Введение. Высокоточное моделирование движения внедорожных и амфибийных транспортных средств основано на точных моделях взаимодействия колес с поверхностью. Несмотря на то, что эмпирические и полуэмпирические модели качения колеса (Пасейки, Го и Лу) доминируют на твердых поверхностях, их входные параметры часто непрозрачны и не имеют прямой физической интерпретации, что существенно ограничивает их прогнозные возможности в сложных многорежимных условиях движения. Часто требуются дорогостоящие и продолжительные испытания конкретных образцов для получения корректных характеристик.

Материалы и методы. В данном исследовании представлена экспериментальная проверка физически обоснованной модели динамики колеса для недеформируемых опорных поверхностей. Математическое описание модели шины с использованием щёточной аналогии было приведено в более ранних работах. В качестве среды валидации был использован лабораторный испытательный стенд для измерения кинематики и динамики колеса в широком диапазоне вертикальных нагрузок как в ведомом режиме, так и в ведущем. Ключевые параметры, включая радиус качения, продольное проскальзывание и крутящий момент, измерялись непосредственно на стенде.

Результаты. Экспериментальные данные были применены для проверки адекватности разработанной математической модели, реализованной в MATLAB/Simulink. Модель продемонстрировала соответствие экспериментам в режиме свободного качения, с нормированной среднеквадратичной ошибкой ниже 1,2% для пройденного расстояния. В режиме движения погрешность увеличилась примерно до 10%, что, согласно анализу, объясняется возросшей сложностью приложения крутящего момента и динамикой проскальзывания.

Обсуждение и заключение. В отличие от чисто эмпирических моделей все параметры разработанной модели имеют ясный физический смысл и могут быть определены из ограниченного набора экспериментов. Это делает ее предпочтительным выбором для задач, где требуется прогнозирование поведения в различных условиях.