Ошибка
- Автомобиль — модели, марки
- Устройство автомобиля
- Ремонт и обслуживание
- Тюнинг
- Аксессуары и оборудование
- Компоненты
- Безопасность
- Физика процесса
- Новичкам в помощь
- Приглашение
- Официоз (компании)
- Пригородные маршруты
- Персоны
- Наши люди
- ТЮВ
- Эмблемы
- А
- Б
- В
- Г
- Д
- Е
- Ё
- Ж
- З
- И
- Й
- К
- Л
- М
- Н
- О
- П
- Р
- С
- Т
- У
- Ф
- Х
- Ц
- Ч
- Ш
- Щ
- Ъ
- Ы
- Ь
- Э
- Ю
- Я
Навигация
- Заглавная страница
- Сообщество
- Текущие события
- Свежие правки
- Случайная статья
- Справка
Личные инструменты
- Представиться системе
Инструменты
- Спецстраницы
Пространства имён
- Служебная страница
Просмотры
Перейти к: навигация, поиск
Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название.
Возможно, в названии используются недопустимые символы.
Возврат к странице Заглавная страница.
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
Аэродинамика автомобиля: как это работает?
- 16.09.2021
- /
- Полезное, Как это устроено
- /
- Анна Криворучко
Спойлеры, сплиттеры, воздухозаборники, обвесы… Это лишь малая часть тех «украшений», которые наводнили наши улицы в нулевых годах. Пожалуй, тогда в России настала «золотая» эпоха народного автомобильного тюнинга, и безумные антикрылья вырастали даже там, где им, кажется, совсем не место. Об их истинном предназначении догадывались единицы, а просчитать и установить аэродинамические элементы так, чтобы они выполняли свою прямую функцию, было под силу лишь самым заумным инженерам сопроматчикам.
Сейчас технологии, позволяющие «просчитать» машину в несколько кликов, стали доступнее. Появилось достаточно точное компьютерное моделирование, а аэродинамические трубы больше не ассоциируются только с космической промышленностью. Первопроходцами в области автомобильных аэродинамических изысканий, как всегда, стали спортивные команды, но очень скоро и производители серийных авто присмотрелись к результатам исследований и переняли опыт просветлённых товарищей. Фигурное прорезание воздуха — целое искусство и речь здесь не только о приятных глазу формах, но и о том, что можно ощутить только в движении.
Оказывается, аэродинамика может повлиять и на шум в машине, и на пресловутый разгон 0-100 км/ч, и даже на расход горючего. Как это работает? Давайте разберёмся вместе.
Коэффициент лобового сопротивления
Оказывается, воздух — субстанция капризная и непредсказуемая. В безветренную погоду о его существовании можно даже забыть, но всё меняется, когда вы начинаете двигаться.
Коэффициент лобового сопротивления брутального Gelandewagen, например, составляет целых 0,54. Для сравнения, самый аэродинамичный на сегодняшний день автомобиль может похвастаться значением 0,189. Это футуристичное творение концерна VAG — Volkswagen XL1.
От чего зависят аэродинамические показатели?
На самом деле, факторов может набраться на пару полноценных книг. Но выделить основные категории все таки можно:
- геометрия передней части;
- геометрия боков;
- геометрия задней части;
- геометрия днища;
- шероховатость поверхностей.
Для того, чтобы машина встречала меньшее сопротивление воздуха, важно, чтобы его потоки обтекали автомобиль максимально плавно. При встрече с препятствием воздушный поток сначала сопротивляется, а потом всё же разделяется. Одна его часть минует преграду сверху, другая — снизу, а третья и четвёртая части — сбоку.
Пружины начинают сжиматься дальше, и за счёт этого нити поднимаются по решётке радиатора пока не доберутся до капота. Там обычно есть вполне себе внушительная ступенька, поэтому пружине надо резко сжаться ещё. Затем настаёт очередь ветрового стекла, которое заставляет витки напрячься ещё больше. Так продолжается до тех пор, пока кузов не начнёт сглаживаться и у пружины не появится место для того, чтобы разжаться до нормального состояния. Если линия крыши постепенно заваливается и перетекает в багажник, воображаемая пружина будет разжиматься постепенно, а не менее воображаемая нить будет спокойно очерчивать контур.
А ещё стоит учесть, что современные автомобили по своей геометрии отдалённо напоминают форму крыла самолёта.
Днище вашего автомобиля достаточно плоское, и поэтому турбулентных потоков возникает относительно немного, чего не сказать о верхней части кузова. Это значит, что над крышей давление воздуха меньше, чем под колёсами. От этого автомобиль немного приподнимается над дорогой и чем дорожный просвет больше, тем сильнее этот эффект. Самолёты похожим образом опираются на воздух и генерируют подъёмную силу из разницы давлений. На машине вы, конечно, не взлетите, но о таких шутках воздуха лучше не забывать, особенно когда вы едете быстро.
Как аэродинамика влияет на поведение автомобиля
Аэродинамика начинает работать тогда, когда автомобиль сдвигается с места, но на низких скоростях ощутить это практически невозможно. Но чем быстрее вы будете двигаться, тем большее влияние на машину будет оказывать окружающая среда.
Шум
Чем быстрее вы едете, тем шумнее становится в салоне.
И гудят не только покрышки. Ко всем сопутствующим ежедневной езде звукам добавляются ещё и аэродинамические шумы. Всё гудение и кряхтение, раздающееся вокруг — это звук, с которым воздух «срывается» с кузова автомобиля, а потом «бьётся» в стёкла и двери. Чем быстрее вы будете ехать, тем большее количество воздуха будет с шумом «утекать» со стоек, зеркал и других излишне выступающих частей экстерьера, отсюда и нарастающий шум.
Разгон
Неспроста я успела обозвать воздушную массу киселём. Ведь воздух правда всеми силами сопротивляется передвижению в нём. Работает это примерно так: сила сопротивления воздуха увеличивается пропорционально квадрату скорости, а это значит, что, при прочих равных, если вы ускоритесь с 60 до 70 км/ч, сила сопротивления вырастет примерно на 35%, а если разогнаться до 100 км/ч — на 180%. Получается, что чем быстрее вы едете, тем больше машине требуется мощности на преодоление воздушной преграды. Соответственно, на высоких скоростях может значительно вырасти потребление горючего, а разгон при этом серьёзно «просядет», даже если номинальный запас мощности мотора не исчерпан.
Управляемость
На управляемость сильно влияет подъёмная сила, которая возникает под днищем вашей машины. На маленьких скоростях вес автомобиля больше, чем воздействие воздуха снизу, но на скоростях выше городских вы можете почувствовать, что машина начала по-другому управляться и очень уж нервно реагировать, например, на боковые порывы ветра. Это происходит потому, что кузов чуть приподнялся над дорогой, и часть веса машины приняла на себя своеобразную воздушную подушку. Поэтому пятно контакта колёс с дорогой стало чуть меньше, от этого и неприятная нестабильность в управлении. У всех автомобилей эта «критическая» скорость разная. Кто-то «взлетает» на 100 км/ч, а кому-то и скорость 210 не страшна. Это зависит и от геометрии кузова, веса самой машины и от того, что автомобиль может противопоставить подъёмной силе.
Зачем нужны спойлеры
Если уж мы никуда не можем деться от воздуха и его капризов, то стоит попробовать обратить его способности во благо.
Так думали автомобилестроители раньше и продолжают думать сейчас. Главными новаторами и идейными вдохновителями как всегда являются спортивные подразделения автомобильных концернов. Там и с формой днища изощряются, и специальные обвесы изготавливают, и выхлопную системы в технике кружев Ришелье изобретают. Но все эти эффективные инновации вместить в одну серийную гражданскую машину не получится — больно уж дорого и сложно. Приходится выбирать самый простой, надёжный и действенный способ скорректировать поведение машины в воздушном потоке. И если лобовое сопротивление и повышенные шумы можно побороть только полной перестройкой кузова, то со «взлётами» бороться можно иначе. Для этого подойдут передние сплиттеры и задние антикрылья (спойлеры). Сплиттер помогает уменьшить дорожный просвет и буквально отсечь часть воздуха, попадающего под машину на скорости. Это помогает снизить подъёмную силу.
Спойлер же сглаживает поток воздуха, срывающийся с крыши и заднего стекла автомобиля.
Но помимо «спрямления» потока, правильно подобранное антикрыло преобразует сопротивление воздуха в прижимную силу. Получается, что воздух встречается с поверхностью антикрыла под таким углом, что часть силы сопротивления направлена в сторону дорожного полотна. Благодаря жёсткому креплению спойлера к кузову, задней части автомобиля не остаётся ничего, кроме как прижаться к земле под воздействием потока воздуха. Это помогает сохранить управляемость, а на заднем приводе ещё и помогает реализовать мощность на ведущих колёсах. Кстати, передние антикрылья тоже есть, но только в мире профессионального автоспорта.
Как видите, аэродинамика — вещь сложная. И подружиться с ней бывает непросто, даже имея почти безграничные ресурсы. Ведь даже крошечная ошибка в расчётах может привести к эффекту, который будет строго противоположен ожидаемому. Да, есть талантливые механики, которые могут преобразить автомобиль, приладив буквально пару планочек, но, по большей части, все незаводские навесные элементы скорее облагораживают внешность машины, а не её повадки.
Давайте будем честными: все же мы любим глазами, а все атрибуты настоящего спорткара уж точно заставят проводить их обладателя взглядом.
Что такое аэродинамика автомобиля? (с картинками)
`;
Автомобили
Факт проверен
Р. Кейн
Аэродинамика — это изучение движения газов (в данном случае воздуха) над движущимся телом и того, как этот воздушный поток влияет на движение тела через этот поток. Автомобильная аэродинамика используется для того, чтобы сделать легковые автомобили более безопасными и экономичными, но в основном она используется в конструкции гоночных автомобилей, где высокие скорости создают еще большую потребность в специализированных конструкциях.
Во многих, если не в большинстве легковых автомобилей, которые люди видят на дороге, аэродинамика играет сравнительно незначительную роль в общем дизайне автомобиля. Помимо того, чтобы сделать автомобиль максимально аэродинамически безопасным в рамках определенных конструктивных параметров, другие соображения, возможно, играют более важную роль в конечной производственной линии большинства автомобилей.
Одним из требований, которое имеет приоритет перед автомобильной аэродинамикой, является потребность общества в внутреннем пространстве.
Большие внедорожники очень удобны для семей, отпуска и перевозки продуктов, но необходимая коробчатая конструкция приносит с собой определенные компромиссы. Проще говоря, чем громоздче или менее обтекаемо транспортное средство, тем большая сила будет воздействовать на него из-за сопротивления воздуха, поскольку оно давит на воздух во время ускорения. При прочих равных это снижает эффективность использования топлива. Это также выражается в сравнительно плохой управляемости на высоких скоростях, когда в случае чрезвычайной ситуации требуется резкий поворот руля, чтобы избежать столкновения с приближающимся объектом. Это не означает, что внедорожники небезопасны, но они менее безопасны в определенных ситуациях, чем те транспортные средства, которые спроектированы в первую очередь с учетом аэродинамики.
Примерами транспортных средств, основанных в первую очередь на аэродинамике автомобиля, являются автомобили, которые расположены низко над землей, имеют гладкий дизайн и имеют закругленные линии с откидывающимися ветровыми стеклами, которые позволяют воздуху легко обтекать их и вокруг них, а не «упираться» в плоскость.
или вертикальные поверхности. Одним словом спортивные автомобили . Помимо того, что они меньше и, следовательно, легче своих собратьев-внедорожников, эти низкопрофильные автомобили не сталкиваются с сопротивлением ветру внедорожников или грузовиков и, следовательно, имеют лучшую топливную экономичность. Компромисс заключается в том, что у них меньше внутреннего пространства, и некоторые утверждают, что, хотя они управляются лучше, если водитель все же попадет в аварию, он или она может предпочесть иметь защиту большего окружающего кузова автомобиля.
В седанах автопроизводители пытаются найти баланс между внутренним пространством, аэродинамикой и управляемостью.
В течение многих лет у седанов также было то, чего не было у других автомобилей: роскошные линии, обеспечивающие богатый интерьер. Однако по мере роста спроса на автомобили для отдыха автопроизводители наделили их такими же роскошными функциями, в результате чего многие семьи предпочли автомобиль с большей универсальностью, если не с большим пробегом.
Хотя аэродинамика по-прежнему играет важную роль в конструкции автомобилей, она является наиболее важной в конструкции гоночных автомобилей. Здесь применяются те же принципы, что и для самолетов, но с изюминкой. Форма шасси автомобиля похожа на перевернутое крыло или аэродинамический профиль, который создает прижимную силу , а не подъемную силу .
Это удерживает автомобиль на земле на высоких скоростях и увеличивает сцепление на поворотах, потому что воздух под автомобилем движется быстрее, чем воздух над ним. Медленнее движущийся воздух создает большее давление, прижимая автомобиль к трассе. Форма днища, имеющая еще одно перевернутое крыло, создает еще одну зону низкого давления, присасывающую автомобиль к асфальту.
Прижимная сила должна быть сбалансирована с сопротивлением , которое замедляет машину. Конструкции совершенствуются в результате исследований с использованием аэродинамических труб, оснащенных движущимися гусеницами для имитации условий гонок. Целью является эффективный компромисс соотношения прижимной силы и лобового сопротивления для лучшей управляемости на максимально возможных скоростях.
Когда это применимо, знания, полученные в области аэродинамики гоночных автомобилей, часто применяются для того, чтобы сделать пассажирские автомобили более безопасными и эффективными.
В конструкции любого легкового автомобиля в некоторых областях могут быть компромиссы. Взвешивание этих компромиссов с личными потребностями и вкусами приводит к разнообразию популярных автомобилей, которые можно увидеть сегодня на дорогах; понимание того, как автомобиль движется в окружающем воздухе, улучшает управляемость и помогает сделать каждый автомобиль более экономичным.
Вам также может понравиться
Рекомендуется
КАК ПОКАЗАНО НА:
Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: активная аэродинамика
Активная аэродинамика
Аэродинамические характеристики автомобиля
Демонстрация активной аэродинамики
|
При проектировании аэродинамических характеристик автомобилей учитываются два основных понятия: прижимная сила и сопротивление. Прижимная сила использует области низкого давления, чтобы удерживать автомобиль на земле и улучшать управляемость и реакцию торможения на высоких скоростях. Однако некоторые аэродинамические особенности, которые увеличивают прижимную силу автомобиля, также могут увеличить сопротивление, что заставляет автомобиль требовать больше мощности для поддержания скорости.
На рисунке ниже показаны несколько аэродинамических компонентов, которые сегодня используются в различных транспортных средствах. Те, что выделены зеленым, обычно встроены в раму и в настоящее время не являются частью активных аэродинамических систем, а те, что выделены красным, являются активными системами в некоторых автомобилях.
Это создает область низкого давления, увеличивая прижимную силу и устойчивость автомобиля.
Видео ниже демонстрирует движение каждого из этих активных компонентов.
Некоторые автомобили BMW и Ford Mustang имеют активные системы решетки радиатора, которые перемещаются на более высоких скоростях, чтобы уменьшить лобовое сопротивление, когда не требуется дополнительная охлаждающая способность. У Audi также есть активная конструкция с заслонками между спицами колеса, которые открываются и закрываются в зависимости от количества воздуха, необходимого для охлаждения тормозов.