Кажется, погорячился я на счёт "всё"...
Шины - штука сложная, если не сказать загадочная. И найти готовый, академически точный ответ на все вопросы, так, чтобы всё было разложено по полочкам раз и на всегда, вряд ли получится...
Мониторя зарубежные интернет-ресурсы, наткнулся на интересную статью:
Размер пятна контакта шины зависит в основном от веса и давления в шине. Факт или вымысел?
В основе статьи результаты исследований Avon по данному вопросу. В них изучалась зависимость размера пятна контакта передних и задних шин для Формулы - 3000 (исследования проводились в 2004 году) от давления в шине и приложенного к шине веса. Очень ценно, что материал не кустарный, а вполне научный и заслуживающий доверия. Интересно другое. Автора статьи удивляет несоответствие теоретических расчётов с данными реальных исследований...
В соответствии с исходными данными, усреднённое давление в пятне контакта гораздо ниже, чем давление в самой шине. Причём, чем меньше нагрузка, приложенная к шине, тем больше разница. Кроме того получается, что при одинаковой приложенной нагрузке площадь пятна контакта у шин разного размера не одинаковая, хотя теория говорит обратное...
Автор приходит к выводу, что в результате вопросов появилось больше, чем ответов...:ag:
Не буду копировать все таблицы, приведу лишь свои, интересные на мой взгляд расчёты.
Изменение размера пятна контакта передних и задних шин при давлении в них 18 Psi:
То же самое при давлении 28 Psi:
Результат, на мой взгляд, вполне замечательный, и полностью соответствует ожиданиям...
Первое, что автор не учёл в своих рассуждениях - это разный внутренний объём передних и задних шин... Задние шины шире на 28%, а их объем больше на 43%. Во вторых, совершенно очевидно, что при увеличении нагрузки на шину неизбежно будет увеличиваться давление в ней. Эта тенденция тоже не учитывалась в рассуждениях.
Как видно, у широкой и более "пухлой" шины площадь пятна контакта при увеличении нагрузки растёт сильнее, а удельное давление в пятне контакта медленнее, что
вполне ожидаемо. На первый взгляд неожиданным кажется другое: при высоком давлении в шине и небольшой приложенной нагрузке пятно контакта у узкой передней шины больше, чем у более широкой задней. При более низком давлении в шине этого не наблюдается. Почему?
Дело в том, что довольно распространённая "модель" шины, когда она представляется в виде "закольцованной" ленты протектора, которая "отталкивается" от диска внутренним давлением в шине, и гибкой боковины, которая служит для герметизации внутреннего объёма шины и работает в основном на растяжение, в определённой степени условна. В ней не учитывается работа каркаса шины по восприятию и передаче нагрузки на опорную поверхность. Вполне разумно предположить, что какую-то часть работы берёт на себя воздух в шине, а какую-то - каркас. То, что давление в пятне контакта шины распределено неравномерно - думаю ни для кого не секрет, а так же хорошо известно, что производители шин всячески с этим явлением пытаются бороться. Если, например, давление в шине равно атмосферному (т.е "0Psi"), то жесткость каркаса на позволит шине "сложиться" как сдувшийся шарик. Она сохранит форму, и протектор шины оставит на поверхности земли какой-то отпечаток (пятно контакта) с ненулевой площадью. Если шину начать накачивать, то этот отпечаток при одной и той же нагрузке будет постепенно уменьшаться.
Если исходить из имеющихся данных, то получается, что удельное давление в пятне контакта шины в рабочем диапазоне нагрузок раза в два ниже, чем давление в шине. Получается, что нагрузка между каркасом и внутренним давлением в этих режимах распределяется примерно поровну. При уменьшении нагрузки на шину большую "несущую" работу берёт на себя каркас, при увеличении нагрузки всё больший вклад в это дело вносит внутреннее давление. При этом, чем больше работает каркас- тем больше размер пятна контакта шины...
Возвращаясь к вопросу, почему же у "перекачанного" узкого колеса пятно контакта больше при малой нагрузке, чем у перекачанного широкого, то объяснением этого факта я вижу как раз то, что при в таком режиме "пневматическая" составляющая несущей способности узкой шины в процентном соотношении больше ,чем у широкой. А как ранее было отмечено, при увеличении доли давления в несущей способности шины (т.е при увеличении нагрузки на шину или увеличении внутреннего давления) размер пятна контакта имеет тенденцию к увеличению.
В общем, данные исследований Avon вполне соответствуют теоретическим выкладкам, что не может не радовать. Широкие шины способны выдавать больший "зацеп"...