Какво е аеродинамика на автомобила?

Разглеждайки исторически снимки на легендарни модели автомобили, всеки веднага ще забележи, че с приближаването на нашите дни тялото на превозното средство става все по-малко ъглово.

Това се дължи на аеродинамиката. Нека разгледаме каква е особеността на този ефект, защо е важно да се вземат предвид аеродинамичните закони, както и кои автомобили имат лош коефициент на рационализиране и кои са добри.

Какво е аеродинамика на автомобила

Колкото и странно да звучи, колкото по-бързо автомобилът се движи по пътя, толкова повече ще се стреми да слезе от земята. Причината е, че въздушният поток, с който се сблъсква превозното средство, се нарязва на две части от каросерията на автомобила. Единият преминава между дъното и пътната настилка, а другият преминава през покрива и заобикаля контура на машината.

Ако погледнете корпуса на колата отстрани, тогава визуално той ще наподобява дистанционно крило на самолета. Особеността на този елемент на въздухоплавателното средство е, че въздушният поток над завоя преминава по-голяма пътека, отколкото под правата част на частта. Поради това над крилото се създава вакуум или вакуум. С увеличаване на скоростта тази сила повдига тялото повече.

Подобен ефект на повдигане е създаден за автомобила. Горе по течението тече около капака, покрива и багажника, докато надолу по течението тече около дъното. Друг елемент, който създава допълнително съпротивление, са частите на тялото близо до вертикалата (решетка на радиатора или предно стъкло).

Транспортната скорост пряко влияе върху повдигащия ефект. Освен това формата на каросерията с вертикални панели създава допълнителна турбуленция, която намалява сцеплението на превозното средство. Поради тази причина собствениците на много класически автомобили с ъглови форми при настройка задължително прикрепват спойлер и други елементи към каросерията, които позволяват да се увеличи притискащата сила на автомобила.

Защо е необходимо

Рационализирането позволява на въздуха да пътува по-бързо по тялото без излишни вихри. Когато превозното средство е възпрепятствано от повишеното въздушно съпротивление, двигателят ще изразходва повече гориво, сякаш превозното средство носи допълнителен товар. Това ще се отрази не само на икономичността на автомобила, но и на това колко вредни вещества ще се отделят през изпускателната тръба в околната среда.

Проектирайки автомобили с подобрена аеродинамика, инженерите от водещи производители на автомобили изчисляват следните показатели:

• Колко въздух трябва да попадне в отделението на двигателя, за да може двигателят да получи подходящо естествено охлаждане;
• В кои части на тялото ще се поеме чистият въздух за интериора на автомобила, както и къде ще се изхвърли;
• Какво може да се направи, за да се направи въздухът по-малко шумен в колата;
• Повдигащата сила трябва да бъде разпределена на всяка ос в съответствие с характеристиките на формата на каросерията на превозното средство.

Всички тези фактори се вземат предвид при разработването на нови модели машини. И ако по-рано елементите на тялото можеха да се променят драстично, днес учените вече са разработили най-идеалните форми, които осигуряват намален коефициент на фронтално повдигане. Поради тази причина много модели от последно поколение могат да се различават външно само чрез незначителни промени във формата на дифузорите или крилото в сравнение с предишното поколение.

В допълнение към стабилността на пътя, аеродинамиката може да допринесе за по-малко замърсяване на определени части на тялото. Така че при сблъсък с фронтален порив на вятъра вертикално разположените фарове, броня и предно стъкло ще се замърсят по-бързо от смачкани малки насекоми.

За да намалят отрицателния ефект от асансьора, производителите на автомобили се стремят да намалят клирънс до максимално допустимата стойност. Челният ефект обаче не е единствената отрицателна сила, която влияе върху стабилността на машината. Инженерите винаги "балансират" между челната и страничната рационализация. Невъзможно е да се постигне идеалният параметър във всяка зона, поради което при производството на нов тип тяло специалистите винаги правят определен компромис.

Основни аеродинамични факти

Откъде идва тази съпротива? Всичко е много просто. Около нашата планета има атмосфера, състояща се от газообразни съединения. Средно плътността на твърдите слоеве на атмосферата (пространство от земята до птичи поглед) е около 1,2 кг / кв. Метър. Когато обектът е в движение, той се сблъсква с молекули газ, които съставляват въздуха. Колкото по-висока е скоростта, толкова повече сила ще ударят тези елементи в обекта. Поради тази причина, попадайки в земната атмосфера, космическият кораб започва да се нагрява силно от силата на триене.

Първата задача, с която разработчиците на нов модел се опитват да се справят, е как да намалят съпротивлението. Този параметър се увеличава 4 пъти, ако превозното средство ускорява в диапазона от 60 km / h до 120 km / h. За да разберете колко важно е това, разгледайте един малък пример.

Теглото на транспорта е 2 хиляди кг. Транспортът се ускорява до 36 км / ч. В този случай за преодоляване на тази сила се изразходват само 600 вата мощност. Всичко останало се харчи за овърклок. Но вече със скорост от 108 км / ч. 16 kW мощност вече се използва за преодоляване на челното съпротивление. При движение със скорост 250 км / ч. колата вече харчи цели 180 конски сили за сила на плъзгане. Ако водачът иска да ускори колата още повече, до 300 километра / час, в допълнение към мощността за увеличаване на скоростта, двигателят ще трябва да консумира 310 коня, за да се справи с фронталния въздушен поток. Ето защо спортният автомобил се нуждае от толкова мощно задвижване.

За да разработят най-опростения, но в същото време доста удобен транспорт, инженерите изчисляват коефициента Cx. Този параметър в описанието на модела е най-важен по отношение на идеалната форма на тялото. Капка вода има идеални размери в тази област. Тя има този коефициент 0,04. Никой автомобилен производител не би се съгласил с такъв оригинален дизайн за новия си модел автомобил, въпреки че преди това имаше опции в този дизайн.

Има два начина за намаляване на устойчивостта на вятър:

1. Променете формата на каросерията, така че въздушният поток да тече максимално около автомобила;
2. Направете колата тясна.

Когато машината се движи, върху нея действа вертикална сила. Може да има ефект на понижаващо налягане, което има положителен ефект върху сцеплението. Ако натискът върху автомобила не се увеличи, полученият вихър ще осигури отделянето на автомобила от земята (всеки производител се опитва да премахне този ефект колкото е възможно повече).

От друга страна, докато автомобилът се движи, върху него действа третата сила - страничната сила. Тази зона е още по-малко контролируема, тъй като е засегната от много променливи величини, като страничен вятър, когато шофирате направо или в завои. Силата на този фактор не може да бъде прогнозирана, така че инженерите не рискуват и създават случаи с ширина, която позволява да се направи определен компромис в съотношението Cx.

За да се определи до каква степен могат да се вземат предвид параметрите на вертикалните, челните и страничните сили, водещите производители на превозни средства създават специализирани лаборатории, които провеждат аеродинамични тестове. В зависимост от материалните възможности тази лаборатория може да включва аеродинамичен тунел, в който ефективността на опростяването на транспорта се проверява при голям въздушен поток.

В идеалния случай производителите на нови модели автомобили се стремят или да доведат своите продукти до коефициент 0,18 (днес това е идеалното), или да го надхвърлят. Но никой все още не е успял във втория, защото е невъзможно да се елиминират други сили, действащи върху машината.

Сила на затягане и повдигане

Ето още един нюанс, който влияе върху боравенето с транспорта. В някои случаи плъзгането не може да бъде сведено до минимум. Пример за това са автомобилите F1. Въпреки че тялото им е перфектно обтекаемо, колелата са отворени. Тази зона създава най-много проблеми за производителите. За такъв транспорт Cx е в диапазона от 1,0 до 0,75.

Ако в този случай задният вихър не може да бъде елиминиран, тогава потокът може да се използва за увеличаване на сцеплението с коловоза. За да направите това, на тялото са инсталирани допълнителни части, които създават притискаща сила. Например предната броня е снабдена със спойлер, който не й позволява да се повдига от земята, което е изключително важно за спортна кола. Подобно крило е прикрепено към задната част на автомобила.

Предното крило насочва потока не под автомобила, а в горната част на каросерията. Поради това носът на превозното средство винаги е насочен към пътя. Отдолу се образува вакуум и автомобилът сякаш се придържа към пистата. Задният спойлер предотвратява образуването на вихър зад автомобила - частта прекъсва потока, преди да започне да се засмуква във вакуумната зона зад автомобила.

Малките елементи също влияят върху намаляването на съпротивлението. Например ръбът на капака на почти всички съвременни автомобили покрива чистачките. Тъй като предната част на автомобила среща по-голямата част от насрещното движение, вниманието се обръща дори на такива малки елементи като дефлектори за всмукване на въздух.

Когато инсталирате спортни комплекти за тяло, трябва да вземете предвид, че допълнителната притискаща сила прави автомобила по-уверен на пътя, но в същото време насоченият поток увеличава съпротивлението. Поради това пиковата скорост на такъв транспорт ще бъде по-ниска, отколкото без аеродинамични елементи. Друг отрицателен ефект е, че колата става по-ненаситна. Вярно е, че ефектът от спортния комплект за тяло ще се усети при скорост от 120 километра в час, така че в повечето ситуации на обществени пътища подобни подробности.

Лоши модели на влачене:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - УАЗ (469, Хънтър)

Сх 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - ВАЗ "класически" (01, 03, 05, 06, 07)

Тегло 0,54-Mercedes-Benz (G-клас)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Модели с добро аеродинамично съпротивление:

Ш 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Тесла (Модел 3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300h)

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Тесла (Модел X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C клас

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 -та серия в задната част на E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (Е-клас)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Освен това вижте кратко видео за аеродинамиката на автомобила:

Аеродинамика на автомобила, какво е това? Как да подобрим аеродинамиката? Как да НЕ направим самолет от кола?