Kas yra automobilio aerodinamika?

Žvelgdamas į istorines legendinių automobilių modelių fotografijas, kiekvienas iš karto pastebės, kad artėjant savo dienoms transporto priemonės kūnas tampa vis mažiau kampuotas.

Taip yra dėl aerodinamikos. Panagrinėkime, koks yra šio efekto ypatumas, kodėl svarbu atsižvelgti į aerodinaminius dėsnius ir į tai, kurie automobiliai turi blogą efektyvinimo koeficientą, o kurie - gerus.

Kas yra automobilio aerodinamika

Kad ir kaip keistai tai skambėtų, kuo greičiau automobilis juda kelyje, tuo labiau jis linkęs nulipti nuo žemės. Priežastis ta, kad oro srautas, su kuriuo susiduria transporto priemonė, automobilio kėbulo pagalba yra padalijamas į dvi dalis. Vienas eina tarp dugno ir kelio dangos, o kitas - virš stogo ir apeina mašinos kontūrą.

Jei pažvelgsite į automobilio kėbulą iš šono, tada jis vizualiai bus panašus į lėktuvo sparną. Šio orlaivio elemento ypatumas yra tai, kad oro srautas per vingį praeina daugiau kelio nei po tiesia dalies dalimi. Dėl to virš sparno susidaro vakuumas arba vakuumas. Didėjant greičiui ši jėga labiau pakelia kūną.

Panašus kėlimo efektas sukurtas automobiliui. Prieš srovę teka aplink variklio dangtį, stogą ir bagažinę, o pasroviui teka tik dugnas. Kitas elementas, sukuriantis papildomą pasipriešinimą, yra kūno dalys, esančios arti vertikalės (radiatoriaus grotelės arba priekinis stiklas).

Transportavimo greitis tiesiogiai veikia kėlimo efektą. Be to, kėbulo forma su vertikaliais skydais sukuria papildomą turbulenciją, kuri sumažina transporto priemonės sukibimą. Dėl šios priežasties daugelio klasikinių, kampuotų formų automobilių savininkai, derindami būtinai prie kėbulo pritvirtina spoilerį ir kitus elementus, leidžiančius padidinti automobilio pralaidumą.

Kodėl jums to reikia

Supaprastinimas leidžia orui greičiau judėti kūnu be nereikalingų sūkurių. Kai transporto priemonei trukdo padidėjęs oro pasipriešinimas, variklis sunaudos daugiau degalų, tarsi transporto priemonė neštų papildomą apkrovą. Tai paveiks ne tik automobilio ekonomiškumą, bet ir tai, kiek kenksmingų medžiagų per išmetimo vamzdį pateks į aplinką.

Kurdami patobulintą aerodinamiką turinčius automobilius, pirmaujančių automobilių gamintojų inžinieriai apskaičiuoja šiuos rodiklius:

• Kiek oro turi patekti į variklio skyrių, kad variklis gautų tinkamą natūralų aušinimą;
• Kuriose kūno dalyse grynas oras bus paimtas automobilio interjerui, taip pat kur jis bus išleistas;
• Ką galima padaryti, kad ore mažiau triukšmautų automobilis;
• Kėlimo jėga turi būti paskirstyta kiekvienai ašiai, atsižvelgiant į transporto priemonės kėbulo formos ypatybes.

Kuriant naujus mašinų modelius, į visus šiuos veiksnius atsižvelgiama. Ir jei anksčiau kūno elementai gali smarkiai pasikeisti, šiandien mokslininkai jau sukūrė idealiausias formas, kurios suteikia sumažintą priekinio kėlimo koeficientą. Dėl šios priežasties daugelis naujausios kartos modelių išoriškai gali skirtis tik dėl nedidelių difuzorių ar sparnų formos pokyčių, palyginti su ankstesne karta.

Be kelio stabilumo, aerodinamika gali padėti mažiau užteršti tam tikras kūno dalis. Taigi, susidūrus su priekiniu vėjo gūsiu, vertikaliai išdėstyti priekiniai žibintai, buferis ir priekinis stiklas greičiau suteps nuo sutriuškintų mažų vabzdžių.

Norėdami sumažinti neigiamą lifto poveikį, automobilių gamintojai siekia sumažinti klirensas iki didžiausios leistinos vertės. Tačiau priekinis efektas nėra vienintelė neigiama jėga, daranti įtaką mašinos stabilumui. Inžinieriai visada „balansuoja“ tarp priekinio ir šoninio racionalizavimo. Kiekvienoje zonoje neįmanoma pasiekti idealaus parametro, todėl gamindami naujo tipo kėbulą specialistai visada daro tam tikrą kompromisą.

Pagrindiniai aerodinaminiai faktai

Iš kur šis pasipriešinimas? Viskas labai paprasta. Aplink mūsų planetą yra atmosfera, susidedanti iš dujinių junginių. Vidutiniškai kietųjų atmosferos sluoksnių tankis (erdvė nuo žemės iki paukščio skrydžio) yra apie 1,2 kg / kvadratinis metras. Kai objektas juda, jis susiduria su dujų molekulėmis, kurios sudaro orą. Kuo didesnis greitis, tuo daugiau jėgos šie elementai pasieks objektą. Dėl šios priežasties, patekęs į žemės atmosferą, erdvėlaivis pradeda stipriai kaisti nuo trinties jėgos.

Pirmoji užduotis, su kuria bando susidoroti naujo modelio kūrėjai, yra tai, kaip sumažinti pasipriešinimą. Šis parametras padidėja 4 kartus, jei transporto priemonė įsibėgėja intervale nuo 60 km / h iki 120 km / h. Norėdami suprasti, kaip tai reikšminga, apsvarstykite nedidelį pavyzdį.

Transporto svoris yra 2 tūkst. Kg. Transportas įsibėgėja iki 36 km / h. Šiuo atveju šiai jėgai įveikti išleidžiama tik 600 vatų galios. Visa kita išleidžiama spartinimui. Bet jau 108 km / h greičiu. 16 kW galia jau naudojama įveikiant priekinį pasipriešinimą. Važiuojant 250 km / h greičiu. automobilis jau išleidžia net 180 arklio galių pavaros jėgai. Jei vairuotojas nori pagreitinti automobilį dar daugiau, iki 300 kilometrų per valandą, be greičio padidinimo galios, varikliui reikės suvartoti 310 arklių, kad susidorotų su priekiniu oro srautu. Štai kodėl sportiniam automobiliui reikalinga tokia galinga jėgos pavara.

Inžinieriai, norėdami sukurti kuo racionalesnį, bet tuo pačiu ir gana patogų transportą, apskaičiuoja koeficientą Cx. Šis modelio aprašo parametras yra svarbiausias atsižvelgiant į idealią kūno formą. Šioje srityje vandens lašas yra idealus. Jai šis koeficientas yra 0,04. Nė vienas automobilių gamintojas nesutiktų su tokiu originaliu savo naujojo automobilio modelio dizainu, nors šio dizaino variantų buvo ir anksčiau.

Yra du būdai sumažinti pasipriešinimą vėjui:

1. Pakeiskite kėbulo formą taip, kad oro srautas kuo daugiau tekėtų aplink automobilį;
2. Padarykite automobilį siaurą.

Kai mašina juda, ją veikia vertikali jėga. Tai gali turėti slėgio sumažėjimo efektą, kuris teigiamai veikia trauką. Jei nedidinsite slėgio automobiliui, susidaręs sūkurys užtikrins transporto priemonės atskyrimą nuo žemės (kiekvienas gamintojas stengiasi kiek įmanoma pašalinti šį efektą).

Kita vertus, kol automobilis juda, jį veikia trečioji jėga - šoninė jėga. Ši sritis yra dar mažiau kontroliuojama, nes ją veikia daugybė kintančių dydžių, pavyzdžiui, skersvėjis važiuojant tiesia linija ar posūkiuose. Šio veiksnio stiprumo numatyti negalima, todėl inžinieriai nerizikuoja ir kuria tokias pločio bylas, kurios leistų padaryti tam tikrą kompromisą Cx santykyje.

Siekdami nustatyti, kiek galima atsižvelgti į vertikalių, priekinių ir šoninių jėgų parametrus, pirmaujantys transporto priemonių gamintojai steigia specializuotas laboratorijas, atliekančias aerodinaminius bandymus. Atsižvelgiant į materialines galimybes, šioje laboratorijoje gali būti vėjo tunelis, kuriame esant dideliam oro srautui tikrinamas transporto racionalizavimo efektyvumas.

Idealiu atveju naujų automobilių modelių gamintojai siekia, kad jų gaminiai būtų 0,18 koeficiento (šiandien tai yra idealus), arba jį viršytų. Tačiau antrasis dar niekam nepavyko, nes neįmanoma pašalinti kitų mašiną veikiančių jėgų.

Užspaudimo ir kėlimo jėga

Čia yra dar vienas niuansas, turintis įtakos transporto tvarkymui. Kai kuriais atvejais vilkimo negalima sumažinti. To pavyzdys yra F1 automobiliai. Nors jų kūnas yra visiškai supaprastintas, ratai yra atviri. Ši zona kelia daugiausia problemų gamintojams. Tokio transporto atveju Cx yra nuo 1,0 iki 0,75.

Jei šiuo atveju negalima pašalinti galinio sūkurio, srautas gali būti naudojamas sukibimui su bėgiais padidinti. Tam ant kėbulo yra sumontuotos papildomos dalys, sukuriančios jėgą. Pavyzdžiui, priekiniame bamperyje yra spoileris, kuris neleidžia jam pakilti nuo žemės, o tai yra itin svarbu sportiniam automobiliui. Panašus sparnas pritvirtintas prie automobilio galo.

Priekinis sparnas nukreipia srautą ne po automobiliu, o viršutine kūno dalimi. Dėl šios priežasties transporto priemonės nosis visada nukreipta į kelią. Iš apačios susidaro vakuumas, atrodo, kad automobilis laikosi trasos. Galinis spoileris neleidžia susidaryti sūkuriui už automobilio - dalis pertraukia srautą, kol ji dar nėra pradėta siurbti į vakuuminę zoną už transporto priemonės.

Maži elementai taip pat turi įtakos pasipriešinimo mažinimui. Pavyzdžiui, beveik visų šiuolaikinių automobilių gaubto kraštas dengia valytuvų šluoteles. Kadangi automobilio priekis labiausiai susiduria su artėjančiu eismu, dėmesys skiriamas net tokiems mažiems elementams kaip oro įsiurbimo deflektoriai.

Montuodami sportinių kėbulų komplektus, turite atsižvelgti į tai, kad papildoma jėgos sumažinimo jėga leidžia automobiliui labiau pasitikėti kelyje, tačiau tuo pačiu metu kryptinis srautas padidina pasipriešinimą. Dėl to didžiausias tokio transporto greitis bus mažesnis nei be aerodinaminių elementų. Kitas neigiamas poveikis yra tas, kad automobilis tampa rūsesnis. Tiesa, sportinio kūno rinkinio poveikis bus jaučiamas 120 kilometrų per valandą greičiu, todėl daugumoje situacijų viešuosiuose keliuose tokios detalės.

Prasti vilkimo modeliai:

Š 0,7 - „Caterham“ 7

„Cx 0,6“ - UAZ (469, „Hunter“)

0,58 Сх - „Jeep Wrangler“ (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ „classic“ (01, 03, 05, 06, 07)

Svoris 0,54-„Mercedes-Benz“ (G klasė)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Modeliai su geru aerodinaminiu pasipriešinimu:

Sh 0,18 - „VW XL1“

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - „Tesla“ (3 modelis)

Cx 0,23 - „Audi A4“

Cx 0,23 - „Mercedes-Benz CLA“

Cx 0,23 - „Mercedes-Benz“ (S 300h)

Cx 0,24 - „Tesla“ modelis S

Cx 0,24 - „Tesla“ (X modelis)

Cx 0,24 - „Hyundai Sonata“

Cx 0,24 - „Toyota Prius“

Cx 0,24 - „Mercedes-Benz C“ klasė

Cx 0,25 - „Audi A2“

Cx 0,25 - „Alfa Romeo“ („Giulia“)

„Cx 0,25“ - „Peugeot 508“

Cx 0,25 - „Honda Insight“

Cx 0,26 - BMW (3 serija E90 gale)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - „Mercedes-Benz“ (B)

„Cx 0,26“ - „Mercedes-Benz“ (E klasė)

Cx 0,26 - „Jaguar XE“

Cx 0,26-„Nissan GT-R“

Cx 0,26 - „Infiniti Q50“

Be to, žiūrėkite trumpą vaizdo įrašą apie automobilio aerodinamiką:

Automobilių aerodinamika, kas tai? Kaip pagerinti aerodinamiką? Kaip NEGALIMA pagaminti lėktuvo iš automobilio?