赛车瞬态观调校札记(4)-几何(外倾角、束角)

=几何=

-外倾角-

平坦路面状态下朝向正面车头，

车轮顶部向车外倾斜为正外倾角，

车轮顶部向车内倾斜为负外倾角，

非以上倾斜关系则为0度外倾角。

外倾角主要用于调整轮胎在实际侧向载荷和悬挂运动下的工作姿态，通常结合跑圈后的内、中、外侧胎温、轮胎磨耗和实际弯中表现进行调整。

通常情况下赛车以前后轮负外倾角为主，从0度向更负值调整时，通常存在有效收益区间、收益趋于平缓区间以及过大后的收益下降区间。

在有效范围内增加负外倾角，通常有利于车辆侧倾状态下外侧轮保持更合适的胎面工作姿态，提高弯中横向能力；

继续增加后，横向收益可能逐渐减小，同时可能影响制动、加速等纵向工作状态；

当外倾角超过轮胎和悬挂系统的有效范围后，横向和纵向性能都可能下降。

因此，负外倾角并非越大越好，最终应以实际工作状态和赛道表现为准，静态外倾角不能代替动态外倾角判断。

通常赛车以前后轮负外倾角为主，但特殊车辆和特殊工况下也可能使用正外倾角。

例如部分拉力赛车在砂石路面可能采用后轮正外倾角；

纳斯卡椭圆赛赛车由于左右转弯方向固定，部分情况下内侧车轮可能采用正外倾角；

部分采用早期圆弧胎或偏压结构轮胎的老式赛车，也可能出现正外倾角设定。

-束角-

平坦路面状态下从车体上方俯视且车头朝上，

车轮前端距离小于后端距离为前束（toe in），

车轮前端距离大于后端距离为后束（toe out），

前后端距离相同则为0度束角。

束角主要改变车轮相对于车体纵向方向的初始指向，因此主要影响车辆受到方向输入或外部扰动后的初始响应。

束角本身不等同于轮胎侧偏角，也不应直接理解为给轮胎施加一个固定的侧偏力预载；

实际侧向力仍由轮胎的侧偏角、垂向载荷、滑移状态以及车辆运动共同决定。

从瞬态过程来看，束角更主要影响侧向力和横摆响应的建立起始状态，而不是直接改变轮胎固有的侧向力建立速率。

因此，前轮toe out通常使前轴更容易在方向输入初期进入有效侧偏工作状态，方向响应更直接；

前轮toe in则通常使初期响应更加稳定、渐进。

toe in通常提高方向稳定性，降低车辆对小幅方向变化和外部扰动的敏感程度；

toe out通常降低方向稳定性，提高车辆对方向输入和动态变化的敏感程度。

后轮toe in通常有利于提高后轴稳定性，尤其在加速出弯、车辆受到扰动或油门变化时，可以降低车尾突然改变方向的倾向；

其主要意义是提高后轴的动态稳定性，而不是直接提高后轮最大横向抓地力。

一般赛车的调校倾向是：

后驱车前轮通常toe out，后轮通常toe in；

前驱车前轮通常toe out，后轮通常toe in，也可能根据车辆和赛道需求使用toe out；

四驱车前轮通常toe out，后轮通常以toe in为主，也可能根据驱动分配和操控需求变化。

后轮为主要驱动轮时，toe out需要更加谨慎，因为后轴方向稳定性下降后，油门、载荷变化和路面扰动更容易造成车尾响应过快。

部分急窄赛道或特殊驾驶需求可能使用后轮toe out，使车尾更容易进入旋转状态，但这是针对特定动态需求的设定，并非普遍更优。

前轮toe in也可以用于提高直线稳定性和降低方向敏感度，在部分特殊车辆或特殊需求下使用，

但现代高性能赛车通常不会以此作为主要提高弯中性能的手段。

另外需要考虑动态束角。

悬挂运动可能通过悬挂几何产生动态toe变化，轮胎力和悬挂柔顺性也可能使实际toe发生变化。

因此静态toe数值并不能完全代表车辆行驶中的实际束角状态。

高下压力赛车可能通过悬挂几何设计，使特定车高、侧倾和悬挂行程下获得所需的动态toe特性，

以优化轮胎工作状态和高速弯响应，但高速工况有利的动态toe特性也可能改变低速阶段的方向响应。

束角最终主要从三个方面观察：

初始方向响应是否足够直接，

侧向力与横摆响应是否能够及时进入需要的工作状态，

以及在连续操作和扰动下车辆是否保持足够的稳定性。

因此，束角更适合作为瞬态初始阶段的调节参数，而不是直接用于改变最终前后轴侧向能力分配。