Mis on auto aerodünaamika?

Vaadates legendaarsete automudelite ajaloolisi fotosid, märkab igaüks kohe, et kui oma päevadele lähemale jõuame, muutub sõiduki kere järjest vähem nurgeliseks.

See on tingitud aerodünaamikast. Mõelgem, mis on selle efekti eripära, miks on oluline arvestada nii aerodünaamikaseadustega kui ka sellega, millistel autodel on sujuv voolutegur halb ja millistel head.

Mis on auto aerodünaamika

Nii kummaline kui see ka ei tundu, mida kiiremini auto mööda teed liigub, seda rohkem kipub see maast lahti minema. Põhjuseks on see, et õhuvool, millega sõiduk põrkab, lõigatakse autokere poolt kaheks osaks. Üks läheb põhja ja teekatte vahele ning teine ​​- katuse kohale ja läheb ümber masina kontuuri.

Kui vaatate auto kere küljelt, siis visuaalselt sarnaneb see kaugelt lennuki tiivaga. Selle õhusõiduki elemendi eripära seisneb selles, et üle kurvi kulgev õhuvool läbib rohkem rada kui osa sirge osa all. Seetõttu tekib tiiva kohale vaakum ehk vaakum. Suureneva kiirusega tõstab see jõud keha rohkem.

Sarnane tõstefekt luuakse ka autole. Ülesvool voolab ümber kapoti, katuse ja pakiruumi, allavool aga põhja ümber. Teine täiendavat takistust tekitav element on vertikaali lähedal asuvad kehaosad (radiaatorigrill või esiklaas).

Transpordikiirus mõjutab otseselt tõsteefekti. Pealegi tekitab vertikaalsete paneelidega kerekuju täiendavat turbulentsi, mis vähendab sõiduki haardumist. Sel põhjusel kinnitavad paljude nurgakujuliste klassikaliste autode omanikud häälestamisel kehale tingimata spoileri ja muid elemente, mis võimaldavad suurendada auto survet.

Miks see vajalik on?

Sujuvamaks muutmine võimaldab õhul mööda keha kiiremini liikuda ilma tarbetute keeristeta. Kui masinat takistab suurenenud õhutakistus, kasutab mootor rohkem kütust, justkui kannaks masin lisakoormust. See ei mõjuta mitte ainult auto ökonoomsust, vaid ka seda, kui palju kahjulikke aineid heitgaasitoru kaudu keskkonda eraldub.

Parema aerodünaamikaga autode kujundamisel arvutavad juhtivate autotootjate insenerid järgmised näitajad:

• Kui palju õhku peab mootoriruumi jõudma, et mootor saaks korraliku loodusliku jahutuse;
• Millistes kehaosades võetakse värske õhk auto salongi jaoks, samuti kuhu see juhitakse;
• Mida teha, et õhk autos vähem müra tekitaks;
• Tõstejõud tuleb jaotada igale teljele vastavalt sõiduki kerekuju omadustele.

Kõiki neid tegureid võetakse uute masinate mudelite väljatöötamisel arvesse. Ja kui varem võivad kehaelemendid drastiliselt muutuda, on tänapäeval teadlased juba välja töötanud kõige ideaalsemad vormid, mis tagavad vähendatud frontaaltõste koefitsiendi. Sel põhjusel võivad paljud viimase põlvkonna mudelid väliselt erineda difuusorite või tiiva kuju väiksemate muutuste poolest võrreldes eelmise põlvkonnaga.

Lisaks tee stabiilsusele võib aerodünaamika kaasa aidata teatud kehaosade väiksemale saastumisele. Niisiis, frontaalse tuulepuhanguga kokkupõrkel määrduvad vertikaalselt paiknevad esituled, kaitseraud ja esiklaas purustatud väikestest putukatest kiiremini.

Tõstuki negatiivse mõju vähendamiseks on autotootjate eesmärk vähendada kliirens maksimaalse lubatud väärtuseni. Kuid frontaalne efekt pole ainus negatiivne jõud, mis mõjutab masina stabiilsust. Insenerid "tasakaalustavad" alati esi- ja külgsuunalist sujuvust. Igas tsoonis on võimatu saavutada ideaalset parameetrit, seetõttu teevad uut tüüpi kere tootmisel spetsialistid alati teatud kompromissi.

Põhilised aerodünaamilised faktid

Kust see vastupanu tuleb? Kõik on väga lihtne. Meie planeedi ümber on atmosfäär, mis koosneb gaasilistest ühenditest. Keskmiselt on atmosfääri tahkete kihtide tihedus (ruum maast linnulennuni) umbes 1,2 kg / ruutmeetri kohta. Kui objekt liigub, põrkab see kokku õhu moodustavate gaasimolekulidega. Mida suurem on kiirus, seda suuremat jõudu need elemendid objektile löövad. Sel põhjusel hakkab maa atmosfääri sisenedes kosmoseaparaat hõõrdumisest tugevalt kuumenema.

Kõige esimene ülesanne, millega mudeli uue kujunduse arendajad üritavad toime tulla, on see, kuidas vähendada lohistamist. See parameeter suureneb 4 korda, kui sõiduk kiirendab vahemikus 60 km / h kuni 120 km / h. Mõistmaks väikest näidet, et mõista, kui oluline see on.

Transpordi kaal on 2 tuhat kg. Transport kiireneb kiiruseni 36 km / h. Samal ajal kulutatakse selle jõu ületamiseks ainult 600 vatti energiat. Kõik muu kulub ülekiirendamisele. Kuid juba kiirusega 108 km / h. Frontaalse takistuse ületamiseks kasutatakse juba 16 kW võimsust. Sõites kiirusega 250 km / h. auto kulutab tõmbejõule juba tervelt 180 hobujõudu. Kui juht soovib lisaks kiiruse suurendamise võimsusele autot veelgi kiirendada, kuni 300 kilomeetrit tunnis, peab mootor frontaalse õhuvooluga toimetulekuks tarbima 310 hobust. Seetõttu vajab sportauto nii võimsat jõuallikat.

Kõige sujuvama, kuid samal ajal üsna mugava transpordi arendamiseks arvutavad insenerid koefitsiendi Cx. See parameeter mudeli kirjelduses on ideaalse keha kuju seisukohalt kõige olulisem. Selles piirkonnas on veetilk ideaalse suurusega. Tema koefitsient on 0,04. Ükski autotootja ei nõustuks oma uue automudeli sellise originaalse kujundusega, kuigi selles disainis on olnud võimalusi ka varem.

Tuulekindluse vähendamiseks on kaks võimalust:

1. Muutke kere kuju nii, et õhuvool voolaks auto ümber nii palju kui võimalik;
2. Tee auto kitsaks.

Kui masin liigub, mõjub sellele vertikaalne jõud. Sellel võib olla survet avaldav mõju, millel on positiivne mõju veojõule. Kui rõhku autole ei suurendata, tagab tekkiv pööris sõiduki eraldumise maapinnast (iga tootja püüab seda efekti nii palju kui võimalik kõrvaldada).

Teisalt, samal ajal kui auto liigub, mõjub sellele kolmas jõud - külgjõud. See ala on veelgi vähem kontrollitav, kuna seda mõjutavad paljud muutlikud väärtused, näiteks külgtuul otse ette sõites või kurvides. Selle teguri tugevust on võimatu ennustada, nii et insenerid ei riski sellega ja loovad juhtumeid laiusega, mis võimaldab teha teatud kompromissi Cx-suhtega.

Selleks, et teha kindlaks, mil määral saab vertikaalsete, frontaalsete ja külgmiste jõudude parameetreid arvesse võtta, moodustavad juhtivad sõidukitootjad spetsiaalsed laborid, mis viivad läbi aerodünaamilisi katseid. Materiaalsetest võimalustest sõltuvalt võib see labor hõlmata tuuletunnelit, milles suure õhuvoolu korral kontrollitakse transpordi sujuvamaks muutmise efektiivsust.

Ideaalis püüavad uute automudelite tootjad kas viia oma toodete koefitsiendi 0,18 juurde (tänapäeval on see ideaalne) või ületada seda. Kuid teine ​​pole veel õnnestunud, sest muid masinale mõjuvaid jõude on võimatu kõrvaldada.

Kinnitus- ja tõstejõud

Siin on veel üks nüanss, mis mõjutab transpordi käsitlemist. Mõnel juhul ei saa lohistamist minimeerida. Selle näiteks on F1 autod. Kuigi nende keha on täiesti voolujooneline, on rattad avatud. See tsoon tekitab tootjatele kõige rohkem probleeme. Sellise transpordi korral on Cx vahemikus 1,0 kuni 0,75.

Kui sel juhul ei saa tagumist keerist kõrvaldada, saab voolu kasutada rööbastee haardumise suurendamiseks. Selleks paigaldatakse kerele täiendavad osad, mis tekitavad allapoole jõudu. Näiteks on eesmine kaitseraud varustatud spoileriga, mis ei lase maast lahti tõusta, mis on sportauto jaoks äärmiselt oluline. Sarnane tiib on kinnitatud auto tagaosale.

Eesmine tiib ei suunata voolu auto alla, vaid kere ülemisele osale. Seetõttu on sõiduki nina alati tee poole suunatud. Altpoolt tekib vaakum ja auto näib kleepuvat rajale. Tagumine spoiler hoiab ära pöörise tekke auto taga - osa lõhub voolu enne, kui seda sõidukitagusesse vaakumitsooni imema hakkab.

Väikesed elemendid mõjutavad ka lohistamise vähendamist. Näiteks katab peaaegu kõigi tänapäevaste autode kapoti serv klaasipuhasti labad. Kuna auto esiosa satub kõige enam vastassuunavööndisse, pööratakse tähelepanu isegi sellistele väikestele elementidele nagu õhu sisselaske deflektorid.

Sportlike kerekomplektide paigaldamisel peate arvestama, et täiendav allasurumine muudab auto maanteel enesekindlamaks, kuid samal ajal suurendab suunavool pidurdust. Seetõttu on sellise transpordi tippkiirus väiksem kui ilma aerodünaamiliste elementideta. Veel üks negatiivne mõju on see, et auto muutub söögiks. Tõsi, sportkere komplekti mõju on tunda kiirusel 120 kilomeetrit tunnis, nii et enamikes olukordades avalikel teedel sellised detailid.

Kehva aerodünaamilise takistusega mudelid:

La 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, jahimees)

X 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

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

Kaal 0,54-Mercedes-Benz (G-klass)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Hea aerodünaamilise takistusega mudelid:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (mudel 3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

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

Cx 0,24 - Tesla mudel S

Cx 0,24 - Tesla (mudel X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C klass

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 -seeria E90 taga)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

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

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Lisaks vaadake lühikest videot auto aerodünaamika kohta:

Auto aerodünaamika, mis see on? Kuidas parandada aerodünaamikat? Kuidas EI tehta lennukist lennukit?