Как на АВТОВАЗе укрощают ветер

Работа над аэродинамикой вновь создаваемого автомобиля начинается на стенде измерения площади фронтальной проекции. Полученные высокоточные данные необходимы для расчета коэффициента аэродинамического сопротивления и основных геометрических параметров автомобиля (ширина, высота, дорожный просвет, углы въезда и съезда и др.).

Затем специалисты приступают к испытаниям макетов или автомобилей в аэродинамических трубах. В них проводится работа над внешней аэродинамикой автомобиля (потоки воздуха снаружи кузова), и внутренней аэродинамикой (потоки внутри кузова). В результате испытаний производится соответствующая доводка объектов для снижения коэффициент аэродинамического сопротивления Сх, подъёмной силы и производится оптимизация её распределения по осям.

Полномасштабная аэродинамическая труба, в которой испытываются автомобили и макеты в натуральную величину, считается одной из лучших в мире. Ее параметры впечатляют своими масштабами и возможностями. Максимальная скорость воздушного потока в трубе — 60м/с (216км/ч). Вентилятор диаметром 7,4 метра состоит из 11 лопастей высотой 1,8 метра и вращается с максимальной частотой 300 об/мин.

Сам процесс создания воздушного потока в трубе весьма сложен. Поток должен быть не только сильным, но и стабильным по скорости и по температуре. Поэтому от вентилятора до рабочей части трубы, где стоит автомобиль, воздух проходит сложную систему стабилизирующих устройств.

»Сердцем» всего комплекса являются специальные шестикомпонентные аэродинамические весы. На них все нагрузки, действующие на объект испытаний, измеряются отдельно друг от друга с высокой степенью точности. Поворотный стол весов позволяет поворачивать автомобиль для имитации бокового ветра или изменения его направления при испытаниях зданий и сооружений. На весы можно устанавливать автомобили разных размеров — от »Оки» до микроавтобусов.

При создании нового автомобиля испытания в полномасштабной аэродинамической трубе отводятся на завершающую стадию разработки. Основная часть испытательно-доводочных работ осуществляется в модельной аэродинамической трубе, куда поступают модели автомобилей в масштабе 1:4. Модельная аэродинамическая труба является точной копией полномасштабной и повторяет все ее компоненты в масштабе 1:4.

Уже при испытании масштабных макетов автомобиля ставится задача выполнения требований по расходу топлива, максимальной скорости, динамике. В результате испытаний и доводочных работ в модельной трубе аэродинамическое сопротивление макета удаётся снизить на 20-30%.

После доводки макетов масштабом 1:4 начинается работа над аэродинамикой полномасштабного макета. При этом борьба идет за сотые доли коэффициента аэродинамического сопротивления. В первоначальную конструкцию автомобиля вносятся сотни изменений. В результате аэродинамической доводки макетов в полномасштабной аэродинамической трубе Сх удаётся снизить на 10-15%.

Работа в аэродинамическом комплексе ведется постоянно. На данный момент здесь проходят аэродинамические испытания прототипов проекта »2170». В результате доводки удалось достичь коэффициента аэродинамического сопротивления более низкого, чем у автомобилей семейства »Лада 110».

Ведутся испытания прототипов автомобиля »Лада 1119 Калина». Уже подтверждено выполнение технического задания для комплектации »норма». Началась работа над аэродинамикой комплектации »люкс».

Сегодня к аэродинамическим испытаниям готовится прототип »Ока-2». Уменьшенные модели этой микролитражки уже прошли комплекс испытаний в модельной аэродинамической трубе.

Процесс аэродинамической доводки сопровождает автомобиль не только на стадии проектирования, но и тогда, когда он уже выпускается на конвейере — совершенствуются его потребительские свойства согласно меняющимся международными требованиями к автомобилю, оценками потребителей. В соответствии с результатами испытаний в полномасштабной аэродинамической трубе производится доводка внешней формы кузова, его навесных элементов, каналов системы охлаждения двигателя и других деталей, от которых зависят аэродинамические свойства автомобилей.

Audi e-tron: передовые решения в области аэродинамики

• Электромобиль с инновационным аэродинамическим
  дизайном: коэффициент лобового сопротивления 0,28;
• Минимизация сопротивления воздуха – важный
  фактор в дальних путешествиях;
• Мировая премьера – виртуальные наружные зеркала
  заднего вида в серийном автомобиле.

 

Audi e-tron демонстрирует лучшие в сегменте SUV показатели: коэффициент аэродинамического сопротивления (cd) составляет всего 0,28. Выверенная с точки зрения аэродинамики конструкция вносит существенный вклад в увеличение запаса хода автомобиля: более 400 км в цикле WLTP. Тщательная проработка коснулась практически всех элементов автомобиля: от точек крепления аккумуляторной батареи на днище кузова до виртуальных наружных зеркал с компактными камерами. Подобная конструкция зеркал реализована в серийном автомобиле впервые.

Испытания на выносливость в аэродинамической трубе

Перед лопастями диаметром около пяти метров прототип Audi e-tron готов к проверке воздушной стихией.

На испытательном стенде в Центре аэродинамических исследований в Ингольштадте, где находится самая тихая в мире аэродинамическая труба, инженеры Audi оптимизируют показатели лобового сопротивления и шума в экстремальных условиях. Оба параметра имеют решающее значение для эффективности и комфорта автомобиля. Мощность ротора в 2,6 мегаватт обеспечивает скорость воздушного потока до 300 км/ч. В результате более чем 1000 часов испытаний коэффициент аэродинамического сопротивления прототипа Audi e-tron был снижен до 0,28. Каждая сотая этого коэффициента трансформируется в примерно 5 км пробега в повседневных условиях. Благодаря тщательной аэродинамической проработке элементов конструкции Audi e-tron отличается высокой эффективностью и обладает внушительным запасом хода. В цикле WLTP автомобиль преодолевает более 400 км на одной зарядке.

Аэродинамика: ключевой фактор в дальних путешествиях

В случае с электромобилями масса оказывает гораздо меньшее влияние на расход энергии по сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. В городе тяжелый электромобиль не менее эффективен, поскольку способен возмещать значительную часть энергии, затраченной на ускорение, подъезжая к следующему красному сигналу светофора. Однако в поездках на дальние расстояния ситуация кардинально меняется, и именно здесь, в условиях, когда сопротивление качению и инерция становятся менее важными по сравнению с величиной аэродинамического сопротивления, Audi e-tron чувствует себя как дома. Энергия, необходимая для преодоления сопротивления воздуха, безвозвратно теряется. Поэтому в ходе разработки Audi e-tron инженеры сосредоточились именно на аэродинамике автомобиля, которая играет главную роль во время движения. Для достижения коэффициента аэродинамического сопротивления 0,28 инженеры Audi применили целый ряд улучшающих аэродинамику мер во всех частях кузова автомобиля. Некоторые из реализованных технических решений сразу же бросаются в глаза, другие же не столь очевидны. Именно благодаря инновациям в модели Audi e-tron удалось уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления чуть более чем на 0.

07. При обычном режиме эксплуатации автомобиля (цикл WLTP), лучшая аэродинамика выражается в увеличении запаса хода на одной зарядке аккумуляторной батареи примерно на 35 километров.

Умные решения: виртуальные наружные зеркала и полностью закрытое днище электромобиля

 

Мировой премьерой для серийного автомобиля являются виртуальные наружные зеркала заднего вида, которые предлагаются для модели Audi e-tron в качестве опции. Инновационные наружные зеркала значительно меньше стандартных: они уменьшают ширину автомобиля на 15 сантиметров и, благодаря своей форме, не только снижают коэффициент лобового сопротивления, но и значительно сокращают уровень шума от набегающего потока воздуха. В корпус каждого из них встроена компактная видеокамера. Изображения с камер выводятся на дисплеи на органических светодиодах OLED, расположенные между дверьми и передней панелью. Для обеспечения безопасности виртуальные наружные зеркала адаптируются во время различных дорожных ситуаций.

В системе MMI доступно три режима — шоссе, поворот и парковка. Адаптивная пневматическая подвеска с системой регулирования демпфирования также вносит важный вклад в повышение аэродинамической эффективности. На скоростях свыше 120 км\ч она опускает кузов на 26 мм, тем самым снижая коэффициент аэродинамического сопротивления. Днище электрического внедорожника полностью закрыто, передняя и задняя части защищены панелями. Алюминиевая панель защищает высоковольтную аккумуляторную батарею снизу от повреждений камнями или при наезде на высокий бордюр. Точки крепления аккумуляторной батареи к кузову имеют небольшие выемки, как на мячах для гольфа. Эти выемки улучшают характеристики прохождения воздуха по сравнению с показателями обтекания плоской поверхности. Регулируемый воздухозаборник с двумя заслонками, управляемыми компактными электродвигателями, располагается между решеткой Singleframe и радиаторами и способствует снижению коэффициента лобового сопротивления. Когда он закрыт, потоки воздуха движутся без нежелательных завихрений. Если для охлаждения компонентов силовой установки и конденсатора системы кондиционирования требуется холодный воздух, сначала открывается верхняя заслонка, а затем и нижняя. Когда гидравлические тормозные механизмы Audi e-tron подвергаются высоким нагрузкам, открываются обе заслонки и воздух направляется в колесные арки для охлаждения тормозных механизмов. В передних боковых воздуховодах нового Audi e-tron предусмотрены дополнительные отверстия, через которые воздух направляется к колесным аркам. Они имеют такую форму, чтобы поток воздуха проходил точно по внешнему силуэту оптимизированных с аэродинамической точки зрения колес с дисками диаметром 19 дюймов. По сравнению с обычными дисками они отличаются более продвинутым дизайном с плоскими боковыми поверхностями. Входящие в стандартную комплектацию шины размерностью 255/55 R19 отличаются сверхнизким сопротивлением качению. Даже боковины шин были вовлечены в процесс повышения аэродинамической эффективности — надписи сделаны вдавленными, а не выпуклыми.

Что такое коэффициент аэродинамического сопротивления? – Журнал Auto Trends

Аэродинамика является предметом серьезного беспокойства каждого автопроизводителя. Это основной компонент экономии топлива, даже если некоторые люди и производители все еще используют его в качестве мягкой формы рекламы.

Каждый строитель любит демонстрировать, насколько мал его коэффициент аэродинамического сопротивления, но вопрос в том, каков вообще коэффициент аэродинамического сопротивления?

---

EV1 обладал очень низким коэффициентом аэродинамического сопротивления Cd=0,19.

---

Содержание

Коэффициент сопротивления или Коэффициент сопротивления

Чтобы понять, что такое коэффициент сопротивления, нам сначала нужно понять, что такое сопротивление. Сопротивление воздуха или сопротивление — это сила сопротивления, которая давит на любой объект, движущийся через жидкость, будь то газ или жидкость. Сопротивление воздуха такое же, как сопротивление. Таким образом, сопротивление — это сила, и чем она больше, тем хуже экономия топлива, шум и максимальная скорость.

Более того, как и у любой другой силы в физике, у нее есть формула для расчета упомянутого сопротивления. Не вдаваясь в математику, факторы, влияющие на сопротивление, — это скорость, лобовая площадь автомобиля, плотность жидкости и коэффициент сопротивления. Однако скорость имеет гораздо больший вес, чем другие факторы, особенно когда указанные скорости высоки.

The Slicker, The Better

Коэффициент сопротивления — это число, показывающее, насколько легко форма объекта может перемещаться в жидкости. Чем меньше указанное число, тем более гладким или гладким является объект. Коэффициент аэродинамического сопротивления представляет собой множитель со значениями от 0,001 до двух, число, которое вводится в формулу сопротивления воздуха в качестве коэффициента.

Чтобы привести практический пример, представьте, что у вас есть автомобиль, который едет по шоссе со скоростью 60 миль в час с коэффициентом лобового сопротивления 0,5. Если бы вы вдвое уменьшили коэффициент аэродинамического сопротивления до 0,25, общее аэродинамическое сопротивление уменьшилось бы вдвое, что привело бы к лучшей экономии топлива и более высокой максимальной скорости. Впрочем, особо коэффициент лобового сопротивления на любой сложной форме не рассчитаешь. В связи с этим его необходимо определять экспериментально.

Текущие значения

Коэффициент аэродинамического сопротивления 0,5 немного устарел. В настоящее время значение 0,3 считается нормой, а значение 0,2 — выдающимся. Достижение такого низкого показателя — непростая задача, даже если сама задача может показаться простой на первый взгляд. Чтобы уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления, необходимо как можно меньше возмущать воздух, проходящий вокруг автомобиля. Этот коэффициент увеличивается, когда воздух попадает в определенные области автомобиля и меняет направление, замедляется или возмущается, заставляя его течь в процессе случайным образом.

В автомобиле много таких мест, как передняя решетка, где она входит в моторный отсек, стеклоочистители, боковые зеркала и другие. Всякий раз, когда воздух попадает, например, на дворники ветрового стекла, он неловко подпрыгивает. Действительно, возникнет нарушение регулярного воздушного потока, что увеличит коэффициент в процессе. Если инженеры замечают, что в некоторых частях тела поток воздуха затруднен, они могут попытаться заставить его оставаться прямым и правильным, используя ребра, канавки, каналы и подобные конструкции.

Аэродинамические автомобили

В настоящее время аэродинамические характеристики каждого автомобиля доведены до совершенства. Например, у Honda Civic FK8 Type R на багажнике есть несколько маленьких ребер, чтобы смягчить воздушный поток. У каждого электромобиля низкий коэффициент аэродинамического сопротивления, потому что у них нет моторного отсека или решетки радиатора. Некоторые производители, такие как Audi, заменили боковые зеркала камерами, устранив значительный фактор. В настоящее время во всех автомобилях стеклоочистители немного спрятаны под капотом, чтобы воздух мог беспрепятственно проходить через них.

Однако, как сказано выше, коэффициент аэродинамического сопротивления — это всего лишь составляющая сопротивления воздуха. Лобовая площадь транспортного средства и, в конечном счете, его скорость также невероятно важны, особенно последняя. Если смотреть на переднюю часть автомобиля, то чем она меньше, тем меньше сопротивление. Таким образом, маленькие, короткие или узкие автомобили будут страдать от значительно меньшего сопротивления воздуха.

Автомобиль типа Mazda MX-5 имеет половину лобовой площади от RAM 1500. Таким образом, сопротивление воздуха, если бы они ехали с одинаковой скоростью и имели одинаковый коэффициент лобового сопротивления, уменьшилось бы вдвое. Вот почему спортивные автомобили, такие как Lamborghini Huracan, такие короткие.

Сопротивление увеличивается со скоростью

Более того, скорость невероятно важна, потому что со скоростью увеличивается сопротивление. Автомобиль, движущийся со скоростью 30 миль в час, потеряет пару лошадиных сил из-за лобового сопротивления. Если бы мы ехали со скоростью 60 миль в час, мы потеряли бы около 20 лошадиных сил только из-за сопротивления.

Если бы мы увеличили скорость еще больше, до 110 миль в час, мы потеряли бы более 60 лошадиных сил на сопротивление. Производители, которые хвалят, что небольшой городской автомобиль имеет коэффициент лобового сопротивления 0,25, делают это исключительно в маркетинговых целях, потому что лобовое сопротивление не имеет значения при медленном движении.

Важность коэффициента аэродинамического сопротивления

Коэффициент аэродинамического сопротивления очень важен для любого автомобиля, особенно для потенциальных покупателей. Несмотря на это, некоторые производители не раскрывают указанный коэффициент, а другие искусственно занижают его в маркетинговых целях. Тем не менее, в следующий раз, когда вы зададитесь вопросом, почему у автомобиля где-то случайные плавники или странная выпуклость, теперь вы знаете, почему.

---

Ссылки

---

(без даты). Коэффициент аэродинамического сопротивления . НАСА. https://grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/dragco. html

(2021, 18 октября). Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля . Драйверский. https://drivertical.com/reviews/the-art-of-automotive-drag-coefficient/

(без даты). Коэффициент сопротивления . Инженерный набор инструментов. https://engineeringtoolbox.com/drag-coefficient-d_627.html

---

См. также — Что такое рекуперативное торможение?

---

Атрибуция фотографии

---

Автор EV1A014_(1).jpg: RightBrainPhotography (Рик Роуэн) производная работа: Mariordo (разговор) – EV1A014_(1).jpg, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia. org/w/index.php?curid=14727110

• Автор
• Последние сообщения

Кристиан Пушкашу

Кристиан Пушкашу начал любить автомобили и хотел стать «гонщиком» благодаря какой-то компьютерной игре, которая зажгла огонь почти два десятилетия назад. С тех пор он пришел в себя и решил, что стать автомобильным инженером более разумно, и получил такое образование в своей родной стране, Румынии. Кристиан решил попробовать написать о том, что он узнал, в попытке исправить некоторые неправильные представления и немного нетрадиционно использовать свою будущую степень.

Последние сообщения от Cristian Puscasu (посмотреть все)

Что такое коэффициент аэродинамического сопротивления и почему меня это должно волновать?

28 мая 2019

Галерея5

Пролистайте автомобильную брошюру или прокрутите веб-сайт производителя, и вы можете натолкнуться на загадочный показатель, который, судя по хвастливому языку, который его окружает, безусловно, кажется важным: коэффициент аэродинамического сопротивления.

Это последнее слово, вероятно, немного подскажет вам, поскольку «сопротивление» явно указывает на то, что число имеет какое-то отношение к аэродинамическим характеристикам автомобиля, но само число часто может показаться загадочным.

Обычно, если автопроизводитель хвастается этим, он находится в низком диапазоне, где-то между 0,26 и 0,22 — и чем меньше число, тем лучше. Для справки, аэродинамически идеальная каплевидная форма имеет коэффициент аэродинамического сопротивления около 0,04.

Но что на самом деле означают эти цифры?

5

Коэффициент аэродинамического сопротивления, обычно обозначаемый аббревиатурой Cd или называемый коэффициентом аэродинамического сопротивления, представляет собой не измерение чего-то одного, а скорее выражение общего сопротивления автомобиля, деленного на площадь его лобовой части.

Первое означает общее сопротивление ветру, создаваемое формой и поверхностью автомобиля при движении с определенной скоростью, а второе представляет собой общую площадь воздуха, вытесняемого автомобилем при движении вперед – вид спереди, и вы, по сути, смотрите на эту область.

Это относительное измерение, означающее, что два автомобиля с одинаковым Cd не обязательно создают одинаковое сопротивление. Вполне возможно, что у автобуса такой же Cd, как у легкового автомобиля, но автобус — благодаря большей лобовой площади — будет создавать значительно большее сопротивление при движении по воздуху.

Низкий Cd не обязательно означает низкое сопротивление. Размер, как всегда, имеет значение.

5

Вот пример: Tesla Model X и Honda Insight первого поколения — две очень скользкие машины, каждая из которых имеет Cd 0,25, но значительно большая Tesla создает большее сопротивление в целом. Имейте это в виду, когда увидите, как производители хвастаются цифрами Cd для больших внедорожников.

Так зачем вам вообще этот номер? Вот в чем дело: аэродинамическое сопротивление оказывает огромное влияние на топливную экономичность автомобиля на скорости по шоссе, и этот эффект экспоненциально возрастает, чем быстрее вы едете. Автомобиль с низким Cd имеет возможность легче скользить по воздуху, в результате сжигая меньше топлива и экономя больше денег в долгосрочной перспективе.

5

Тем не менее, всегда рассматривайте это в контексте размера автомобиля. Если вы думаете, что большой внедорожник с низким значением Cd сэкономит вам больше топлива по сравнению с меньшим универсалом с немного худшим Cd, подумайте еще раз: скорее наоборот.

Кто-то может подумать, что возможность легко прорезать атмосферу на высоких скоростях означает, что низкий показатель Cd также важен для мощных автомобилей, но это неверно.

Наоборот, спортивные автомобили обычно имеют довольно низкие коэффициенты лобового сопротивления из-за использования в них элементов, создающих прижимную силу, снижающих подъемную силу или нарушающих воздушный поток, таких как диффузоры, крылья, спойлеры, генераторы вихрей и вентиляционные отверстия. Все они мешают чистому воздушному потоку, но экономия топлива редко является приоритетом для автомобиля с высокими характеристиками, так что в любом случае это не имеет большого значения.

5

С другой стороны, кузов экономичных автомобилей, таких как вышеупомянутая Tesla Model X, Toyota Prius, Hyundai Ioniq и других, был разработан с единственной целью максимально снизить сопротивление. Итак, если вы когда-нибудь задавались вопросом, почему у Prius такой странный горбатый силуэт, то теперь вы знаете — все это для достижения минимально возможного коэффициента аэродинамического сопротивления.