Što je aerodinamika automobila?

Gledajući povijesne fotografije legendarnih modela automobila, bilo tko će odmah primijetiti da kako se približavamo našim danima, karoserija vozila postaje sve manje uglata.

To je zbog aerodinamike. Razmotrimo u čemu je osobitost ovog učinka, zašto je važno uzeti u obzir aerodinamičke zakone, a također koji automobili imaju loš koeficijent usmjeravanja, a koji su dobri.

Što je aerodinamika automobila

Koliko god čudno zvučalo, što se brže automobil kreće cestom, to će više težiti da se makne s tla. Razlog je taj što je protok zraka s kojim se vozilo sudara karoserija automobila presjekla na dva dijela. Jedan ide između dna i površine ceste, a drugi prelazi krov i zaobilazi konturu stroja.

Ako karoseriju automobila pogledate sa strane, tada će vizualno nalikovati krilu aviona. Osobitost ovog elementa zrakoplova je da protok zraka iznad zavoja prolazi više puta nego ispod ravnog dijela dijela. Zbog toga se preko krila stvara vakuum ili vakuum. S povećanjem brzine, ova sila podiže tijelo više.

Sličan efekt podizanja stvoren je i za automobil. Uzvodno teče oko poklopca motora, krova i prtljažnika, dok nizvodno teče oko dna. Drugi element koji stvara dodatni otpor su dijelovi tijela blizu okomice (rešetka hladnjaka ili vjetrobransko staklo).

Brzina transporta izravno utječe na učinak dizanja. Štoviše, oblik karoserije s okomitim pločama stvara dodatne turbulencije, što smanjuje vuču vozila. Iz tog razloga vlasnici mnogih klasičnih automobila kutnih oblika prilikom podešavanja nužno pričvršćuju spojler i druge elemente na tijelo koji omogućuju povećanje potisne sile automobila.

Zašto ti treba

Racionalizacija omogućuje brži protok zraka duž tijela bez nepotrebnih vrtloga. Kada vozilo omete povećani otpor zraka, motor će potrošiti više goriva, kao da vozilo nosi dodatni teret. To će utjecati ne samo na ekonomičnost automobila, već i na to koliko će štetnih tvari biti ispušteno kroz ispušnu cijev u okoliš.

Dizajnirajući automobile s poboljšanom aerodinamikom, inženjeri vodećih proizvođača automobila izračunavaju sljedeće pokazatelje:

• Koliko zraka mora ući u motorni prostor da bi motor dobio pravilno prirodno hlađenje;
• U kojim će dijelovima tijela biti odveden svježi zrak za unutrašnjost automobila, kao i gdje će se ispuštati;
• Što učiniti kako bi zrak imao manje buke u automobilu;
• Sila podizanja mora se rasporediti na svaku osovinu u skladu s karakteristikama oblika karoserije vozila.

Svi ovi čimbenici uzimaju se u obzir pri razvoju novih modela strojeva. I ako su se ranije elementi tijela mogli drastično promijeniti, danas su znanstvenici već razvili najidealnije oblike koji pružaju smanjeni koeficijent frontalnog podizanja. Iz tog se razloga mnogi modeli najnovije generacije mogu izvana razlikovati samo manjim promjenama oblika difuzora ili krila u odnosu na prethodnu generaciju.

Osim stabilnosti na cesti, aerodinamika može pridonijeti i manjoj kontaminaciji određenih dijelova tijela. Dakle, u sudaru s frontalnim naletom vjetra, vertikalno smješteni farovi, branik i vjetrobransko staklo brže će se zaprljati od razbijenih malih insekata.

Kako bi smanjili negativni učinak dizala, proizvođači automobila žele ga smanjiti klirens do najveće dopuštene vrijednosti. Međutim, frontalni učinak nije jedina negativna sila koja utječe na stabilnost stroja. Inženjeri uvijek "balansiraju" između frontalnog i bočnog usmjeravanja. Nemoguće je postići idealan parametar u svakoj zoni, stoga, kada proizvode novu vrstu tijela, stručnjaci uvijek čine određeni kompromis.

Osnovne aerodinamičke činjenice

Odakle taj otpor? Sve je vrlo jednostavno. Oko našeg planeta postoji atmosfera koja se sastoji od plinovitih spojeva. U prosjeku je gustoća čvrstih slojeva atmosfere (prostor od tla do ptičje perspektive) oko 1,2 kg / kvadratni metar. Kada se objekt kreće, sudari se s molekulama plina koje čine zrak. Što je veća brzina, to će veći elementi udariti u objekt. Iz tog razloga, pri ulasku u zemljinu atmosferu, letjelica se počinje snažno zagrijavati od trenja.

Prvi zadatak s kojim se pokušavaju nositi programeri novog dizajna modela jest kako smanjiti otpor. Ovaj se parametar povećava za 4 puta ako se vozilo ubrzava u rasponu od 60 km / h do 120 km / h. Da biste razumjeli koliko je to značajno, razmotrite mali primjer.

Težina transporta je 2 tisuće kg. Transport se ubrzava do 36 km / h. Istodobno se za prevladavanje te snage troši samo 600 vata snage. Sve ostalo troši se na overclocking. Ali već brzinom od 108 km / h. Za prevladavanje frontalnog otpora već se koristi 16 kW snage. Pri vožnji brzinom od 250 km / h. automobil već troši čak 180 konjskih snaga na silu vuče. Ako vozač želi još više ubrzati automobil, do 300 kilometara na sat, uz snagu za povećanje brzine, motor će trebati potrošiti i 310 konja da bi se izborio s frontalnim protokom zraka. Zato sportskom automobilu treba tako snažan pogonski sklop.

Inženjeri izračunavaju koeficijent Cx kako bi razvili najjednostavniji, ali istodobno prilično udoban prijevoz. Ovaj je parametar u opisu modela najvažniji s obzirom na idealan oblik tijela. Kap vode ima idealnu veličinu na ovom području. Ona ima ovaj koeficijent 0,04. Nijedan proizvođač automobila ne bi se složio s tako originalnim dizajnom za svoj novi model automobila, iako je i prije bilo mogućnosti u ovom dizajnu.

Postoje dva načina za smanjenje otpora vjetru:

1. Promijenite oblik karoserije tako da protok zraka što više teče oko automobila;
2. Neka auto bude uski.

Kada se stroj kreće, na njega djeluje okomita sila. Može imati učinak smanjenog pritiska koji pozitivno utječe na vuču. Ako se pritisak na automobil ne poveća, rezultirajući vrtlog osigurat će odvajanje vozila od tla (svaki proizvođač pokušava taj učinak ukloniti što je više moguće).

S druge strane, dok se automobil kreće, na njega djeluje treća sila - bočna sila. Ovo je područje još manje pod nadzorom, jer na njega utječu brojne promjenjive veličine, poput bočnog vjetra u vožnji ravno naprijed ili u zavoju. Snaga ovog čimbenika ne može se predvidjeti, pa inženjeri ne riskiraju i stvaraju slučajeve širine koja omogućuje određeni kompromis u omjeru Cx.

Da bi se utvrdilo u kojoj se mjeri mogu uzeti u obzir parametri vertikalnih, frontalnih i bočnih sila, vodeći proizvođači vozila uspostavljaju specijalizirane laboratorije koji provode aerodinamička ispitivanja. Ovisno o materijalnim mogućnostima, ovaj laboratorij može sadržavati zračni tunel u kojem se provjerava učinkovitost usmjeravanja transporta pod velikim protokom zraka.

U idealnom slučaju, proizvođači novih modela automobila nastoje ili dovesti svoje proizvode do koeficijenta 0,18 (danas je to idealno) ili ih premašiti. Ali još nitko nije uspio u drugom, jer je nemoguće eliminirati druge sile koje djeluju na stroj.

Sila stezanja i podizanja

Evo još jedne nijanse koja utječe na rukovanje prijevozom. U nekim se slučajevima povlačenje ne može minimizirati. Primjer za to su automobili F1. Iako je njihovo tijelo savršeno usmjereno, kotači su otvoreni. Ova zona stvara najviše problema proizvođačima. Za takav prijevoz Cx je u rasponu od 1,0 do 0,75.

Ako se stražnji vrtlog u ovom slučaju ne može eliminirati, tada se protok može koristiti za povećanje vuče sa stazom. Da bi to učinili, na tijelo se ugrađuju dodatni dijelovi koji stvaraju potisnu silu. Primjerice, prednji odbojnik opremljen je spojlerom koji mu sprječava podizanje s tla, što je izuzetno važno za sportski automobil. Slično krilo pričvršćeno je na stražnji dio automobila.

Prednje krilo ne usmjerava tok ispod automobila, već na gornji dio karoserije. Zbog toga je nos vozila uvijek usmjeren prema cesti. Odozdo se stvara vakuum, a automobil kao da se drži staze. Stražnji spojler sprječava stvaranje vrtloga iza automobila - dio prekida protok prije nego što se počne usisati u zonu usisavanja iza vozila.

Mali elementi također utječu na smanjenje otpora. Na primjer, rub haube gotovo svih modernih automobila prekriva metlice brisača. Budući da se prednja strana automobila najčešće susreće s nadolazećim prometom, pažnja se obraća čak i na tako male elemente kao što su usisni deflektori.

Kada instalirate sportske karoserije, morate uzeti u obzir da dodatna potisna sila čini automobil sigurnijim na cesti, ali istodobno usmjereni protok povećava otpor. Zbog toga će vršna brzina takvog prijevoza biti niža nego bez aerodinamičnih elemenata. Još jedan negativan učinak je taj što automobil postaje proždrljiviji. Istina, učinak sportskog body kompleta osjetit će se pri brzinama od 120 kilometara na sat, pa su u većini situacija na javnim cestama takvi detalji.

Modeli s lošim aerodinamičkim otporom:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Lovac)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ "klasični" (01, 03, 05, 06, 07)

Težina 0,54-Mercedes-Benz (G-klasa)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Modeli s dobrim aerodinamičkim otporom:

Š 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

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

Cx 0,24 - Teslin model S

Cx 0,24 - Tesla (model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C klase

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 (serija 3 iza E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-klasa)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Dodatno, pogledajte kratki video o aerodinamici automobila:

Aerodinamika automobila, što je to? Kako poboljšati aerodinamiku? Kako NE napraviti avion od automobila?