra, hogy előrántsa a sufniból az átmenetileg konzervált gépeket. Hasznos lehet a biztonságos motorozásra vonatkozó ismeretek felidézése is. A cikk ebben próbál segíteni és közös elmélkedésre késztetni.

A „talpon maradás” kulcskérdése az aszfalt és kerekek közötti jó tapadás. A  korszerű sportmotorok nagy teljesítmény tartalékkal rendelkeznek. Ezért a gyors kanyar sebesség elérésének nem a motor erő növelése a záloga, hanem a versenygépben tomboló „erőmű” teljesítményének átvitele az aszfaltra. A motogp mellett működő gumigyártók óriási energiát fektetnek ennek a problémakörnek a kezelésére. Emellett egyre gyakrabban találkozunk a biztonságos motorozást szolgáló eszközökről:  kipörgés gátlóról, motorvezérlő egységről, dinamikus súrlódás felépülését támogató Big Bang vagy Twin Pulse gyújtásvezérlésekről.

Nem haszontalan felidézni néhány iskolapadban szerzett ide vonatkozó ismeretünket. Meggyőződésem, hogy a jelenségek fizikájának ismerete mindig megkönnyíti az adott problémakör kezelését. 
Ha megvizsgáljuk a súrlódás, a kanyarban elérhető sebesség és a dőlésszög kapcsolatát, láthatóvá válik ezek súrlódási együtthatótól való függése.

Ha állandó sebességgel haladunk kanyarban, a gumiköpenyre átvitt centrifugális erőt a súrlódási erő ellensúlyozza. Annak feltétele, hogy ne sodródjunk ki a kanyarban, a centrifugális erő értéke nem haladhatja meg a nyugvó súrlódás értékét.

Maximális dölésszög a maximális kanyarsebessébnél alakul ki. Csúszás határon a következő  kapcsolat áll fenn a paraméterek között:

Fs= Fc;  mgm = mv² _max/R

v²_max = Rgm

tga = Fc/G = m v²_max /R mg

tga = v²_max /Rg = Rgm/Rg

tga = m

ahol      Fs  surlódási erő (N)

            Fc  centrifugális erő (N)

            G   súlyerő (N)

            g    gravitációs állandó (9,81 m/s²)

            R   kanyarodási sugár (m)

            v    kanyarodási sebesség (m/s)

            α    dőlés szög

            m    súrlódási együttható

Tehát mind a kanyarban elérhető maximális sebesség mind a  maximális dőlésszög alapvetően a súrlódási együtthatótól függ, azzal egyenesen arányos. Ezért a gumigyártók számára kulcsprobléma a gumiköpeny és az aszfalt közötti súrlódási együttható megnövelése.

Az alábbi táblázat adott surlódási együtthatok mellett elérhető dölésszögeket mutatja.

Ennek értékét a kapcsolódó anyagok tulajdonsága határozza meg. Kedvező, ha az aszfalt felülete érdes, valamint olyan tulajdonságokkal rendelkező gumikeveréket sikerül kifejleszteni, mely biztosítja a gyorsításhoz, fékezéshez, kanyarodáshoz szükséges nagy tapadást. A problémát nehezíti, hogy a körülmények - gumi hőmérséklete, aszfalt érdessége, nedvessége - folyamatosan változnak, és gyakran ellentétesen ható feltételeknek kell megfelelni. Ilyen például a hosszú élettartam igénye, illetve az aszfalt egyenetlenségeibe jól „kapaszkodó” lágy szerkezetű – ezért  gyorsan „elfogyó”- anyag biztosítása.

Természetesen nem készíthető minden körülmények között ideálisan viselkedő keverék, de jól kezelhető ez a probléma úgy, hogy a gyártók a változó feltételekhez más-más gumitípus kínálnak. A különböző keverékekkel követhetjük az aszfalt hőmérséklet néhány fokos változását, készülnek mindössze néhány kört elviselő nagyon puha kvalifikációs gumik. Egészen más a vizes és százaz aszfaltra szánt anyag összetétele, sőt mintázata is. Az aquaplaning jelenség (kerék felúszása a vízpárnára) elkerülése érdekében a vizes köpenyek mély vízkidobó hornyokkal készülnek, míg száraz felületen a teljesen sima slick gumik adják a legjobb tapadást.
A motoros feladata a létező gumi kínálatból az ideális keverék kiválasztása.
Nem olcsó mulatság a mindig jó állapotú, a körülményeknek leginkább megfelelő gumi előteremtése, de előbb utóbb mindenki rájön, hogy ezen nem szabad spórolni. Tudni kell, hogy a gumiköpeny tulajdonságai nagyban változnak a hőmérséklettel. Az optimális értékeket üzemi hőmérsékleten érik el. Hűvös szezon eleji körülmények között fokozottan szükséges a gumi melegítő használata. Fontos az előírt tömlőnyomás betartása. Ismeretlen pálya esetén kiemelt figyelmet érdemel a "súrlódás színpadának" passzív résztvevője, az aszfaltcsík. A nyomvonalán kívül fel kell térképezni felszíni jellemzőit, az egyenetlenségeket és a különböző tapadású részeit.

Térjük vissza egy pillanatra a fizikához.

Eddig a centrifugális és súrlódó erő vetélkedéséről beszéltünk, de szinte mindig van még egy szereplő a küzdőtéren. Ez a mozgás irányú gyorsító erő gázadáskor, illetve lassító erő fékezéskor. Érdekes következtetésekhez jutunk ezek együttes vizsgálatakor.
Kamm mérnök tanulmányozta elsőként behatóan a kerékre ható erőket. A tapadásból adódó erőt haladási irányú és oldal irányú összetevőkre bontotta. Az oldalirányúak kanyarodás közben, a haladási iránnyal azonos komponensek gyorsításnál és fékezésnél játszanak fontos szerepet. Ezek eredője nem léphet túl egy bizonyos értéket a gumi megcsúszása nélkül. Fentieket figyelembe véve természetes, hogy nagy sebességű kanyar vétel esetén kevés tartalék áll rendelkezésre a motor gyorsításához illetve fékezéséhez.

A Kamm diagrammból jól követhető az oldalirányú és mozgás irányú erők aránya. Nagyságuk az eredő erővel sinusos illetve cosinusos összefüggést mutat, egymáshoz való viszonyukat a tangens cotanges függvény írja le.

Po= R x cosb               Po/Pm= ctgb

Pm=R x sinb                Pm/Po=  tgb

Ahol:    Po az oldal irányú erő

            Pm a mozgás irányú erő

            R az eredő erő

            b adott erő arányhoz tartozó szög (nem azonos a korábban említett dölés szöggel)

Például, ha közepes tempónál az oldalirányú erő kb. a tapadás felét éri el - ez nagyjából 30°-os dőlésszögnek felel meg - a kerületi erők 87 százalékát használhatnánk fékezésre vagy gyorsításra. Extrém kanyarsebességnél – kb 55 fokos dőlésszög esetén – ha az oldalerő tartalék 98 százalékát használjuk fel, az ábrából látható, hogy gyorsításhoz még a tapadás nagyjából 20 százaléka áll rendelkezésünkre.
A tanulság tehát, hogy a tapadást mindig meg kell osztani az oldalirányú és mozgásirányú erők között. A meglepő azonban az, hogy szinte maximális kanyarsebesség esetén is marad 20 százaléknyi tartalékunk gyorsításra, fékezésre.
A gyakorlatban ennek a tartaléknak illetve a kanyarodás közbeni gázkezelésnek óriási jelentősége van. Versenypályán ugyanis mindenki csúszáshatáron motorozik, de egyre többen csúsztatják kontroll alatt tartva a motor hátsó kerekét. Ettől a pillanattól a megcsúszásig ható tapadási súrlódást a kisebb mértékű mozgási (kinematikus) súrlódás váltja fel, a hátsó kerék nem csak gördül, hanem csúszik is az aszfalton a külső ív irányába. A megcsúszás pillanatától nagyon hatásos eszközzé válik a szakzsargonban stabilizációsnak nevezett gázadás.  Egyrészt azért, mert a csúszó kerékre ható eredő erő irányát kedvezően változtatja meg. A gázadás nélkül kanyarvételnél keletkező, a kanyar sugarával azonos irányú centrifugális erő a motort kereszt irányba sodorja. Gázadás hatására az eredő erő elhajlik a mozgás irányába, csökken a fajlagos oldalirányú sodródás. Másrészt azért, mert egy finoman adagolható eszközt kapunk a csúszás kontrollálására. Meglepő, de látjuk, hogy a megfelelően adagolt gáz növeli a motor stabilitását. Ezt a technikát – természetesen kisebb kockázattal -- előszeretettel alkalmazzák a supermotoban. Nem szabad azonban ezzel az eszközzel visszaélni. A gyorsítás nem eredményezheti az első kerék tapadásának elvesztését.
A korábbi motoros legendák, akik még nem rendelkeztek kipörgésgátlóval, művészi fokon használták ezt a technikát.

Érdemes pár szót ejteni a kiülésről is.

A motor valóságos dőlésszöge nem azonos, az elméletileg számított értékkel, (tga = Fc/G) mely a tömegközéppont és forgáspont által meghatározott egyenesre vonatkozik.

Ennek az az oka, hogy kanyarodás során a billenés forgáspontja a motor döntése miatt kivándorol a gumiköpeny közepéről a szélére. Egy 180 mm széles gumiköpeny esetén ez 90, 190-es guminál 95 mm- es forgáspont eltolódást jelent, ami a szükséges motor döntést 6-8 fokkal megnöveli. Ez az érték annál nagyobb minél alacsonyabban van a versenyző és a motor közös súlypontja és minél nagyobb a forgáspont elmozdulása. Egy újabb paradoxon! Nem az alacsony, hanem a magas ülésmagasságú motort kell kevésbé dönteni! Sokan állítják, hogy nagyobbat lehet a széles gumival dönteni. Látjuk, hogy nem lehet, hanem kell! Ezzel egészen addig nincs probléma, amíg van hova dönteni. A majrécsík jól jelzi ennek határait. A gumi peremen való túldöntésnél azonban lecsökken a felfekvő gumifelület, és ezzel a tapadás is.
Itt kap kitüntetett szerepet a kiülés, mert ezzel a motor tengelye visszabillenthető a pilóta és a motor közös tömegpontjának ívbelső felé való elmozdításával. Az előzőkből kiderül, hogy nem a motorülésen való lecsúszásnak van pozitív hatása, hanem az oldal irányú kiülkésnek. Arról nem is beszélve, hogy mennyi időkésést és fizikai erőfeszítést eredményez a mély lecsúszásból való visszakeveredés. Az is egyértelműen következik az elmondottakból, hogy hiba a kiülés látványa miatti öncélú forszírozása a majrécsík eltűnése előtti sebesség tartományban.

Profi versenyzők művészi fokon használják ezt a technikát. Szinte teljesen az aszfalton csúszva 60 fok feletti dőlésszöget érnek el.
 

Hiába azonban a jó tapadás, a kiváló gáz, fék és kormány kezelés, valamint a súlypont virtuóz módon történő áthelyezése, ha nem biztosított a gumi és a talaj folytonos érintkezése.

Ezt a feladatot a futómű hivatott megoldani. Később ennek a problémakörnek is felvázolom néhány vonatkozását.