1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer>

Кто на сайте

Сейчас 367 гостей онлайн

Аэродинамика

Мастерство - Для новичков

Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 

1d6b200ea6a1

Аэродинамика: подъёмная сила и коэфициент сопротивления Для многих понятие тюнинг обязательно включает в себя навеску спойлеров и антикрыльев.Притом не меньшему количеству людей известно, что идеальная обтекаемая форма напоминает каплю. Что же мешает конструкторам с самого начала либо сделать автомобиль каплевидным, либо навесить на него все эти спойлеры, раз уж они так хороши?

Три стрелы

Описывать воздействие воздуха на автомобиль принято тремя составляющими, которые направлены по продольной оси машины (X), перпендикулярно к ней по горизонтали (Y) и вертикали (Z). При движении особенно важны сопротивление воздуха и подъемная или прижимающая силы. Заметное воздействие боковой составляющей может появиться только в случае очеAerodinamika_2нь несимметричного кузова, что редкость, либо при боковом ветре -- а это довольно сложно предсказать.Критическое воздействие на автомобиль боковой ветер может оказать, если создаст разворачивающий или кренящий момент. Для машин большой площади, как минивэны, это неизбежно.Главная проблема, которую решают при отработке аэродинамики, -- снижение лобового аэродинамического сопротивления. Наверняка приходилось идти против ветра, и было замечено, что с ростом скорости увеличивается и сопротивление воздуха. То же происходит и с автомобилем, причем гораздо более ощутимо из-за больших размеров и скорости. Сопротивление воздуха рассчитывается по формуле:F=0,5*Cx*S*p*v2 S -- площадь проекции автомобиля на вертикальную плоскость.

p -- плотность воздуха. V -- скорость. Она в этой формуле в квадрате -- то есть когда машина разгоняется с 60 до 120 км/ч аэродинамическое сопротивление возрастает вчетверо.Коэффициент Cx (в английском его обозначают Cd, а в немецком -- Cw) определяется экспериментально, и он-то и есть главная величина, которая описывает аэродинамическое совершенство кузова. Когда-то его условно приравняли к 1,0 для круглой пластины, однако, как выяснилось на практике, из-за турбулентности за пластиной на самом деле ее Cx равен примерно 1,2. Самый низкий Cx у капли -- примерно 0,05.При нормальной эксплуатации автомобиля важнее всего его сопротивление: именно оно оказывает существенное влияние на расход топлива. Снизить его можно двумя способами: либо улучшить форму (что выразится в снижении Cx), либо уменьшить поперечное сечение машины.Вертикальные силы могут быть полезными, если действуют вниз, и вредными, если способствуют подъему машины. С боковыми все еще сложнее. Они трудно предсказуемы, а их причины разнообразны: поворот, порыв ветра, смена профиля местности. Зато влияние они оказывают небольшое.О важности аэродинамики задумались еще в начале XX века, и уже тогда появились первые модели с улучшенной аэродинамикой. Некоторые из них были сделаны в форме капли - она и обрела свою форму именно ради проникновения сквозь воздух. Однако уже тогда стало понятно, что ездить в такой машине неудобно. Поэтому в серийных автомобилях стали использовать отдельные элементы каплевидной формы: делать покатый задок и округлять переднюю часть.Топливный кризис семидесятых сделал вопрос аэродинамики особенно актуальным. Примерно в это время практически все автопроизводители обзавелись специальными лабораториями для изучения аэродинамики. Самый сложный и дорогостоящий элемент таких лабораторий -- аэродинамическая труба. В ней макеты и реальные автомобили обдуваются очень сильными потоками воздуха. Это позволяет изучить все особенности формы кузова любого автомобиля.Так удалось достигнуть многого: у большинства современных серийных автомобилей этот коэффициент обычно равен 0,30-0,35, самые совершенные достигают значений 0,26-0,27. Хотя на самом деле он зависит от скорости, направления движения относительно воздуха или состояния поверхности кузова, и приведенные значения -- можно сказать, идеал, которого может достичь данная модель.Однако низкое лобовое сопротивление иногда не слишком важно. Болиды "Формулы-1", как ни странно, имеют Cx от 0,75 до 1,0! Большую часть сопротивления создают открытые колёса. Но дело даже не в этом. Для них важнее другие параметры и прежде всего -- прижимная сила. Для реализации огромного крутящего момента двигателя необходимо хорошее сцепление колёс с дорогой, а также устойчивость в повороте.Поэтому для F1, да и для остальных гоночных и спортивных автомобилей хорошая аэродинамика означает отсутствие подъёмной силы и наличие прижимной. Обеспечить это самой формой кузова сложно, поэтому в ход идут дополнительные аэродинамические элементы: спойлеры и антикрылья. Первые просто отражают или перенаправляют поток воздуха. А вот если элемент обтекается воздухом со всех сторон, то это антикрыло.Чаще всего для снижения подъёмной силы используют спойлеры под передним бампером и на крышке багажника. Отсекая часть потока, идущего под машину, передний спойлер снижает давление в этой зоне, так что машина, грубо говоря, присасывается к дороге. Когда-то на гоночных автомобилях Chaparral Джим Холл даже ставил вентиляторы для отсасывания воздуха из-под днища, но затем такое решение было запрещено правилами.Спойлер на крышке багажника ставят не только ради создания прижимной силы, но и для организации срыва воздушного потока до того, как он начнет образовывать вихри за машиной, которые увеличивают сопротивление воздуха. А вот антикрыло работает на создание прижимной силы в чистом виде. Оно имеет сходный с обычным крылом профиль, но перевернуто. Кстати, располагаться оно может где угодно, даже под днищем.От этих элементов мало проку в пробке, да и при обычном движении в городе. Заметный эффект они создают только при скоростях порядка 120 км/ч и выше. При этом надо иметь в виду, что выигрывая в одном, можно проиграть в другом. Работающий на создание прижимной силы воздух создает более заметное сопротивление, поэтому максимальная скорость машины с аэродинамическим обвесом скорее всего будет ниже, а расход топлива - больше. Правда, если автомобилем занимались всерьёз, то скорее всего и мотор у него будет помощнее, и передаточные числа трансмиссии другие, так что проигрыш будет компенсирован.

Параллельные потоки

Доводка кузова с точки зрения аэродинамики часто имеет целью не только снижение расхода топлива или улучшение устойчивости. Гораздо заметнее типичному автовладельцу другие аспекты обтекания кузова воздухом. Например, насколько это сказывается на загрязнении кузова. Это касается зоны, где располагаются ручки дверей, и, конечно, заднего стекла. Ради улучшения прижимной силы на крыше отформовано ребро. На нем воздушный поток срывается, и образуется зона пониженного давления, в нее засасываются брызги из-под машины. Можно перенаправить поток козырьком, но... тогда исчезает полезный эффект от ребра на крыше.Что важнее: управляемость и ограничение видимости назад или чистое стекло и заметно возрастающий риск заноса на высокой скорости. Кстати, частично вопрос можно решить с помощью боковых дефлекторов.Некоторые аэродинамические элементы становятся деталями фирменного стиля.

Похожие статьиПопулярные статьиВыборочные статьи

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

  1. Home
  2. Мастерство вождения
  3. Аэродинамика
Рейтинг@Mail.ru Каталог@Mail.ru - каталог ресурсов интернет