19Фев

Лобовое сопротивление автомобилей: TOP-12 самых аэродинамически совершенных авто

Содержание

TOP-12 самых аэродинамически совершенных авто

Уже все в курсе, какое свойство кузова влияет на почти каждый аспект автомобиля? Заметно улучшает экономию топлива, особенно на больших скоростях. Уменьшает разгон до сотни (пусть хоть и всего на доли секунды). Даже влияет на устойчивость на прямой и в скоростных поворотах? Это рожденная в недрах аэродинамической трубы аэродинамика.

Идеальное аэродинамическое тело – капля воды, летящая к земле. Вот почему многие футуристические концепт-кары, которые подчеркивают важность аэродинамики, похожи на кусок желе, шлепнутого о стену. В них пытаются натянуть форму капли на узлы и агрегаты автомобиля и придать ей привлекательный вид. Но в серию такие машины не идут. Производители считают, что средний потребитель не заинтересован проводить дорогу на работу в потусторонней колеснице. На данный момент, чтобы продать автомобиль, по-прежнему необходимо, чтобы он выглядел как старый привычный автомобиль.

Конструкторы идут на компромисс, и он дается им с большим трудом. Они не слишком меняют форму автомобиля, но делают все возможное, чтобы снизить сопротивление кузова воздуху. 15 лет назад Opel Calibra установил непостижимый для того времени результат – коэффициент сопротивления (Cd) равный 0,26. И сегодня Cd равный 0,26 годится только для 10-го результата. Вот 12 самых аэродинамических транспортных средств, которые вы можете купить прямо сейчас:

12. Audi A6: 2011 (Cd 0.26)

Вы можете утверждать, что A6 ничуть не отличается от других Audi. Ан нет! Именно у седана A6 лучший коэффициент лобового сопротивления 0,26. Даже у A7 Sportback хуже. В R8 потоки воздуха организуют дополнительную прижимную силу, и Cd далек от значения 0,26

11. BMW i8: 2014 (Cd 0.26)

С нуля до 100 км/ч i8 разгоняется менее чем за 4,5 секунды. Он легкий, с низкой посадкой – несомненно, автомобиль для водителя. Но кроме того, он гибрид, и расход топлива для него – критически важное значение. Отличная аэродинамика – необходимая составляющая для достижения вышеуказанных целей. Для воздуха на кузове и днище организованы специальные протоки, щели и бороздки. Круть!

10. Mazda3 Sedan: 2012 (Cd 0.26)

Главный трюк маленькой Mazda – активные жалюзи решетки, установленные в переднем бампере. Они автоматически закрываются, когда двигатель не требует охлаждения, и отправляют воздушные потоки вдоль кузова. Система не уникальна, но чаще используется на очень крутых тачках. Так вот, на поле аэродинамики Mazda 3 играет с ними на равных.

9. Mercedes-Benz B-Class: 2012 (Cd 0.26)

Мы не ожидали, что в этом списке окажется минивэн. Но вот, пожалуйста, пухлый B-Class имеет прекрасный Cd. Инженеры Mercedes провели около 1100 часов в аэродинамической трубе за оптимизацией каждой поверхности и каждой линии B-Class, даровав ему удивительную способность разрезать воздух.

8. Nissan GT-R, 2011 (Cd 0.26)

Очень удивительный результат, учитывая, сколько прижимной силы нужно GT-R, чтобы оставаться в контакте с асфальтом. “Аэролезвия” по краям крыльев обеспечивают оптимальный воздушный поток вокруг шин и вдоль кузова, в то время как дизайн переднего бампера и заднего диффузора делает его еще более обтекаемым. Безусловно, самый быстрый автомобиль в этом списке.

7. Peugeot 508, 2011 (Cd 0.25)

Peugeot демонстрирует вполне обтекаемый силуэт и, как следствие, низкий Cd. Здесь нет никакой сверхъестественной магии – просто правильные формы (и гений инженеров).

6. Hyundai Sonata Hybrid, 2013 (Cd 0.25)

Гибридная версия семейного седана Hyundai довольно сильно отличается от своих стандартных братьев и сестер. Передние и задние бамперы имеют глубокие направляющие для воздуха, на боковинах добавили аэродинамические юбки и даже специально спроектированные 17-дюймовые диски, которые помогают уменьшить лобовое сопротивление. Все очень важно, когда основной целью определено: как можно дальше уехать на одном баке.

5. Toyota Prius, 2010 (Cd 0.25)

А вы думаете, почему все поколения Toyota Prius, начиная с 90-х годов, такие странные? Можно любить или ненавидеть этот дизайн, но нет никаких сомнений в его аэродинамической эффективности. В современном Prius кузов венчает тоненький спойлер, который вместе с другими элементами задка уменьшает турбулентные завихрения до минимума. Самый известный в мире гибрид также имеет особенно крошечные зазоры между панелями кузова и особенно точную подгонку остекления. Мелочей нет.

4. Mercedes-Benz S-Class, 2014 (Cd 0.24)

S-Class всегда в авангарде инноваций, так что не удивительно, что флагман Mercedes-Benz один из самых аэродинамически совершенных автомобилей в мире. Совершенствуя аэродинамику, инженеры гнались за снижением шума. Великолепный, выверенный кузов плюс автоматическое опускание подвески на скоростях свыше 120 км/ч.

3. Tesla Model S: 2012 (Cd 0.24)

Полностью электрическая Tesla напичкана новыми технологиями. Это относится и к аэродинамике. У нее “активные” дверные ручки, которые прячутся в кузов при движении и тем самым не создают лишнего сопротивления набегающему потоку воздуха. Даже когда в крыше открыт панорамный люк, перед ним выставляется маленький экран, чтобы не только минимизировать звуковое давление в салоне, но и оптимизировать поток воздуха.

2. Mercedes-Benz CLA: 2013 (Cd 0.22)

CLA является самым убедительным доказательством того, что автомобиль может быть визуально привлекательным и очень обтекаемым одновременно. На CLA установлены специально спрофилированные по воздушному потоку передние стойки и боковые зеркала, улучшена аэродинамика дисков колес, и выштамповки на кузове специально выправляют воздушные потоки. Даже глушитель был разработан с учетом воздушных потоков. И так в каждой детали.

1. Volkswagen XL1: 2013 (Cd 0.19)

А вот эта модель не приемлет компромиссов – она была построена не в угоду консерваторам-покупателям, а согласно последним достижениям аэродинамики. XL1 мало похож на автомобиль, и то, что его пустили в серию (если можно назвать серией план на изготовление 250 штук), можно считать чудом. Здесь кузов сильно сужается к задку, чтобы имитировать обтекаемую форму дельфина. Задние колеса закрыты аэродинамическими щитами, а вместо больших боковых зеркал заднего вида стоят крохотные камеры. Все воздухозаборники могут закрываться, и шины почти такие же тощие, как у горного велосипеда. Все это помогает XL1 показать впечатляюще низкий коэффициент аэродинамического сопротивления 0,19. У нас есть победитель!

Источник: topgearrussia.ru

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Подобається контент? Підтримай Autogeek на Patreon!

Аэродинамическое сопротивление плохо обтекаемых тел Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЛОХО ОБТЕКАЕМЫХ ТЕЛ

Е. В. Королев, к.т.н. доцент кафедры «Тракторы и автомобили» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»;

Р. Р. Жамалов, аспирант кафедры «Тракторы и автомобили» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»

Аннотация. Проанализированы составляющие полного аэродинамического сопротивления автомобиля. Уточнены величины этих составляющих. Представлены значения коэффициентов лобового сопротивления воздуха для различных геометрических тел. Проведен анализ аэродинамического сопротивления плохо обтекаемых тел.

Ключевые слова: коэффициент лобового сопротивления воздуха, плохо обтекаемые тела, сопротивление формы, индуктивное сопротивление, профильное сопротивление, сопротивление поверхностного трения, сопротивление внутренних потоков, интерференционное сопротивление.

Величина аэродинамического сопротивления современного легкового автомобиля постоянно уменьшается, практически приближаясь к значениям для хорошо обтекаемых тел, например, летательных аппаратов. Тем не менее, легковые автомобили нужно отнести к плохо обтекаемым телам, так как основную долю их аэродинамического сопротивления составляет не сопротивление трения, а сопротивление давления.

О величине аэродинамического сопротивления обычно имеют представление по безразмерному коэффициенту сопротивления воздуха обтекающего данное тело —

Сх. Аэродинамическое сопротивление автомобиля пропорционально величине коэффициента Сх, площади наибольшего поперечного сечения и квадрату скорости.

В городских условиях собственно на движение автомобиля расходуется 12 % мощности двигателя (3,2 % на сопротивление воздуха, 2,4 % на сопротивление дороги, 6,4 % на сопротивление разгону). Таким образом, потери составляют 88 % (42 % — система охлаждения, 22 % — отработавшие газы, 13 % — потери на трение в двигателе, 9 % -потери в трансмиссии, 2 % — привод вспомогательного оборудования).

Если сопротивление воздуха растет с квадратом скорости, то затраты мощности двигателя являются функцией куба скорости.

Если величина коэффициента Сх равна примерно

0,4, то при скорости 11,1 м/с (40 км/ч) затраты на преодоление сопротивления воздуха составляют 0,5 — 0,7 кВт (0,7

— 0,9 л.с), при скорости 22,2 м/с (80 км/ч) — 3,7-5,2 кВт (5 -7 л.с), 33,3 м/с (120 км/ч) — 13,3-17,8 кВт (18-24 л.с), 44,4 м/с (160 км/ч) — 31,8-42,2 кВт (43 — 57 л.с).

Для легковых автомобилей 20-х годов прошлого столетия средняя величина Сх составляла примерно 0,8, для 70 — 80-х годов — 0,46. Позднее, до конца столетия, величина коэффициента Сх, по анализу авторов статьи, ежегодно уменьшалась в среднем на величину 0,006.

В настоящее время для серийных автомобилей величина коэффициента Сх равна 0,30 и не является редкостью.

Известно, что снижение величины коэффициента Сх на 10 % снижает расход топлива на 3-5%.

Представление о величинах действующих сил давления на автомобиль можно составить по следующим фактам: при скорости 28 м/с на лобовое стекло автобуса или грузового автомобиля действует давление 112 кгс При

скорости 40 м/с на заднее стекло или на крышку багажника легкового автомобиля действует выдавливающая сила примерно 40 кгс

Воздух оказывает сопротивление движению автомобиля ГАЗ-ЗПО на скорости 40 м/с (144 км/ч) с силою 990 Н. Подъемная сила, действующая на автомобиль, составляет 673 Н. На автомобиль ВАЗ-2115 при той же скорости действует сила сопротивления равная 643 Н и подъемная сила 287 Н.

Аэродинамическое сопротивление представляет сумму составляющих его сопротивлений — формы индуктивного, поверхностного (трения), интерференционного и внутренних потоков.

Сопротивление формы, вызываемое перепадом давления воздуха на поверхности кузова, составляет 50 -85 % от общего аэродинамического сопротивления.

Сопротивление поверхностного трения вызывается силами вязкости пограничного слоя, определяющих потери скорости потока. В ламинарном пограничном слое отсутствует взаимное проникновение различных слоев воздуха. Турбулентный, где он есть, более толстый и обладает большим сопротивлением. Поверхностное трение является функцией площади поверхности автомобиля, ее шероховатости. Сопротивление трения воздуха о поверхность кузова составляет 3-10 %. Оно зависит, прежде всего, от площади поверхности кузова и качества его покрытия.

Сопротивление внутренних потоков выражается в виде потерь энергии внутреннего потока. Существует связь между сопротивлениями формы и сопротивлением внутренних потоков, выражающихся в изменении линий тока. Для снижения этого сопротивления следует уменьшать площадь отверстий для входа воздушного потока в моторное отделение (при переднем расположении двигателя) и плавно изменять направление движения внутренних

потоков, что затруднительно из-за компоновочных требований. Внутреннее сопротивление, возникающее при прохождении воздуха через системы двигателя, отопления и вентиляции кузова, составляет 10-20 %. С течением времени при уменьшении величины коэффициента Сх доля внутреннего сопротивление должна возрасти в силу того, что система охлаждения требует постоянного объема воздуха, т.е. сила сопротивление внутренних потоков практически остается постоянной, но, доля увеличивается.

Под профильным сопротивлением понимают аэродинамическое сопротивление бесконечно широкого геометрического тела (например, автомобиля), т. е. оно не зависит от его ширины и является постоянной величиной для данной формы, профиля. Модель легкового автомобиля бесконечной ширины — вещь абстрактная. Величина профильного сопр0Хивления определяет минимально возможное аэродинамическое сопротивление при конкретной постоянной геометрии формы профильного сечения модели. Величина профильного сопротивления составляет 85 % от общего аэродинамического сопротивления.

Возникновение индуктивного сопротивления у легкового автомобиля объясняют аналогией его с крылом конечного размаха. Из-за разности давлений на поверхности легкового автомобиля и под ним образуется вихри, сбегающие с задних кромок кузова. Эти вихри индуцируют вертикальные скорости потоков. Индуцированные скорости вызывают появление скоса воздушного потока у модели, следовательно, и составляющей подъемной силы — индуктивного сопротивления. Величина индуктивного сопротивления состав. ляет 7-10 % от общего аэродинамического сопротивления.

Использование известной теории индуктивного сопротивления применительно к легковому автомобилю, как показывает практика, неприемлемо. Вызывается это рядом

причин. Величина профильного сопротивления легкового автомобиля значительно выше индуктивного сопротивления. Влияние сбегающих вихрей для легкового автомобиля, имеющего малое соотношение ширины кузова к его длине, на эффект взаимодействия их с основными воздушными потоками имеет большее значение, чем, например, для крыла самолета.

Соотношения габаритных размеров в продольном сечении крыла и легкового автомобиля различны. Влияние близости земли также воздействует на вихреобразование в задней части автомобиля, на распределение индуцируемых скоростей по его ширине.

Интерференционное сопротивление (15-17 %) обусловлено наличием различных выступающих деталей на поверхности кузова — дверных ручек, рычагов стеклоочистителей, антенн, наружных зеркал, номерных знаков и т.п. Возмущения, вносимые этими деталями, взаимодействуют с основным воздушным потоком. Взаимодействие приводит к возрастанию сопротивления на величину, которая может значительно превышать силу сопротивления этих элементов в отдельности.

Снижению интерференционного сопротивления способствуют различные мероприятия — тщательная аэродинамическая проработка формы наружного зеркала, которое становится частью кузова; расположение рычагов стеклоочистителей в нерабочем положении под заднюю часть капота; удаление водосточных желобов; установка стекол заподлицо с поверхностью кузова с клеевым креплением и т. д. Выступающими частями являются также элементы подвески, корпуса силовых агрегатов, лонжероны кузова. Сопротивление выступающих частей днища составляет порядка 10 %.

Для плохообтекаемых тел в сопротивление формы входит донное сопротивление, вызванное наличием спут-

ного следа. Донное сопротивление возникает в результате отрицательных давлений в спутной струе, интегрированных по донной площади. Близость земли способствует увеличению донного сопротивления в отличие от индуктивного сопротивления, которое уменьшается.

Скорость воздушного потока вблизи модели выше, а за автомобилем в спутном следе — меньше. Эффект подъемной силы наиболее сильно проявляется при малых скоростях воздушного потока. Это подтверждается экспериментальным путем — весовая вертикальная нагрузка на задней части модели автомобиля выше, чем на передней. И она более чувствительна к изменениям геометрии формы кузова.

Донное сопротивление по различным источникам составляет порядка 10 %. Малый объем знаний о составляющих аэродинамического сопротивления препятствует появлению новых расчетных методов, необходимых на стадии проектирования автомобилей. Особенно это относится к донному сопротивлению, его влиянию на индуктивное и профильное сопротивления.

Представленные выше численные значения составляющих полного аэродинамического сопротивления взяты из различных научно-технических публикаций. В них не указаны методы, способы определения этих численных значений. Исключением являются профильное и индуктивное сопротивления, определенные авторами статьи методом последовательных приближений.

Предполагаем, что для некоторых составляющих аэродинамического сопротивления величины определялись анализом аэродинамических сопротивлений известных простейших геометрических тел — пластин, шара, цилиндров, параллелепипедов и др.

Проведем и мы анализ аэродинамических показателей различных геометрических тел. В табл. 1 представлены

результаты исследований в аэродинамической трубе различных тел в свободном потоке, т.е. без экрана, имитирующего земную поверхность. В табл. 2 представлены результаты исследований в аэродинамической трубе различных тел в присутствии экрана, имитирующего земную поверхность.

Наибольшим сопротивлением обладает плоская пластина. У пластины, ориентированной перпендикулярно к воздушному потоку, наблюдается разброс значения коэффициента воздушного сопротивления Сх от 1,15 до 1,25. Вероятно, это объяснимо разницей в соотношении геометрических размеров. В этом случае величину сопротивления определяет сопротивление давления — спереди повышенное, за пластиной пониженное. В воздушном потоке за пластиной коэффициент давления Ср = — 1,2. За круглым диском коэффициент Ср = — 0,36. Коэффициент давления определяется разностью между давлением на поверхности тела и статическим давлением в окружающем потоке, отнесенной к динамическому давлению невозмущенного потока. У плоской пластины более высокое донное сопротивление, что подтверждает величина коэффициента давления. Пластина, установленная вдоль воздушного потока, имеет коэффициент сопротивления, равный коэффициенту Сх для объемных тел вращения — эллипсоиду, капле. Следовательно, и для плоской пластины, расположенной вдоль воздушного потока и для хорошо обтекаемых тел, величину аэродинамического сопротивления определяет сопротивление поверхностного трения. Установка перед круглой пластиной обтекателей в форме полусферы или различных конусов дает снижение Сх до 0,34. Таким образом, можно предположить, что для круглой пластины, установленной перпендикулярно к воздушному потоку, величина донного сопротивления составляет 29 % от общего.

Для обтекаемого тела вращения в свободном потоке донное сопротивление составляет 15-30 %, что значительно выше значений этого сопротивления, указанных в печати для легкового автомобиля.

Еще большую величину (80 %) имеет донное сопротивление параллелепипеда, помещенного в свободный воздушный поток. Отличие в значениях донного сопротивления от величины для автомобиля объяснимо большей величиной площади донного среза у тела вращения, а тем более у параллелепипеда. Площадь донного среза у легкового автомобиля не превышает половины площади его наибольшего сечения.

Для объемных прямоугольных тел без обтекателей величина коэффициента Сх равна примерно единице (0,902), что по отношению к пластине является меньшей величиной. И это несмотря на дополнительные сопротивления — сопротивление поверхностного трения и кромочное сопротивление. Под кромочным сопротивлением понимается сопротивление, вызванное наличием острых граней у тела, резким переходом от одной грани к другой. Форма параллелепипеда соответствует форме автобуса, минивэна. Установка вблизи опорной поверхности практически не изменяет величину аэродинамического сопротивления. Также не приносит заметных изменений установка на параллелепипед колес. Этим подтверждается тот факт, что изменение величины дорожного просвета не влияет на величину аэродинамического сопротивления. Величина подъемной силы в большей степени зависит от этого параметра. Известно, что по мере приближения параллелепипеда к опорной поверхности критическая точка перемещается от центра передней плоскости к нижней ее кромке, что приводит к отличию обтекания верхней и нижней поверхностей и, как следствие этого, появлению подъемной силы. Также экспериментально определено отсутствие

присоединения воздушного потока, оторвавшегося с передних кромок параллелепипеда, пока его длина не превышает 1.4 длины передней поверхности. Величину аэродинамического сопротивления для подобных тел в основном определяет донное давление.

Цилиндр с осью, ориентированной вдоль потока, имеет сопротивление примерно на 25 % большее, чем цилиндр с осью, перпендикулярной набегающему воздушному потоку. Это объяснимо большим давлением на плоскую переднюю часть цилиндра и большим объемом спутного следа.

Из анализа данных табл. 2 определяется существенное влияние формы передней части объемного тела на величину аэродинамического сопротивления. Если за отправную точку брать сопротивление параллелепипеда, то с изменением геометрии передней части, возможно, уменьшение коэффициента лобового сопротивления воздуха примерно вдвое. Еще на четверть возможно уменьшение коэффициента Сх изменением задней части.

Установка на модели колес увеличивает сопротивление, но незначительно. Предполагается, что вращение колес, возможно, это изменит.

Аэродинамическое сопротивление параллелепипедов зависит от соотношений его геометрических параметров — длины, высоты и ширины. Зависимость величины коэффициента Сх от этих соотношений была экспериментально определена Р. Бартом (рис. 1 и 2).

Величина коэффициента удлинения X для легковых автомобилей изменяется от 2,2 до 3,5. При этих значениях X величина коэффициента Сх минимальна и ее можно считать постоянной (рис. 1).

Величина коэффициента ширины В для реальных автомобилей составляет 1-1,5. На этом участке (рис.2) величина коэффициента Сх изменяется менее чем на 4 % и

это дает основание для практических расчетов принимать ее постоянной для автомобиля.

Интерес вызывает распределение набегающего на автомобиль воздушного потока. Это распределение зависит от формы передней части, местоположения застойной линии и величины дорожного просвета. Для легкового автомобиля воздушный поток распределяется следующим образом:

— 30-35 % верхний поток;

— 50 % боковые потоки;

— 5-10 % нижний поток, под днищем;

Перераспределение воздушных потоков, обтекаю-

щи автомобиль, влияет на смену режимов обтекания в его задней части и это следует учитывать при расчете аэродинамических характеристик.

Проведенный анализ составляющих аэродинамического сопротивления показывает, что для рассмотренных геометрических тел сопротивление поверхностного трения составляет 20 %, т. е. вдвое превышает указанную величину, приводимую в публикациях.фи- Л*М ИМ 24» (111 2Лм № и*)

X = 1:И — коэффициент удлинения, где 1 — длина, И -высота. в = Ь:И — коэффициент ширины, где Ь ширина, ё -диаметр.

Значения коэффициента лобового сопротивления воздуха для различных геометрических тел в присутствии экрана

Описание объекта Форма объекта Коэффициент аэродинамического СОПрО! 1111-ления (1,

1 2 3 1,19

Пластина полукруглом, нерпсндину ЛЯрЛО (\ потоку /»V1

Параллелепи- пед □ — ш □ «,«7У; 0,902; 1,00 ВДУЙ (1/11-2-5) (>,N82

1 (иратнелсии-ИСД * (аДННМ обтекателем Г1-Г

Параялелеии-пед с чади им обтекателем □-□>в 0,765

1 Гара шелепи-под с передним обтекателем В- (Г □□ 0,361

Параллелепипед е передним и задним обтекателями 0,255

ЬК1

Параллелепипед с передним ккп_ ш 0,075

и задним обтекателями

X = 1:И — коэффициент удлинения, где 1 — длина, И -высота. в = Ь:И — коэффициент ширины, где Ь ширина, ё -диаметр.

Литература

1.Барт, Р. Влияние бокового ветра на аэродинамические силы, действующие на модели автомобилей и подобные им тела.// Аэродинамика автомобиля. — М.: Машиностроение, 1984.- С. 25-55.

2. Бирман. Течение вблизи плохо обтекаемых тел. применяемые к аэродинамике автомашины. // Труды общества инженеров-механиков США. Теоретические основы инженерных расчетов. — 1980. — Т. 102. № 3 — С. 85 — 87.

3. Зймелед, I . В, Теория автомобиля. — М.: военное издательство министерства обороны Союза ССР, 1957.

4. Келли, К. В, Аэродинамика для конструктора кузова автомобиля.//Аэродинамика автомобиля. М.: Машиностроение. ЮХ-4.

5. Королев, В. В. Параметрические аэродинамические исследования масштабных моделей легковых автомобилей. Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию победы в Великой Отечественной войне — г. Княгинино: НГИЭИ, 2010.-220 с.

6. Королев, Е. В. Оценка и прогнозирование аэродинамических качеств легковых автомобилей на основе испытаний их масштабных моделей в аэродинамических трубах. Дисс… канд. техн. наук. -Горький, 1988.- 176 с.

7. Людвигсен, К. Е. Исторический обзор исследований по аэродинамике автомобиля. //Аэродинамика автомобиля. М.:Машиностроение,1984.

8. Михайловский, II. В. Аэродинамика автомобиля. -М.: Машиностроение, 1973. — 224 с.

9. Павловский, Я. Автомобильные кузова. М.: Машиностроение, 1977.

AERODYNAMIC RESISTANCE OF BADLY STREAMLINE BODIES

E. V. Korolev, the candidate of technical sciences, the professor of the chair «Tr actors and cars» the Nizhniy Novgorod state engineering-economic institute;

R. R. Zhamalov, the post-graduate student of the chair «Tractors and cars» thh Nizhhiy Novgorod state engineering-economic institute

Annotation. Components of full aerodynamic resistance of the car are analysed. Sizes of these components are specified. Values of factors of frontal resistance of air for various geometrical bodies are presented. Is* lead the analysis of aerodynamic resistance badly flowed round bodies.

The keywords. Factor of frontal resistance of air, badly streamline bodies, resistance of the form, inductive resistance, profile resistance, resistance of superficial friction, resistance of internal streams, interferented resistance.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОШНИКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОСЕВНЫХ АГРЕГАТОВ

В. В. Косолапое, преподаватель кафедры «Механика» ГОУ ВПО НГИЭИ;

Е. В. Косолапова, преподаватель кафедры «Технология швейных изделий» ГОУ ВПО НГИЭИ

Аннотация. В общем комплексе технологических операций посеву и посадке принадлежит определяющая роль. От качества высева зависит дружность всходов, облегчение последующих операций, урожайность и, конечно же, качество конечного продукта. На сегодняшний день на

Зачем нам «хвостатые» автомобили? / Хабр

В последнее время все чаще можно встретить концепты с активной аэродинамикой. На реальных автомобилях используют активные спойлеры, и антикрыло с изменяемым углом атаки. Все разработки, реализованные в «металле» настоящих автомобилей, используются для улучшения управляемости, и прижимной силы.

Экономию топлива за счет активного изменения формы машины пока можно встретить только на концептах вроде Renault EOLAB, и Mersedes Benz IAA.

Развитие «активной аэродинамики», впрочем, не ограничивается легковыми автомобилями.

Например, устройство Trailer Tail («хвост» полуприцепа) фирмы ATDynamics (США) уже используют более 12 тысяч автопоездов.

Фактически это набор обтекателей для установки на заднем борту стандартного полуприцепа. Его монтаж в условиях АТП занимает не более часа для любого прицепа. На стоянке или перед погрузкой-разгрузкой груза «хвост» складывается за несколько минут без использования какоголибо инструмента, и фиксируется. При наезде сзади на полуприцеп панели «хвоста» легко деформируются, а затем также легко восстанавливают форму, так как изготовлены из композита с о спец. свойствами.

Иной подход к решению проблемы срыва потока и турбулентности сзади полуприцепа применили в фирме ATS (Aerodynamic Trailer Systems, USA).

Они использовали надувную конструкцию «хвоста» — спойлер SmartTrail (имеющий электронное управление), который автоматически разворачивается или складывается во время движения автопоезда.

Устройство состоит из:

  • Надувного спойлера, стеганные лепестки которого выполнены из очень гибкого термопластичного композита, и верхнего полимерного покрытия. Такая конструкция гарантирует герметичность и хорошую аэродинамику, а также легкость очистки и сопротивление налипанию снега (и образования ледяной корки).
  • Два воздушных насоса (один для наддува «хвоста», а другой для откачки воздуха). Работают насосы автоматически в зависимости от скорости автопоезда.
  • Система управления (бортовой микрокомпьютер) с GPS. Функции данной системы – регулирование работы «хвоста» в зависимости от скорости движения и полное сворачивание для открывания дверей полуприцепа. Система учитывает так же высоту над уровнем моря, температуру окружающего воздуха, скорость, и направление ветра.

Масса всего устройства составляет 59 кг. ширина 500… 610 мм.

Преимущества от спойлера SmartTrail такие:

  • 4…7% экономии топлива;
  • Автоматически сжимается при движении задним ходом, не влияя на длину автопоезда в стесненных условиях парковки;
  • Не требует постоянного технического обслуживания, так как отсутствуют движущиеся механические части, подверженные воздействию дождя, снега и льда.

Помимо «хвостов» в Грузовой и Автобусной технике часто применяются спойлеры, и различные накладки с основной целью – экономия топлива. Все-таки при огромных объемах перевозок «зализанный» кирпич даже при нескольких процентах экономии приносит ощутимую финансовую выгоду.

У легковых автомобилей тема «активности» сейчас только набирает обороты. Очень интересен тут пример Mersedes Benz IAA.

Про «активные» колпаки колес многие наверно слышали раньше (даже был патент на такую конструкцию при СССР, но там была простейшая конструкция, в основном для лучшего охлаждения тормозов). Другие элементы тут уже имеют более современную «историю». Концепт IAA имеет два режима состояния автомобиля: «дизайн-режим» и «аэродинамический режим». Второй режим позволял снижать коэффициент лобового сопротивления (Сх) от 0.25 до 0.19. При движении после достижения 80 км/ч предусмотрен автоматический переход в аэродинамический режим.

Хвост в аэро-режиме выдвигается на 390 мм, и состоит из восьми специальных щитков.

На сегодняшний день предпринимаются попытки аналогичной доработки автомобилей своими руками. Например – Дарен Косгороув (Darin Cosgrove), провел простейший эксперимент на своем Pontiac Firefly. Он приделал к нему своеобразный хвост, по слухам сделанный в основном из скотча и картона, длинной в 137 см.

Результат «тюнинга» был хорошим – Сх упал с 0.34 до 0.23, а расход на скорости 90 км/ч упал на 15%. Для доказательства таких цифр экспериментатор проехал три отрезка по схеме А-В-А (с хвостом, без него и снова с ним). Тест совпал с расчетом, с учетом погрешности на температуру и ветер на этих отрезках, таким образом было доказано, что наличие удлиненной задней части может повысить аэродинамику. К слову похожие исследования проводились еще в 50-х, но там из-за плохой аэродинамики передней части автомобиля эффект не всегда был большим.

Дальше на сайте были и другие «самоделки» с большим потенциалом, но сомнительной практичностью. «Хвосты» для пикапов, и других машин.

Был подобный «хвостатый» тюнинг и у концептов СССР!

Газ-А-Аэро (1934 г)

Этот автомобиль бывший ГАЗ-А, переделанный Алексеем Никитиным с максимально возможным приближением к идеальной форме – капле жидкости. Результат его работы был впечатляющим – коэффициент лобового сопротивления(Сх) снизился в 2 раза, в сравнении с оригинальным ГАЗ А. Максимальная скорость так же выросла до 106 км/ч.

Далее были аэродинамические «ракеты» на базе «Победы».

ГАЗ-СГ1

Авиатор Алексей Смолин создал в 50-х на базе ГАЗ М20 «Победа» рекордную машину. Крыша была занижена, а спереди и сзади появились обтекатели из дюраля. Колеса получили щитки, а «хвост» был вытянут в конус. Кроме того, был доработан мотор, а днище закрыто гладким поддоном. Машина могла развивать уже 190 км/ч!

Далее был уже максимально безумный проект Газ Торпедо. Тут уже идея каплеобразности была доведена до максимума.

В наше время частичным примером возрождения увлечений обтекаемыми машинами можно считать «Биодизайн» 90-х, и некоторые современные аналоги специфических концептов.

В общем идея хвоста уже довольно «бородатая», и возможно скоро снова переживет ренессанс. Все-таки, современные тенденции к увеличению продаж кроссоверов и микрокаров просто не оставляют выбора в сфере улучшения аэродинамики, ведь важный элемент, определяющий аэродинамику автомобиля – задняя часть кузова. Тут счет идет не на сотые, а десятые доли Сх.

Увлечение хетчбеками и лифтбеками немного улучшило ситуацию, но в плане максимального использования пространства лучше формы универсала нет, но именно эта форма значительно хуже в аэродинамическом смысле. За машиной при таком форм-факторе образуется большая зона разряжения, увеличивающая сопротивление движению. Так же в зону турбулентности засасывается много грязи, загрязняющей заднее стекло.

«Хвост» на универсале вполне может решить эти проблемы, и принести дополнительную пользу.

Дело в том, что в России, и тех же США – Канаде много длинных прямых участков дорог за 200-400 км, где установка «хвоста» скорее всего не будет проблемой для остальных участников движения. Таким образом пристроив к машине этот аэродинамический элемент перед дальней долгой дорогой можно было бы неплохо экономить топливо(энергию). Если учесть опыт грузовых аэродинамических элементов, то подобные конструкции вполне могли бы быть частично надувными (чтобы занимать минимум пространства в сложенном состоянии).

Учитывая, что наибольший эффект будет достигнут с помощью хвоста, по длине большей длины самого автомобиля, то как вариант решения проблемы логично будет использовать дополнительную точку опоры для хвоста (прицеп), а раскладывание «хвоста» вполне может быть телескопическим.

Тут даже есть оригинальные примеры…

Электромобиль с изменяемой площадью солнечной панели от Муханова Александра Леонидовича (Номер патента 2053142).

Солнечная панель в процессе движения удлиняется по принципу телескопической раскладушки. На поворотах и некоторых режимах движения длина минимальная, в движении на трассе и длительных стоянках — длина максимальная.

Так как это устройство будет нужно только для улучшения аэродинамики, то амортизация вполне может быть электронно-управляемая.

В условиях города при сложенном состоянии хвоста он будет занимать столько же места, как и обычный прицеп, а при дальнейших доработках может и меньше.

Пример — концепт Dock+Go с несколькими версиями модулей-прицепов.

Разумеется, при массовом использовании подобных конструкций возникнут вопросы законодательного характера. Максимальную длину «хвоста» на автомобилях различного класса надо будет ограничивать, чтобы обгон таких машин не был проблемой, но скорее всего при «активном» изменении длины в движении это будет касаться лишь отдельных участков дороги, и определенных дорожных условий в процессе передвижения.

Пассивная безопасность от такого устройства так же выиграет, так как при наезде сзади при выдвинутом «хвосте» зона смятия будет в разы больше (как правило инерцию удара сзади, в отличии от удара спереди, равноценно уменьшить практически невозможно).

Обзор сзади же вполне может заменить хорошая камера заднего вида (что будет гораздо надежнее и лучше огромного стекла, которое нужно прогревать, и протирать-мыть дворником). Даже возможный недостаток в виде повышенной парусности можно частично нивелировать за счет сопротивления поддерживающих колес «хвоста», так как без них разворачивающий момент будет серьезной проблемой при боковом ветре.

P.S. – Думаю что с временем подобные конструкции перейдут из разряда «самоделок» в вполне стандартный элемент тюнинга (как это было в свое время с спойлерами, антикрыльями и обвесами), а пока от автопроизводителей есть только патенты.

Так в США зарегистрирован патент от Toyota на странную конструкцию телескопического устройства для повышения аэродинамической эффективности автомобиля.

Патент был впервые подан в TEMA, подразделением исследований и разработок Toyota в Северной Америке, еще в 2016 году, но был опубликован только в 2018! Он описывает сплющенный телескопический механизм уменьшения сопротивления воздуха, который уменьшил бы аэродинамическое сопротивление воздуху.

Технологии недели: почему задняя часть машины важнее для аэродинамики, чем передняя.

Во Франкфурте открылся автосалон IAA, и сразу кучу интересных премьер. Особенно интересным выглядит Mercedes IAA.

Название концепта кокетливо совпадает с названием выставки, но расшировывается иначе. Выставка — это Internationale Automobil-Ausstellung («международная автовыставка»), а машина — это Intelligent Aerodynamic Automobile (автомобиль с умной аэродинамикой)

Другими словами, концепт на этот раз показывает нам достижения немцев на аэродинамическом поприще. Чем так хорош Mercedes IAA? А вот давайте сравним с предыдущим концептом из Штутгарта, который был посвящен автопилотным технологиям. Там с аэродинамикой не заморачивались.

И что же мы видим? Передняя часть более-менее такая же, а вот задняя кардинально различается.

Ну для начала. Аэродинамическое сопротивление увеличивается квадратично скорости. То есть на скорости 400 км/ч сопротивление не в 4, а в 16 раз больше, чем при 100 км/ч. Соответственно дико растёт расход топлива, а это в наше время самое важное.
Лобовое сопротивление измеряют в условных единицах. Коэффициент лобового сопротивления Cx цилиндра приняли равным 1.0. Самое аэродинамически совершенное тело — капля, у неё Сх=0.05. У обычного автомобиля Сх=0.3, примерно. У Mercedes G-класса Сх=0.54.
Падающая жидкость принимает форму капли. То есть тупой перед и острый зад. Именно такая форма должна быть у обтекаемого тела. Если мы посмотрим на фюзеляж самолета, то увидим, что как раз так всё и есть. Тупой перед, острый зад.

Однако современные автомобили, даже суперкары, стремятся к противоположной форме с острым передом и вертикальным задком. Причина простая: так модно.

Инженеры знают, как сделать обтекаемый автомобиль. То есть быстрый и экономичный. Но маркетологи знают, что такой автомобиль не купят. Поэтому вот так вот и происходит. Для сравнения, когда-то мода была другой. Возьмём тот же Корвет, только несколькими полколениями старше:

Божечки-кошечки, что я вижу?! Да это же и есть форма капли — тупой перед, длинный острый зад. Да-да, автомобили полувековой давности имеют более обтекаемую форму кузова. Современные инженеры выигрывают только благодаря всяким ухищрениям типа плоского днища. А можно ли в наши дни сделать автомобиль в форме капли? Да, можно.

Только его никто не купит. Спросите у создателей Aptera 2e — они сделали автомобиль с Сх=0,11 и разорились. Я про это писал. Или вот ещё, VW XL1. Вы будете на таком ездить?

Volkswagen сделал машину с Сх=0,19. И даже пустил её в серию. Ну как серию… 250 штук. Понятно, что абсолютно убыточный проект, но немцы могут себе позволить такие рекламные игрушки.

Наконец, переходим к нашему пациенту. В чём гениальность решений Mercedes IAA? Снова лирическое отступление — гениальность изобретателя ремней безопасности Нильса Болина из Volvo была в том, что он сделал ремни удобными. До этого были какие-то дурацкие идеи типа обвязать себя ремнём и присегнуться к машине карабином. Лётчики на такое готовы, а вот обычные люди — нет. Ремнём Volvo было удобно пользоваться обычным людям, поэтому он пошёл в серию и спас миллионы жизней. Концепт Mercedes имеет Сх=0,19. Но выглядит куда приличнее, чем Volkswagen — именно в этом и есть его преимущество. Как удалось этого добиться?

Во-первых, нормальная решетка радиатора. На стоянке выглядит нормально, а на скорости там закроются жалюзи и сопротивление снизится.

Во-вторых, открытая задняя арка. Арки закрывают, потому что вращающиеся колеса со спицами создают сильное сопротивление. А сплошными их делать нельзя, потому что должно быть охлаждение тормозов. Здесь же на стоянке колеса выглядят прилично, а на скорости меняют свою форму (!) и аэродинамика улучшается.

И главное — задняя часть. На стоянке выглядит привычно, а после 80 км/ч из зада Мерседеса выезжает 40-сантиметровый хвост!

Плюс еще несколько активных аэродинамических элементов. В итоге машина на стоянке выглядит красиво (так и называется — design mode), а на ходу — обтекаемая. В «дизайнерском режиме» Сх=0,25, на ходу Сх=0,19. Ну гениально же?

Запомните мои слова — через 10 лет большинство автомобилей будут иметь активную аэродинамику.

PS. И чтобы ещё раз подчеркнуть важность задней части. У меня всё-таки автомобильный блог, правильно?

Tags: chevrolet, mercedes, volkswagen, volvo, будущее, технологии

Аэродинамика Ferrari SF90 Stradale | официальный сайт Ferrari АВИЛОН

Настоящим Я, в соответствии с требованиями Федерального закона от 27.07.2006 г. №152-ФЗ «О персональных данных» даю свое согласие лично, своей волей и в своем интересе на обработку (сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, распространение, передачу (включая трансграничную передачу), обезличивание, блокирование и уничтожение) моих персональных данных, в т.ч. с использованием средств автоматизации.

Согласие предоставляется в отношении следующих персональных данных: Фамилия, имя, отчество, Год, месяц, дата рождения; Пол; Контактные телефоны; Контактный адрес; Контактный email; адрес; Сведения о профессиональной деятельности; Модель приобретенного; обслуживаемого автомобиля; Название дилерского центра, где приобретен / обслуживался / ремонтировался а/м; Дата выдачи автомобиля при покупке / из сервиса; Государственный номерной знак автомобиля; VIN –номер автомобиля; Пробег автомобиля; Перечень работ, проведенных с автомобилем; Перечень замененных деталей.

Согласие предоставляется в целях определения потребностей в производственной мощности, мониторинга исполнения сервисными центрами гарантийной политики; ведения истории обращения в сервисные центры; проведения маркетинговых исследований в области продаж, сервиса и послепродажного обслуживания; для рекламных, исследовательских, информационных, а также иных целей.

Предоставляя свои персональные данные, я даю согласие на направление мне рекламной информации и участие в маркетинговых опросах.

Согласие предоставляется:

  • АО «Авилон АГ», адрес: 109316, г. Москва, Волгоградский пр., д.43, корп.3

Я выражаю согласие на передачу моих персональных данных:

  • АО «АкитА», адрес: 109316, г. Москва, просп. Волгоградский, д. 43, корп. 3

Согласие действует 75 лет и может быть отозвано в любой момент на основании письменного заявления.

Аэродинамические характеристики (Сх) Калины 2

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 15.3k. Опубликовано

Ни для кого не секрет, что чем быстрее машина может ехать — тем приятнее, или чем меньше шумов в салоне — тем комфортнее. А знаете ли вы что на скоростные качества (а также на расход топлива) автомобиля влияет кроме мощности двигателя еще и коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх)?

Что такое аэродинамическое сопротивление?

Дело в том, что при движении автомобиля спереди происходит сжатие встречного воздуха и тем самым, создается область с повышенным давлением воздуха. Из-за давления происходит переход потока воздуха в заднюю часть автомобиля, который скользит по контуру. Так как сзади воздух сходит с кузова автомобиля, там образуется область с низким давлением, куда постоянно происходит подсос воздуха от окружающего пространства. Наглядным примером такого образования является пыль, преобладающая в задней части машины.

Примечательно то, что чем дальше и позже получается срыв воздуха с кузова (чем длиннее кузов), тем меньше области пониженного давления.

Интересный факт: при езде двух автомобилей (в основном скоростных суперкаров) вплотную друг за другом происходит уменьшение области пониженного давления воздуха, и составляя одно единое целое, оба автомобиля получают меньшее лобовое сопротивление, и как следствие могут набрать скорость выше. Наглядно это можно наблюдать в играх Need For Speed и других.

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх)

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх) проверяется опытным путем в ходе испытаний.  Он представляет собой отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления этому движению.

Мы уже упомянули, что для уменьшения лобового сопротивления воздуха необходимо делать кузов обтекаемым и не препятствующим движению воздуха.  Помимо кузова на это могут влиять такие элементы, как дверные ручки, стеклоочистители, колпаки колес, выпирающие радиоантенны, мухобойники.

Старые автомобили имеют плохие показатели по аэродинамике, что нельзя сказать о современных. Тип кузова также оказывает влияние на коэффициент аэродинамического сопротивления.  Традиционно меньшее значение имеют автомобили в кузове седан.

Аэродинамика Калины второго поколения

Новый дизайн Калины получился  более дерзким, но существенных изменений в аэродинамику вложено не было.

Приведем сравнение коэффициента аэродинамического сопротивления Калины 2 с другими автомобилями.

Из таблицы видно, что у универсала коэффициент ниже, поэтому даже максимальная скорость у него выше чем у кузова хэтчбек. Также отметим, что эти значения не являются критичными и соответствуют современным требованиям общественности.

 

Уменьшаем аэродинамическое сопротивление

Мы показали, что такое аэродинамическое сопротивление, от чего он зависит, но не указали, как можно самому влиять на эту характеристику в лучшую или худшую сторону.

Помимо дверных ручек, противотуманных фар, радиоантенны и боковых зеркал есть следующие элементы автомобиля, влияющие на аэродинамику:

  • открытые окна ухудшают характеристики на 5%
  • доп. установленные грязезащитные фартуки колес на 3%
  • багажник на крыше на 10-12%
  • шины с широким профилем на 3%
  • открытый люк на крыше на 5%
  • выпирающие колпаки колес также ухудшают аэродинамику.

От грамотно сбалансированной аэродинамики зависят не только скорость и разгон, но и устойчивость автомобиля, плавность движения.

 

 

 

Mercedes-Benz E — Самые Ожидаемые Авто

Mercedes-Benz E

Как они это делают? Вот уже какое поколение подряд Mercedes E-class удивляет своей аэродинамикой. В 2002 году мир был поражен седаном в кузове W211, коэффициент лобового сопротивления которого равен 0,26 – это прекрасный результат. В 2009 году компания представила новое поколение, W212, которое, несмотря на кажущуюся угловатость, оказалось еще лучше по части аэродинамики – коэффициент Cx снизился до 0,25. Релиз о премьере очередного седана W 213 начинается со слов о «рекордно низком сопротивлении воздуха». Сколько бы вы думали? 0,23! Это не просто лучший результат среди седанов бизнес-класса. Это результат, которым еще недавно могли похвастать лишь специально заточенные в плане аэродинамики концепт-кары.

Новый E-class – это, конечно, не только аэродинамика. Речь, напомню, идет о самом настоящем из всех «Мерседесов». Основе модельного ряда. Да, S-class круче, а, скажем, A-class – доступнее. Но именно «Ешка» сделала машины с трехлучевой звездой на капоте легендой. Среднеразмерный седан, который отражает все лучшее, что достигнуто мировым автопромом на данный момент времени.

Итак, что нового? Дизайн? Да. Но тут не было вообще никакой интриги – E-class легко перепутать как со старшей «Эской», так и с младшей «Цэшкой». Лучшая аэродинамика? Да, но тоже ожидаемо. Отсутствие традиционной «глазастости»? Так четырех фар лишился еще предыдущий седан в ходе рестайлинга 2013 года.

Главное, конечно, скрыто от глаз. Во-первых, салон, который удачно сочетает инновационность и традиционную, классическую элегантность. Получилась эдакая палата римских аристократов, оснащенная плазменным телевизором. Правда, в базовых версиях экранов поменьше и даже приборы – классические, со стрелками, но смотрится это все равно замечательно.

Под капотом – безальтернативный ныне девятиступенчатый автомат. Для немецких таксистов, вероятно, будет и механика – но пока только две педали. Трансмиссия, по традиции, разработана собственно инженерами Mercedes, а не позаимствована на стороне. И, вероятно, эта коробка станет базовой для всех моделей в ближайшие лет 10.

Из названных новых моторов – двухлитровый дизель, который стал компактнее, легче и мощнее предыдущего агрегата. Расход топлива с ним – от 3,9 литров солярки на 100 км пути.  Двухлитровый, а также трехлитровый бензиновые турбированные двигатели остались без изменений. И это пока все, что известно. Слухи о рядных шестерках еще не подтвердились, но кто знает? Зато будит сверхэкономичная версия с подзаряжаемым гибридным приводом.

Главная фишка «Мерседесов» последних лет это, впрочем, не аэродинамика и не моторы, а всевозможные электронные помощники, готовые оставить водителя не у дел. И E-class по этой части утирает нос даже старшему седану S-class. Фактически, при хороших дорожных условиях на скорости аж до 210 км/ч Mercedes может самостоятельно разгоняться, тормозить и поворачивать – функция водителя сводится лишь к контролю за автоматикой. В России, впрочем, с нашими зимними дорогами без ручного вмешательства не обойтись.

Цены на E-Class в рублях уже объявлены – от 2 миллионов 880 тысяч. Спешите! Очевидно, что ослабление национальной валюты в скором времени заставит российских дилеров Mercedes-Benz переписать ценники в сторону повышения.

Транспортное средство (автомобиль)

Параметры производительности

Для проведения эффективных расчетов характеристик автомобилей необходимо разработать методы, учитывающие ряд параметров производительности. Мощность, выдаваемая двигателем, в конечном итоге передается на ведущие колеса в виде тяговой силы. Движению автомобиля по ровной дороге противодействуют сопротивление воздуха и качению. Когда тяговое усилие, сила, доступная при контакте ведущих колес с дорогой, больше, чем общее сопротивление на ровной дороге, избыточное тяговое усилие способствует ускорению, подъему на уклонах и тяговому усилию.
Расчет эквивалентного веса, эффективности трансмиссии, положения центра тяжести, устойчивости транспортного средства на уклоне и динамики транспортного средства, движущегося по неровной дороге, также одинаково важны для оценки характеристик транспортного средства. В этой главе обсуждаются и излагаются методы работы с этими темами.
31.1.

Транспортное средство

Сопротивление транспортного средства — это сила, которая сопротивляется движению и возникает из-за деформации колеса и земли (последняя незначительна для транспортных средств на обычной дороге) и аэродинамических эффектов воздушного потока над транспортным средством.Рассмотрено движение транспортного средства для прямолинейного положения, для простоты игнорируя влияние прохождения поворотов.
31.1.1.

Деформация колеса

Пневматическая шина особенно подходит для использования в дорожных транспортных средствах благодаря ее вкладу в повышение комфорта, отличным характеристикам сцепления и тому, что она не разрушает дорожное покрытие до такой степени, как более жесткое колесо. Однако нагрузка на транспортное средство и тяговое усилие не переносятся без деформации.В случае пневматической шины на твердом покрытии современной дороги деформация шины составляет 90-95 % сопротивления качению автомобиля. Под сопротивлением качению понимается сила сопротивления транспортного средства, за исключением силы, вызванной аэродинамическими эффектами. Потери на ветер и проскальзывание малы по сравнению с этим. Деформация протектора шины при прохождении через контактную зону приводит к гистерезисным потерям, которые проявляются в виде нагревания и повышения температуры шины.
Сопротивление качению из-за потерь на гистерезис из-за деформированной шины в первую очередь зависит от прогиба шины, вызванного нагрузкой, которую несет шина.Другими параметрами, влияющими на сопротивление качению пневматической шины на твердой поверхности, являются температура шины, давление в шине, скорость транспортного средства, толщина протектора, количество штабелей, состав резины и уровень передаваемого крутящего момента. Сопротивление качению увеличивается с ростом скорости автомобиля, если все остальные параметры поддерживаются постоянными. Однако на практике увеличение скорости автомобиля приводит к повышению температуры и давления в шинах. Конечным результатом для данной шины является почти постоянное сопротивление качению при изменении скорости автомобиля до тех пор, пока такая скорость не будет достигнута (рис.31.1) видно, что в протекторе вслед за зоной контакта образуется заметная стоячая волна. Сопротивление движению шины в этом состоянии очень быстро возрастает, а энергия, рассеиваемая при деформации, вызванной стоячей волной, способна за очень короткое время разрушить протектор. Поэтому обычно указывается безопасная максимальная скорость для конкретной шины, которая значительно ниже скорости, при которой возникает стоячая волна.

Рис. 31.1. Скорость автомобиля и сопротивление качению.
Поскольку существует прямая зависимость между нагрузкой на шину, прогибом и потерями на гистерезис, а также поскольку вес транспортного средства равен нагрузке на все колеса, сопротивление качению Rr выражается через безразмерный коэффициент качения а, как ,
Rr = aW.
Поскольку сопротивление качению нельзя считать постоянным во всем диапазоне скоростей транспортного средства, обычно добавляют еще один коэффициент b, такой, что
Rr = (a + b V)W, где V — скорость транспортного средства, а W это вес автомобиля.
Расчеты характеристик автомобиля обычно проводятся при полностью открытой дроссельной заслонке с высоким и довольно постоянным уровнем крутящего момента в нижнем диапазоне скоростей автомобиля, где важно сопротивление качению. Следовательно, используемые коэффициенты сопротивления качению должны соответствовать соответствующему уровню крутящего момента.
31.1.2.


Деформация грунта

Рассматриваются два случая, и оба касаются движения транспортного средства по поверхности, отличной от дороги с твердым покрытием.В первом случае грунт считается «упругим», так что колесо транспортного средства деформирует грунт, который затем возвращается в исходное состояние после проезда транспортного средства. Во втором случае «пластичным» считается грунт, на котором остается постоянная колея после проезда транспортного средства.
На рис. 31.2 изображен случай жесткого колеса на упругой поверхности. Земля перед движущимся колесом скапливается и течет спереди, под колесом и вокруг него к задней части, что приводит к потере энергии и сопротивлению качению.Усилие этого на колесе состоит в том, чтобы расположить равнодействующую F нормальных сил в некоторой точке A. Вертикальная составляющая равнодействующей силы должна равняться нагрузке W на колесо (из соображений равновесия), а горизонтальная составляющая представляет собой силу сопротивления качению. Съемка моментов вокруг центра колеса,



Рис. 31.2. Колесо на упругом грунте.
Если земля полностью пластична, энергетический баланс дает
Сопротивление качению = xpz
где x — ширина колеи,
p — нормальное давление между колесом и землей, а
z — глубина возраст утопления.
Чтобы оценить вышеприведенное выражение, необходимо знать нормальное давление (p), которое может быть связано с глубиной погружения (z) как,

Эти три параметра являются свойствами грунта. Это выражение было разработано для случая, когда плоская пластина проникает в пластиковый грунт, но оно также используется для случая колеса транспортного средства.
Используя соотношение, вес транспортного средства = p x расчетная площадь контакта под колесами, как p, так и z, и, следовательно, можно найти сопротивление качению, поскольку расчетная площадь контакта под колесом является функцией времени погружения, z.
Взаимосвязь между сопротивлением качению и весом транспортного средства является более сложной и требует детальных знаний о грунте или материале грунта в виде трех параметров n, kc и &e-
31.1.3.

Поток воздуха над автомобилем

Движущееся транспортное средство, вытесняя окружающий воздух, имеет результирующую силу сопротивления, называемую аэродинамическим сопротивлением (просто сопротивление воздуха), и действует на него. Обычно это сопротивление безразмерно выражается с использованием коэффициента аэродинамического сопротивления Cd-

, где p — плотность воздуха, обычно принимаемая за 1.23 кг/м3 и Vis скорость автомобиля (м/с) относительно воздуха.
Для того, чтобы назначить подходящую характеристическую область, необходимо детальное изучение состава аэродинамического сопротивления, которое обусловлено тремя отдельными типами аэродинамических эффектов. (£) Течение воздуха в пограничном слое, приводящее к потере импульса основного потока
. Этот эффект создает сопротивление «трения кожи». (ii) Составляющая от нисходящих вихрей позади транспортного средства, приводящая к индуктивному сопротивлению.
(Hi) Сопротивление «нормального давления», которое можно найти путем интегрирования произведения (нормальное давление x площадь) вокруг транспортного средства. Это создает результирующую силу, противодействующую движению транспортного средства, поскольку разделение потока в задней части транспортного средства приводит к снижению давления на обращенные назад поверхности.
Сопротивление поверхностного трения и индуцированное сопротивление обычно малы по сравнению с сопротивлением нормального давления. Однако сопротивление поверхностного трения может достигать значительных размеров в случае длинного транспортного средства, такого как автобус.Поскольку основной вклад в аэродинамическое сопротивление вносит нормальное сопротивление давлению, соответствующей характеристической площадью является «проекционная лобовая площадь» транспортного средства А.
A = 0,8 (высота автомобиля над уровнем земли x ширина кузова)
Однако такое приблизительное выражение не является реальной заменой точного измерения, и его следует избегать. Коэффициент аэродинамического сопротивления Cd для конкретного транспортного средства можно считать постоянным, если не учитывать влияние бокового ветра.

Как аэродинамическое сопротивление влияет на характеристики автомобиля?

Что такое аэродинамическое сопротивление?

Аэродинамическое сопротивление — это сила, с которой встречный воздух действует на движущееся тело.Это сопротивление воздуха движению тела. Итак, когда машина движется; он вытесняет воздух. Тем не менее, это влияет на скорость и производительность автомобиля. Технически это аэродинамическое сопротивление или трение, которое воздух оказывает транспортному средству.

Аэродинамическое сопротивление

Идеальное сопротивление:

Производители всегда стараются свести аэродинамическое сопротивление к минимуму. Это связано с тем, что это негативно влияет на производительность и эффективность автомобиля. Вертикальное положение некоторых транспортных средств дает им коэффициент лобового сопротивления, равный 1.30, в то время как конструкция с каплями дождя имеет наименьшее сопротивление.

В настоящее время средний коэффициент аэродинамического сопротивления автомобилей составляет 0,40, а у некоторых автомобилей он составляет всего 0,26. Говорят, что такие автомобили имеют лучший аэродинамический дизайн. Кроме того, мощность, необходимая для движения тела по воздуху, увеличивается со скоростью. Таким образом, на скорости выше 60 км/ч вам потребуется много энергии, чтобы толкнуть машину, чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление.

Уменьшение лобового сопротивления может помочь снизить сопротивление автомобиля ветру/воздуху. Таким образом, это помогает в некоторой степени повысить эффективность использования топлива.Это также улучшает другие рабочие характеристики автомобиля, такие как управляемость и ускорение. Площадь лобовой части автомобиля и коэффициент аэродинамического сопротивления являются двумя основными факторами, влияющими на общий эффект аэродинамического сопротивления.

Как уменьшить аэродинамическое сопротивление?

Во-первых, вы можете снизить коэффициент аэродинамического сопротивления за счет обтекаемой формы кузова автомобиля. Обтекаемость тела требует использования характерных линий и точного расчета скорости окружающего воздуха. В некоторых скоростных автомобилях производители устанавливают задний спойлер на багажник, чтобы значительно уменьшить лобовое сопротивление.

Чтобы еще больше снизить аэродинамическое сопротивление, производители используют характерные линии на внешней стороне кузова автомобиля еще на этапе его концепта. Эти линии помогают воздуху плавно проходить над телом и, таким образом, уменьшают сопротивление воздуха.

Mercedes-Benz CLA 200 с характерными линиями для уменьшения аэродинамического сопротивления

Для устранения аэродинамического сопротивления производители обычно работают над внешними компонентами. К ним относятся багажник на крыше, брызговики, задний спойлер, боковые зеркала, радиоантенна, дворники и т. д.Они также используют важные элементы дизайна, такие как частичная передняя решетка, переработанные поддоны под днищем и юбки крыльев, модифицированный передний бампер, переработанные колесные колпаки, задний багажник в форме лодки и т. д.

Boat Tail Boot

Узнайте здесь больше о том, как аэродинамическое сопротивление влияет на экономию топлива.

Посмотреть испытания аэродинамического лодочного хвоста можно здесь:

Читайте дальше: Что такое стойки кузова автомобиля?>>

Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля

Было бы здорово поместить свою машину в одну из этих аэродинамических труб просто ради интереса? Воздух течет вокруг автомобиля и через вентиляционные отверстия все время, пока мы едем, но невооруженным глазом человека этого не увидеть без специальных методов визуализации.Короче говоря, аэродинамические автомобили оставляют за собой след почти прерывистого воздуха. Они рассекают воздух, как нож воду — ни волн, ни водоворотов.

Многие водители не оценивают, насколько необходим непрерывный поток воздуха вокруг автомобиля. Меньший коэффициент аэродинамического сопротивления означает меньший шум ветра в салоне, меньшие затраты на топливо и более быстрое ускорение! Причем ответственность за это несут не только производители автомобилей. Различные аксессуары и модификации послепродажного обслуживания сильно влияют на коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля.Оставайтесь с нами и узнайте, как даже маленькие детали имеют большое значение.

В настоящее время аэродинамика транспортных средств актуальна как никогда

40-60 лет назад у каждого автопроизводителя преобладал острый и квадратный дизайн автомобилей. Никто тогда не интересовался аэродинамикой. Слишком много шума ветра? Ставим больше шумоизоляции! Разгон слишком вялый? Давайте поместим V8 под капот! Тогда коэффициент аэродинамического сопротивления имел значение для самолетов и футбольных мячей, но не для автомобилей.

В то время как в наши дни производители автомобилей постоянно соревнуются за более низкий коэффициент аэродинамического сопротивления, Opel Calibra 1989 года оставался самым аэродинамичным серийным автомобилем в мире в течение десяти лет! рис.twitter.com/RMfgHDky3K

— Drivertical (@drivertical) 18 октября 2021 г.

Сегодня в производстве находится всего несколько квадратных внедорожников, и все они ужасно работают в аэродинамических трубах. Поскольку экономия топлива и использование электричества особенно важны в наши дни, производители автомобилей стремятся к чистым и чистым линиям кузова. Классические трехобъемные конструкции не сочетаются с аэродинамикой. Это одна из причин, по которой сегодня седаны, универсалы и даже внедорожники доступны в виде «купе».

Коэффициент аэродинамического сопротивления не является прижимной силой

Если машина быстрая, она не обязательно аэродинамическая.Большой и громоздкий Hummer h3 имеет мизерный коэффициент аэродинамического сопротивления 0,57 Cd — даже корова аэродинамичнее. Однако самое интересное то, что машины Формулы-1, которые разгоняются до 300 км/ч, имеют ужасный коэффициент аэродинамического сопротивления около 1,0 кд. Как это возможно?

автомобилей Формулы-1 выдают около 1000 лошадиных сил, чего достаточно, чтобы игнорировать сопротивление ветра. Что еще важнее, эти машины весят чуть более 700 кг, а для поддержания хорошей тяги нужна безумная прижимная сила — за это отвечают огромные крылья и передние спойлеры.В результате открытые колеса, острые края и громоздкие спойлеры являются причиной столь значительного коэффициента аэродинамического сопротивления.

Как производители добиваются лучшей аэродинамики?

Обтекаемой формы кузова недостаточно для того, чтобы воздух мог свободно обтекать автомобиль. Даже на боковые зеркала приходится до 7% общего сопротивления. Вот как инженеры справляются с этими проблемами.

Боковые зеркала заднего вида

На самом деле боковые зеркала отвечают за 2-7 % общего лобового сопротивления, и фактическое количество зависит от их конструкции.Силу сопротивления воздуха вы уже знаете, если хоть раз высовывали руку из окна движущегося автомобиля — вот что выдерживает плоское боковое зеркало. Инженеры, как правило, используют заостренные овальные крышки зеркал, чтобы обеспечить свободный поток воздуха.

Одно из самых последних изобретений, связанных с этим, — это зеркало для фотоаппарата. Honda E получает один, и подсчитано, что они уменьшают сопротивление бокового зеркала примерно на 90%!

Скрытые стеклоочистители

Стеклоочистители так сильно снижают коэффициент аэродинамического сопротивления, что инженеры часто прячут их за капотом или переделывают дворники, чтобы они отводили воздух.

Когда энтузиасты перестраивают обычные автомобили под спорт, они часто снимают пассажирский дворник. Некоторые автомобили уже оснащены системой одинарного стеклоочистителя.

Переработанные колеса

Все эти красивые диски, которые редукторы ставят на свои автомобили, конечно, выглядят великолепно, но они рассеивают воздушный поток. Колеса без отверстий обеспечивают наименьшее сопротивление, но мало того, что такие конструкции выглядят ужасно, так еще и тормозные диски не получают достаточной вентиляции. Итак, инженеры придумали конструкцию колеса aero .Они очень популярны среди электромобилей, так как значительно снижают лобовое сопротивление, но при этом хорошо охлаждают тормозные диски.

Меньше внешних аксессуаров

Современные внедорожники уже не так часто оснащаются дугами, боковыми подножками и багажниками на крыше, как раньше. Дополнительные крылья также не нужны, если только они не необходимы для обеспечения большей тяги на высоких скоростях. Но даже в этом случае инженеры, как правило, внедряют активные спойлеры, чтобы уменьшить ненужное сопротивление на более низких скоростях.

Снятие решетки

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания нуждаются в охлаждении воздуха, поступающем через радиатор, для поддержания нормальной температуры двигателя.Хотя это хорошо для двигателя, воздух попадает под капот, что увеличивает сопротивление. Электромобили не нуждаются в таком сильном охлаждении, поэтому их передняя часть обычно практически не имеет решеток радиатора.

Какая форма обеспечивает самый низкий коэффициент лобового сопротивления?

По данным Glenn Research Center, обтекаемая симметричная форма аэродинамического профиля обеспечивает минимально возможный коэффициент лобового сопротивления. Проще говоря, это выглядит как длинная слеза. Эта форма мягко подхватывает воздух и почти не прерывает его с помощью длинного и заостренного хвоста.

Взгляните на самые аэродинамичные автомобили в мире, такие как Mercedes-Benz EQS, Lucid Air или даже Schlörwagen 1939 года. Если автомобильный коэффициент аэродинамического сопротивления останется чем-то, за что борются производители автомобилей, вскоре эти формы будут доминировать в автомобильной промышленности.

Автомобильный коэффициент аэродинамического сопротивления вики | TheReaderWiki

Коэффициент аэродинамического сопротивления является общепринятой мерой в автомобильном дизайне, поскольку он относится к аэродинамике. Сопротивление — это сила, действующая параллельно и в том же направлении, что и воздушный поток.Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля измеряет то, как автомобиль проходит через окружающий воздух. Когда автомобильные компании проектируют новое транспортное средство, они принимают во внимание коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля в дополнение к другим эксплуатационным характеристикам. Аэродинамическое сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости; поэтому это становится критически важным на более высоких скоростях. Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления в автомобиле улучшает характеристики автомобиля в отношении скорости и эффективности использования топлива. [1] Существует множество различных способов уменьшить лобовое сопротивление автомобиля. Обычный способ измерения сопротивления транспортного средства — через площадь сопротивления.

Уменьшение лобового сопротивления

Уменьшение лобового сопротивления в дорожных транспортных средствах привело к увеличению максимальной скорости автомобиля и топливной экономичности автомобиля, а также многих других рабочих характеристик, таких как управляемость и ускорение. [2] Двумя основными факторами, влияющими на аэродинамическое сопротивление, являются площадь передней части автомобиля и коэффициент аэродинамического сопротивления.Коэффициент сопротивления — это безразмерное значение, которое показывает, насколько объект сопротивляется движению в жидкости, такой как вода или воздух. Потенциальная сложность изменения аэродинамики транспортного средства заключается в том, что это может привести к слишком большой подъемной силе транспортного средства. Подъемная сила – это аэродинамическая сила, действующая перпендикулярно воздушному потоку вокруг кузова автомобиля. Слишком большая подъемная сила может привести к тому, что автомобиль потеряет сцепление с дорогой, что может быть очень небезопасно. [3] Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления достигается за счет обтекаемой формы кузова автомобиля.Обтекаемость кузова требует предположений об окружающей воздушной скорости и характерном использовании транспортного средства.

Удаление деталей

Удаление деталей автомобиля — это простой способ для проектировщиков и владельцев автомобилей уменьшить паразитное и лобовое сопротивление автомобиля с минимальными затратами и усилиями. Удаление может быть таким же простым, как удаление вторичной детали или детали, которая была установлена ​​на транспортном средстве после производства, или необходимость модификации и удаления OEM-детали, то есть любой части транспортного средства, которая изначально была изготовлена ​​на транспортном средстве.Большинство серийных спортивных автомобилей и высокоэффективных автомобилей входят в стандартную комплектацию со многими из этих удалений, чтобы быть конкурентоспособными на автомобильном и гоночном рынке, в то время как другие предпочитают сохранять эти аспекты автомобиля, увеличивающие сопротивление, для их визуальных аспектов или для соответствия типичным. использования своей клиентской базы. [4]

Багажник на крыше

Багажник на крыше является общей чертой многих внедорожников и универсалов. Хотя багажники на крыше очень полезны для перевозки дополнительного багажа в автомобиле, они также увеличивают переднюю площадь автомобиля и повышают коэффициент аэродинамического сопротивления.Это связано с тем, что воздух проходит через верхнюю часть автомобиля, следуя плавным линиям капота и лобового стекла, затем сталкивается с багажником на крыше и вызывает турбулентность. Удаление этой части привело к повышению эффективности использования топлива в нескольких исследованиях. [5]

Брызговики

Брызговики теперь редко входят в стандартную комплектацию серийных автомобилей, поскольку они мешают потоку чистого воздуха вокруг автомобиля. Для более крупных транспортных средств, таких как грузовики, брызговики по-прежнему важны для контроля над брызгами, и в 2001 году была представлена ​​​​новая версия брызговика, которая, как было показано, создает значительно меньшее аэродинамическое сопротивление, чем стандартные брызговики. [6] [7] [8]

Задний спойлер

Задний спойлер обычно входит в стандартную комплектацию большинства спортивных автомобилей и напоминает форму приподнятого крыла в задней части автомобиля. Основная цель заднего спойлера в конструкции автомобиля — противодействовать подъемной силе, тем самым повышая устойчивость на более высоких скоростях. Для достижения минимально возможного сопротивления воздух должен обтекать обтекаемый корпус автомобиля, не соприкасаясь с какими-либо областями возможной турбулентности.Конструкция заднего спойлера, выступающего за заднюю крышку багажника, увеличивает прижимную силу, уменьшая подъемную силу на высоких скоростях и вызывая снижение аэродинамического сопротивления. Плоские спойлеры, возможно, слегка наклоненные вниз, могут уменьшить турбулентность и тем самым снизить коэффициент аэродинамического сопротивления. [9] Некоторые автомобили теперь оснащены автоматически регулируемыми задними спойлерами, поэтому на более низкой скорости влияние на сопротивление уменьшается, когда преимущества уменьшенной подъемной силы не требуются.

Боковые зеркала

Боковые зеркала увеличивают переднюю площадь автомобиля и увеличивают коэффициент аэродинамического сопротивления, поскольку они выступают сбоку автомобиля. [10] [11] Чтобы уменьшить влияние боковых зеркал на лобовое сопротивление автомобиля, боковые зеркала можно заменить зеркалами меньшего размера или зеркалами другой формы. Несколько концепт-каров 2010-х годов заменяют зеркала крошечными камерами [12] , но этот вариант не распространен для серийных автомобилей, потому что в большинстве стран требуются боковые зеркала. Одним из первых серийных легковых автомобилей, в котором зеркала были заменены на камеры, была Honda e, и в этом случае, как утверждает Honda, камеры снижают аэродинамическое сопротивление «примерно на 90% по сравнению с обычными дверными зеркалами», что способствовало примерно 3 .8% снижение лобового сопротивления для всего автомобиля. [13] Подсчитано, что на два боковых зеркала приходится от 2 до 7% общего аэродинамического сопротивления автомобиля, и их удаление может улучшить экономию топлива на 1,5–2 мили на галлон США. [14]

Радиоантенна

Несмотря на то, что они не оказывают большого влияния на коэффициент лобового сопротивления из-за своего небольшого размера, радиоантенны, обычно выступающие из передней части автомобиля, могут быть перемещены и изменены в конструкции, чтобы избавиться от автомобиль этого добавил сопротивления.Наиболее распространенной заменой стандартной автомобильной антенны является антенна в виде плавника акулы, используемая в большинстве высокопроизводительных автомобилей. [15]

Стеклоочистители

Влияние стеклоочистителей на поток воздуха в автомобиле зависит от автомобиля; однако их часто исключают из гоночных автомобилей и концепций высокой эффективности, чтобы сохранить минимально возможный коэффициент лобового сопротивления. Гораздо более распространенный вариант — заменить дворники на дворники с более низким профилем или снять дворник только с пассажирской стороны автомобиля и даже изготовить дефлектор для направления воздуха вверх и над дворниками. [16]

Другой альтернативой является оснащение автомобиля одним дворником, расположенным в центре ветрового стекла, что позволяет ему покрывать обе стороны ветрового стекла. Это снижает лобовое сопротивление за счет уменьшения лобовой площади лопасти. Хотя такое применение может быть полезным для гонок, для большинства дорожных транспортных средств это приведет к минимальному улучшению общего снижения лобового сопротивления.

Изготовление

Применение новых деталей и концепций в конструкции транспортного средства легче включить на этапе проектирования транспортного средства, а не на вторичном рынке (автомобильных) деталей, однако изготовление этих деталей помогает оптимизировать транспортное средство и может помочь значительно уменьшить лобовое сопротивление транспортного средства.Большинство автомобилей с очень низким коэффициентом аэродинамического сопротивления, таких как гоночные автомобили и концепт-кары с высокой эффективностью, применяют эти идеи в своей конструкции. [17]

Колесные колпаки

Когда воздух обтекает колесные арки, он сталкивается с ободьями автомобилей и образует зону турбулентности вокруг колеса. Чтобы воздух более плавно обтекал колесную арку, часто применяют гладкие колесные колпаки. Гладкие колесные колпаки представляют собой колпаки ступиц без отверстий для прохождения воздуха.Эта конструкция снижает сопротивление; однако это может привести к более быстрому нагреву тормозов, поскольку крышки препятствуют обтеканию тормозной системы воздушным потоком. В результате эту модификацию чаще можно увидеть в высокоэффективных автомобилях, а не в спортивных или гоночных автомобилях. [18]

Воздушные завесы
Land Rover Discovery 2017 года с передними воздушными шторками

Воздушные завесы отводят поток воздуха от прорезей в кузове и направляют его к внешним краям колесных арок. [19] [20] [21]

Частичный блок решетки

Передняя решетка автомобиля используется для направления воздуха через радиатор. В обтекаемой конструкции воздух обтекает автомобиль, а не проходит сквозь него; однако решетка транспортного средства перенаправляет поток воздуха вокруг транспортного средства через транспортное средство, что затем увеличивает сопротивление. Чтобы уменьшить это влияние, часто используется решетчатый блок. Блок решетки закрывает часть или всю переднюю решетку автомобиля.В большинстве высокоэффективных моделей или в автомобилях с низким коэффициентом аэродинамического сопротивления в конструкцию автомобиля уже встроена очень маленькая решетка радиатора, что устраняет необходимость в решетчатом блоке. Решетка в большинстве серийных автомобилей обычно предназначена для максимального потока воздуха через радиатор, где он выходит в моторный отсек. Такая конструкция может фактически создать слишком большой поток воздуха в моторный отсек, не давая ему своевременно прогреться, и в таких случаях блок решетки используется для увеличения производительности двигателя и одновременного снижения лобового сопротивления автомобиля. [22] [ требуется страница ]

Нижний поддон

Нижняя часть автомобиля часто задерживает воздух в различных местах и ​​создает турбулентность вокруг автомобиля. В большинстве гоночных автомобилей это устраняется путем покрытия всей нижней части автомобиля так называемым поддоном. Этот лоток предотвращает попадание воздуха под автомобиль и снижает сопротивление. [18]

Юбки крыльев

Юбки крыльев часто изготавливаются как продолжение панелей кузова автомобилей и полностью закрывают ниши колес.Как и гладкие колесные колпаки, эта модификация снижает лобовое сопротивление автомобиля, предотвращая попадание воздуха в колесную нишу, и способствует обтеканию кузова автомобиля. Юбки крыльев чаще встречаются на арках задних колес автомобиля, потому что шины не поворачиваются, а конструкция намного проще. Это обычно наблюдается в таких автомобилях, как Honda Insight первого поколения. Юбки передних крыльев оказывают такое же влияние на снижение лобового сопротивления, как и юбки задних колес, но должны быть дополнительно смещены от кузова, чтобы компенсировать выступ шины из кузова автомобиля при выполнении поворотов. [18]

Модифицированный передний бампер

Передний бампер — это первая часть автомобиля, которую должен обтекать воздух. Поэтому он играет решающую роль в снижении лобового сопротивления. Часто используется передняя воздушная заслонка, которая простирается от самой передней части автомобиля до самой нижней части автомобиля. Это сделано для того, чтобы направить поток воздуха вокруг автомобиля и над ним, а не позволить воздуху проходить под ним. Контурные дефлекторы или накладки на шины часто изготавливаются как часть переднего бампера, чтобы направлять поток воздуха вокруг шины без какого-либо увеличения исходящего потока.

Боуттейлы и каммбэки

Боаттейл может значительно снизить общее сопротивление автомобиля. Боуттейлы создают каплевидную форму, которая придает транспортному средству более обтекаемый профиль, уменьшая возникновение сопротивления, вызывающего разделение потока. [23] Каммбак — укороченный хвост. Он создается как продолжение задней части автомобиля, перемещая заднюю часть назад под небольшим углом к ​​бамперу автомобиля. Это также может уменьшить лобовое сопротивление, но лодочка уменьшит лобовое сопротивление транспортных средств больше.Тем не менее, из соображений практичности и стиля камбак чаще используется в гонках, высокоэффективных транспортных средствах и грузоперевозках. [24]

Типичные коэффициенты аэродинамического сопротивления

Средний современный автомобиль имеет коэффициент аэродинамического сопротивления от 0,25 до 0,3. Спортивные внедорожники (внедорожники) с их типично квадратной формой обычно достигают C d = 0,35–0,45. На коэффициент аэродинамического сопротивления транспортного средства влияет форма кузова транспортного средства.Различные другие характеристики также влияют на коэффициент лобового сопротивления и учитываются в этих примерах. Некоторые спортивные автомобили имеют удивительно высокий коэффициент аэродинамического сопротивления (например, Ariel Atom, равный 0,40), но это необходимо для компенсации величины подъемной силы, создаваемой автомобилем, в то время как другие используют аэродинамику в своих интересах для увеличения скорости и, как результат, имеют гораздо более низкий коэффициент аэродинамического сопротивления. коэффициенты сопротивления.

Ниже приведены некоторые примеры C d . Приведенные цифры обычно относятся к базовой модели, которая может быть недоступна на некоторых рынках.Некоторые «высокопроизводительные» модели могут на самом деле иметь более высокое сопротивление из-за более широких шин, дополнительных спойлеров и более крупных систем охлаждения, поскольку многие базовые / маломощные модели имеют радиаторы половинного размера, а оставшаяся часть закрыта для уменьшения сопротивления охлаждения и моторного отсека.

C d данного транспортного средства будут различаться в зависимости от того, в какой аэродинамической трубе он измеряется. Сделать разницу.Итак, если тот же автомобиль с коэффициентом перетаскивания C D = 0,30270 = 0.30 был измерен в другом туннеле, он может быть где угодно от C D = 0,285- C D =0,315.

Серийные автомобили (продолжение)
С д Автомобиль Календарный год
0.315 Сатурн SL1 1996-1999 [93]
0,31 Альфа Ромео 156 1997–2007
0,31 Ауди А4 В5 1995
0,31 Ауди А5 2011–2016
0,31 Ауди А3 2014
0.31 БМВ 7 серии 2009
0,31 Бьюик Парк Авеню 1996
0,31 Кадиллак КТС 2004
0,31 Кадиллак CTS-V 2005
0,31 Ситроен АКС 1986
0.31 Ситроен GS 1970
0,31 Орлиное зрение 1995
0,31 Форд Фокус седан 2000-2004
0,31 Фиат купе 1995 [94]
0,31 Фиат Типо 1988-1995
0.31 Форд Сокол 1995
0,31 Форд Тандерберд 1989-1997 [95]
0,31 Холден Коммодор 1998
0,31 Honda Civic (хэтчбек) 1992-1995 [47]
0,31 Хонда Цивик (Седан) 2006
0.31 Инфинити G37 (купе) 2008–2015 [96]
0,31 Киа Рио (Седан) 2001 [97]
0,31 Ламборджини Диабло 1990
0,31 Lexus LFA (крыло убрано) 2010
0,31 Мазда МХ-3 1990–1996
0.31 Мазда МХ-6 1992–1997
0,31 Мазда RX-7 FC3S 1986
0,31 Мазда RX-7 ФД Р1(Р2) 1993
0,31 Мазда RX-8 2004
0,31 Mazda2 (хэтчбек) 2010-2014 [98]
0.31 Mazda3 (хэтчбек) 2010-2013
0,31 Ниссан Тиида/Верса 2004
0,31 Опель Тигра 1994-2000
0,31 Пагани Уайра 2012 [99]
0,31 Пежо 307 2001
0.31 Пежо 405 1987
0,31 Порше 997 Турбо/GT3 2006
0,31 Рено 25 1984
0,31 Сааб Сонет III 1970-1974 [65]
0,31 Сааб 9-3 Вигген 2003 [65]
0.31 Сааб 9-5 Универсал (2000-2010) 2003 [65]
0,31 Сатурн SC2 2001
0,31 Отпрыск xA 2004
0,31 Тойота Авалон 1995–2000
0,31 Тойота Королла (Е110) 1998-2002 [100]
0.31 Тойота Королла (E210, Великобритания) 2019 [101]
0,31 Тойота Пасео 1995-1999 [102]
0,31 Тойота РАВ4 2006
0,31 Toyota Supra (нет данных; без заводского крыла) 1993
0,31 Фольксваген ГТИ Мк IV 1997
0.31 Фольксваген Гольф Мк6 2008-2012
0,31 Volvo S40 2-го поколения 2003
0,308 Болт Шевроле 2016 [103]
0,308 Шкода Октавия RS 2005
0,304 Датчик Форда 1988-1992 [104]
0.30 Лотус Элан+2 [105] 1967-1974
0,30 Альфа Ромео 164 1988 [106]
0,30 Ауди 100 1983
0,30 [107] БМВ 5 серии (Е34) 1988
0,30 БМВ 3 серии (Ф30/Ф31) 335и [108] 2012
0.30 [83] Ситроен ХМ 1989
0,30 Фейслифтинг Фиат Уно 1989-2000
0,30 Форд Таурус 1996-1999 [109] [110]
0,30 Форд Фокус Универсал 2000-2004
0,30 Форд Фокус ST 2013–2018
0.30 Хонда Аккорд Седан 2003, 2005–2007
0,30 Хонда КРС ДС/Си [111] 1988
0,30 Хонда NSX 2002
0,30 [ ссылка необходима ] Хонда Одиссей 2005
0,30 Хендай Соната 2006
0.30 Кенигсегг CCX 2006
0,30 Мицубиси Эклипс 2000
0,30 Ниссан 180SX 1989
0,30 Ниссан 300ZX 1983
0,30 Nissan 350Z Coupe Базовая модель и модели для энтузиастов 2003–2008
0.30 Nissan 370Z Coupe
(0,29 со спортивным пакетом)
2009 [112]
0,30 Пежо 207 [113] 2006-2014
0,30 Рено 19 16В 1991
0,30 Сааб 92 1947 [65]
0.30 Сеат Леон 2012
0,30 [79] Тойота Камри (Седан) 1996
0,30 Тойота Королла (Е120) 2003-2008 [114]
0,30 Toyota Corolla (E210, Европа, Хэтчбек) 2019 [115]
0.30 Тойота Сиенна 2003–2009
0,30 Фольксваген Бора мк4 1999–2005
0,30 [а] Мерседес-Бенц ЦЛА 250 [116] 2013–2018
0,299 Кадиллак АТС 2012 [117]
0,297 [ ссылка необходима ] Фиат Темпра 1990-1999
0.296 [118] Шевроле Импала (I4) 2013
0,295 [ ссылка необходима ] Форд Сокол 1998
0,295 Ford Focus Mk.III хэтчбек [119] (0,274 седан) 2011
0,291 [120] Тойота Авалон 2005
0.29 Субару ХТ 1985-1989
0,29 Альфа Ромео 155 1992 [121]
0,29 Альфа Ромео Мито 2011 [122]
0,29 [ ссылка необходима ] Акура ТЛ 2004-2008
0,29 [ ссылка необходима ] Ауди 80 1991
0.29 [123] Audi A4 седан 2007
0,29 [ ссылка необходима ] БМВ 1 серии (116i Спортхэтч) 2008
0,29 БМВ 3 серии (Ф30/Ф31) 328и [108] 2012
0,29 [ ссылка необходима ] БМВ 8 серии 1989-1999
0.29 [124] [б] БМВ и3 2013
0,25 [125] БМВ IX 2020
0,29 [83] Шевроле Корвет 2005
0,29 [ ссылка необходима ] Шевроле Корвет C5 Z06 2002
0.29 [126] Шевроле Круз седан 2016
0,29 [ ссылка необходима ] Додж Чарджер Дейтона 1969
0,29 [ ссылка необходима ] Орлиный Коготь 1990-е
0,29 Фиат Типо 2015 [127]
0.29 Форд Эскейп 2010 [128]
0,29 [ ссылка необходима ] Ford Falcon (Австралия) седан 1998
0,29 Форд Фокус С-Макс 2003 [129]
0,29 Хонда Аккорд купе 2003, 2005–2007 [130]
0.29 [131] Хонда Аккорд Гибрид 2005, 2007
0,29 Хонда КРС ХФ [111] 1988
0,29 [ ссылка необходима ] Инфинити G35 Седан 2008
0,29 Компактный внедорожник Kia Niro Hybrid/EV 2016 [132]
0.29 Лянча Дедра 1990
0,29 [ ссылка необходима ] Лексус КТ 200ч 2011 – настоящее время
0,29 [133] Лексус ЛС 400 1990
0,29 [ ссылка необходима ] Лотус Элит 1958
0.29 [ ссылка необходима ] Лотос Европа 1966
0,29 [ ссылка необходима ] Мазда Милления 1995
0,29 [ ссылка необходима ] Аэродинамический пакет Mazda RX-7 FC3S 1986
0,29 [ ссылка необходима ] Мазда RX-7 ФД 1993
0.29 [134] Mazda3 (седан) 2009
0,29 [ ссылка необходима ] Mercedes-Benz SL (на крыше) 2001 – настоящее время
0,29 Спорткупе Mercedes-Benz C-Класса 2001
0,29 [ ссылка необходима ] Nissan 350Z Coupe Track и Grand Touring 2007–2008
0.29 Ниссан Лиф 2010 [135]
0,29 [ ссылка необходима ] Opel Calibra
(версии 16v / V6 / Turbo)
1989-1997
0,29 [ ссылка необходима ] Пежо 208 2012
0,29 [ ссылка необходима ] Пежо 308 2007 – настоящее время
0.29 [ ссылка необходима ] Пежо 407 2004-2011
0,29 [ ссылка необходима ] Пежо 607 2000-2010
0,29 [ ссылка необходима ] Pontiac Firebird Trans Am
(с дополнительным пакетом W62 Aero и дисками N89 Turbo Cast)
1984
0.29 [ ссылка необходима ] Порше 918 2010
0,29 [ ссылка необходима ] Порше Боксстер 2005 – настоящее время
0,29 Сааб 9-5 (1998 — 2009) 2003 [65]
0,29 [ ссылка необходима ] Subaru SVX (Без заводского спойлера) 1992
0.29 [136] [137] Toyota Corolla L/LE седан (E170), (E210) 2013 (Е170), 2019 (Е210)
0,29 Тойота Платц 2000-2005 [138] [139]
0,29 [140] Тойота Приус 2001
0,29 [141] Toyota Yaris (хэтчбек и седан) 2006-2011
0.29 [ ссылка необходима ] Volvo 850 T-5R седан 1995
0,29 [142] Вольво С70 1998
0,29 [143] NIO ES8 [144] 2017
0,288 [145] Крайслер Конкорд 1998–2001
0.286 [146] Перодуа Безза 2016
0,286 [147] Шевроле Корвет С6 (купе) 2005–2013
0,285 [126] Шевроле Вольт 2016
0,285 [148] Додж Дарт (ПФ) 2012
0.285 [149] Опель Астра К Хэтчбек 2015
0,284 [150] Фольксваген Пассат CC 2008–2017
0,281 [151] Шевроле Вольт 2010-2015
0,28 Alfa Romeo Giulietta Sprint Speciale 1959 [152]
0.28 [153] Ауди А2 1.4 ТДИ 2000
0,28 [83] Ситроен С4 2004
0,28 [154] Фиат Крома Нуова 2005-2011
0,28 [155] Хонда Цивик Гибрид 2003-2005
0.28 [156] Хонда Инсайт 2009-2014
0,28 [157] Хендай Элантра 2011
0,28 [158] Hyundai Sonata
(0,25 для гибрида)
2011-2013
0,28 [159] [160] Лексус ИС 2006 – настоящее время
0.28 [161] [162] Опель Омега (седан) 1986–1993
0,28 Сааб 9-3 СС 2003 [65]
0,28 [163] Румплер Тропфенваген 1921-1925
0,28 [164] [165] Тойота Камри XV40, XV50 2006–2018
0.28 Toyota Corolla (E210, Европа, седан) 2019 [115]
0,28 Мазерати Кватропорт VI 2013 [166]
0,28 [167] NIO ES6 [168] 2018
0,275 Форд Фьюжн 2013 [169]
0.274 Пежо 207 Экономик [113] 2009
0,273 [170] Ford Focus Mk IV хэтчбек, (0,25 седан) 2018
0,27 [171] БМВ 5 серии (Е39) 1996
0,27 [к] БМВ 3 серии (Ф30/Ф31) 320д [108] 2012
0.27 [172] Хендай Элантра 2016
0,27 [173] Хендай Соната 2019
0,27 Mazda6 (седан и хэтчбек) [174] 2008
0,27 [175] Mercedes-Benz S Class
(0,268 со спортивным пакетом [ ссылка необходима ] )
1998–2005
0.27 Субару БРЗ и Тойота 86 2012 [176]
0,27 [177] Тойота Авалон (XX50) 2018
0,27 [178] Фольксваген Джетта Mk7 2018
0,26 [к] BMW 3 серии (F30/F31) 320d EfficientDynamics [108] 2012
0.26 BMW 3 серии (E90) (0,26-0,30) 2009 [179]
0,26 БМВ и8 2015 [180]
0,26 [181] Infiniti Q70 Hybrid / Nissan Fuga Hybrid
(0,27 для версии с ДВС)
2015
0,26 Ягуар XE [182] 2014
0.26 Mazda3 (седан) 2012 [183] ​​
0,26 [к] Мерседес-Бенц С-Класс купе [184] 2015–2018
0,26 [185] Ниссан Альтима (6-е поколение) 2018
0,26 [186] Ниссан Сильфи (B18) 2019
0.26 Опель Калибра 8-клапанный [187] 1989
0,26 [к] [188] Audi e-tron Sportback 2020
0,26 [189] NIO EC6 [190] 2020
0,25 (Заявление производителя. Независимое тестирование показало 0,26.) [191] Тойота Приус [192] 2009-2015
0.25 Хонда Инсайт [193] 1999-2006
0,25 (с пневматической подвеской)
0,26 (без пневматической подвески)
Лексус ЛС430 [194] 2001-2006
0,249 [195] Škoda Octavia MkIV лифтбэк 2020
0,24 Тесла Модель Х [196] 2018
0.24 [197] Хендай Ионик 2016 – настоящее время
0,24 [198] Киа Оптима Гибрид 2016
0,24 [к] Мерседес-Бенц S 350 BlueTec [199] 2013
0,24 [к] Mercedes-Benz C 220 BlueTec BlueEfficiency Sedan [200] 2014 – настоящее время
0.24 Тесла Модель S [201] 2012
0,24 Тойота Приус [202] 2016
0,24–0,30 [в] [203] БМВ и4 eDrive40 2021
0,236 Xpeng P7 [204] 2020
0.23 [205] [с] Audi A4 2.0 TDI ультра (110 кВт) 2015
0,23 [206] [к] Alfa Romeo Giulia повышенной эффективности 2016
0,23 [207] [к] БМВ 320d (G20) 2018
0,23 [208] Тесла Модель 3 2017
0.22 [209] [д] Порше Тайкан Турбо 2019
0,22 [210] [к] BMW 5 серии (G30) 520d EfficientDynamics 2017
0,22 [211] [к] Mercedes-Benz CLA 180 BlueEfficiency Седан 2013
0,212 (по некоторым данным: тест модели 1:5) [212] [213] [214] Татра Т77А 1935 [215]

[216] [217] [218]

0.21 [219] [220] Люсид Эйр 2020
0,208 [221] [222] НИО ET7 [223] 2021
0,208 [224] Тесла Модель S [225] 2021
0,20 [226] [д] Мерседес-Бенц EQS 2021
0.19 [227] Дженерал Моторс EV1 1996
0,19 [228] Фольксваген XL1 2013

Площадь аэродинамического сопротивления

Хотя дизайнеры обращают внимание на общую форму автомобиля, они также учитывают, что уменьшение фронтальной площади формы помогает уменьшить аэродинамическое сопротивление. Произведение коэффициента аэродинамического сопротивления и площади — площадь аэродинамического сопротивления — представляется как C d A (или C x A ), умножение значения C d на площадь.

Термин площадь аэродинамического сопротивления происходит из аэродинамики, где он представляет собой произведение некоторой эталонной площади (например, площади поперечного сечения, общей площади поверхности и т. п.) и коэффициента аэродинамического сопротивления. В 2003 году журнал Car and Driver принял этот показатель как более интуитивно понятный способ сравнения аэродинамической эффективности различных автомобилей.

Сила F, необходимая для преодоления сопротивления, рассчитывается по уравнению сопротивления: Ф знак равно 1 2 × плотность воздуха × коэффициент трения × эталонная область × скорость 2 {\ displaystyle F = {\ tfrac {1} {2}} \ times {\ text {плотность воздуха}} \ times {\ text {коэффициент лобового сопротивления}} \ times {\ text {опорная площадь}} \ times {\ text {скорость}}^{2}} Следовательно: Ф знак равно 1 2 × плотность воздуха × область перетаскивания × скорость 2 {\ displaystyle F = {\ tfrac {1} {2}} \ times {\ text {плотность воздуха}} \ times \ mathbf {\ text {область перетаскивания}} \ times {\ text {скорость}} ^ {2} } Где коэффициент лобового сопротивления и эталонная площадь были объединены в термин площади лобового сопротивления.Это позволяет напрямую оценить силу сопротивления при заданной скорости для любого транспортного средства, для которого известна только площадь сопротивления, и, следовательно, упростить сравнение. Поскольку площадь аэродинамического сопротивления C d A является фундаментальной величиной, определяющей мощность, необходимую для данной крейсерской скорости, она является критическим параметром для расхода топлива на постоянной скорости. Это соотношение также позволяет оценить новую максимальную скорость автомобиля с настроенным двигателем:

расчетная максимальная скорость знак равно оригинальная максимальная скорость × новая власть первоначальная мощность 3 {\ displaystyle {\ text {расчетная максимальная скорость}} = {\ text {исходная максимальная скорость}} \ times {\ sqrt [{3}] {\ frac {\ text {новая мощность}} {\ text {исходная мощность} }}}}

Или мощность, необходимая для заданной максимальной скорости:

необходимая мощность знак равно первоначальная мощность × ( целевая скорость исходная скорость ) 3 {\ displaystyle {\ text {требуемая мощность}} = {\ text {исходная мощность}} \ times \ left ({\ frac {\ text {целевая скорость}} {\ text {исходная скорость}}} \ right) ^ { 3}}

В среднем полноразмерные легковые автомобили имеют площадь аэродинамического сопротивления примерно 8 кв.74 м 2 ). Сообщаемые площади сопротивления варьируются от Honda Insight 1999 года с площадью 5,1 кв. Фута (0,47 м 2 ) до Hummer h3 2003 года с площадью 26,5 кв. Фута (2,46 м 2 ). Площадь сопротивления велосипеда (и водителя) также находится в диапазоне 6,5–7,5 квадратных футов (0,60–0,70 м 2 ). [250]

Автомобили ограниченного производства
C d A кв.фут С d А м2 Модель автомобиля
3.00 кв. футов 0,279 м 2 2011 Фольксваген XL1
3,95 кв. фута 0,367 м 2 1996 ГМ EV1

См. также

Аэродинамика транспортного средства (Блок 2): цель, сопротивление и типы сопротивления

Введение

  • Аэродинамика :
    • Аэродинамика — это движение воздуха вокруг предметов.
    • Изучение свойств движущегося воздуха и взаимодействия воздуха с движущимися в нем твердыми телами.
  • Аэродинамика автомобилей :
    • Изучение аэродинамики дорожных транспортных средств
    • Направлена ​​на снижение лобового сопротивления, шума ветра, минимизацию шума и предотвращение нежелательной подъемной силы

  • Цели Аэродинамика транспортных средств
    • Влияние на то, как машина рассекает воздух.
    • Уменьшение сопротивления.
    • Снижение шума ветра.
    • Обеспечивают охлаждение, обогрев и вентиляцию двигателя.
    • Предотвращение нежелательных подъемных сил на высоких скоростях.
    • Создает желаемую направленную вниз аэродинамическую силу для улучшения сцепления.

    Перетаскивание

    • Иногда называется сопротивлением воздуха , типом трения, или сопротивлением жидкости , другим типом трения или трением жидкости .
    • Может существовать между двумя слоями жидкости (или поверхностями) или жидкостью и твердой поверхностью.
    • В отличие от других сил сопротивления, таких как сухое трение, которые почти не зависят от скорости, силы сопротивления зависят от скорости .
    • Сила сопротивления пропорциональна скорости для ламинарного потока и квадрату скорости для турбулентного потока.
    • Несмотря на то, что конечной причиной сопротивления является вязкое трение , турбулентное сопротивление не зависит от вязкости.
    • Силы сопротивления всегда уменьшают скорость жидкости относительно твердого объекта на пути жидкости.

    Типы тормозов

    Типы сопротивления обычно делятся на следующие категории:

    • Паразитное сопротивление (вязкостное сопротивление):
      • Сопротивление давления (сопротивление формы),
      • сопротивление поверхностного трения,
    • индуктивное сопротивление и
    • сопротивление сжимаемости  
    паразитическое 0
    • Воздействует на объект, когда объект движется через жидкость
    • Паразитное сопротивление состоит из нескольких компонентов, включая сопротивление вязкому давлению и сопротивление поверхностного трения .
      • Сопротивление вязкому давлению: Возникает, когда давление между носовой и прикладной поверхностью не уравновешивается.
      • Сопротивление трения кожи: сопротивление из-за шероховатости поверхности.
    Индуктивное сопротивление
    • Сила аэродинамического сопротивления, возникающая всякий раз, когда движущийся объект перенаправляет набегающий на него воздушный поток.
    • Эта сила сопротивления возникает в автомобилях с крыльями с аэродинамическим профилем, которые перенаправляют воздух, вызывая прижимную силу.
    Сопротивление сжимаемости
    • Возникает на высокой скорости.
    • Представляет собой внезапное и резкое увеличение лобового сопротивления по мере увеличения скорости автомобиля.

    Коэффициент аэродинамического сопротивления

    • Коэффициент сопротивления (обычно обозначается как: C d ) – это безразмерная величина.
    • Это мера эффективности обтекаемой аэродинамической формы кузова в снижении сопротивления воздуха движению автомобиля вперед.
    • Используется для количественной оценки лобового сопротивления или сопротивления объекта в текучей среде, такой как воздух или вода.
    • Используется в уравнении сопротивления, в котором более низкий коэффициент сопротивления указывает на то, что объект будет иметь меньшее аэродинамическое или гидродинамическое сопротивление.
    • Коэффициент аэродинамического сопротивления всегда связан с определенной площадью поверхности.

    Объявление

    Предыдущая статьяОЦЕНКА ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ И ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫСледующая статьяМеркл Сократи нанимает разработчиков программного обеспечения – стажера

    Это не перетаскивание: новая конструкция большегрузного автомобиля повышает эффективность использования топлива, сокращает выбросы углерода интегрированные по всей их длине плавным, непрерывным образом, могут снизить лобовое сопротивление, повысить эффективность использования топлива и сократить выбросы углерода.

    Используя измерения в аэродинамической трубе и компьютерное гидродинамическое моделирование, инженеры Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) продемонстрировали, что аэродинамически интегрированные формы транспортных средств уменьшают сопротивление оси кузова при боковом ветре, создавая большое отрицательное фронтальное давление, которое эффективно «тянет» транспортное средство вперед против направления ветра. ветер, как парусник. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Science s.

    В Соединенных Штатах во внутренних перевозках преобладают большегрузные автомобили, которые перевозят примерно 81 процент от общего веса груза и почти 86 процентов от общей стоимости грузовых перевозок.Хотя большегрузные автомобили составляют всего 4 процента всех дорожных транспортных средств, на их долю приходится более 20 процентов всего связанного с транспортом потребления топлива и выбросов парниковых газов. Одним из основных источников неэффективности, способствующей низкой экономии топлива (около 6 миль на галлон) тяжелых транспортных средств, является их относительно большое сопротивление оси кузова.

    «Будущее сокращение потребления нефти и выбросов углерода будет в значительной степени зависеть от повышения эффективности грузовых перевозок большегрузных автомобилей», — сказал ведущий автор исследования специалист по информатике LLNL Камбиз Салари.«Мы придумали решение, которое полностью изменило бы отрасль грузоперевозок, сделав ее более экономичной, помогая сохранить планету за счет сокращения выбросов углерода».

    Используемые в настоящее время устройства для уменьшения лобового сопротивления включают в себя хвостовую пластину лодки, юбки прицепа и боковые удлинители трактора и крыши. Пластины хвостовой части увеличивают давление на основание прицепа, в то время как юбки прицепа, боковые удлинители и удлинители крыши уменьшают поток бокового ветра на передние поверхности прицепа и колеса прицепа соответственно.

    Модель грузовика в аэродинамической трубе NASA Ames 7×10.

    «Однако, хотя эти простые устройства обеспечивают заметное снижение лобового сопротивления, существенный выигрыш ограничен фиксированной формой современных тяжелых транспортных средств», — сказал инженер LLNL Джейсон Ортега, соавтор статьи. «Радикальное решение этого ограничения состоит в том, чтобы полностью изменить внешний вид тяжелого автомобиля, чтобы он был аэродинамически интегрирован по всей его длине плавным, непрерывным образом, а не через специальное лоскутное одеяло из отдельных дополнительных устройств.

    Команда заявила, что предложенная новая форма, похожая на конструкцию сверхскоростного пассажирского экспресса, будет давать значения сопротивления оси тела, которые значительно меньше, чем у современных тяжелых транспортных средств.

    Несмотря на то, что снижение аэродинамического сопротивления достигается за счет дополнительной обтекаемости передней части, производители также должны уделять особое внимание форме в целом.

    «Для последующих конструкций следует использовать методы оптимизации аэродинамической формы, чтобы сохранить полезный объем груза в рамках аэродинамически интегрированной формы, минимизируя сопротивление и устраняя любые возможные воздействия на устойчивость транспортного средства при боковом ветре», — сказал Салари.

    Будущее применение плавной аэродинамической интеграции может оказать фундаментальное влияние на сектор грузовых автомобилей большой грузоподъемности, который в 2017 году потреблял более 30 миллиардов галлонов дизельного топлива. Каждый 1 процент снижения лобового сопротивления приводит к сокращению расхода топлива на 0,45 процента для одного автомобиля. тяжелое транспортное средство на скоростях шоссе.

    «Значения аэродинамического сопротивления, представленные в этом исследовании, подчеркивают возможность значительного сокращения как потребления нефти, так и выбросов углерода на всей территории Соединенных Штатов», — сказал Ортега.

    Исследование финансируется Программой автомобильных технологий Министерства энергетики (DOE) и Программой энергоэффективных мобильных систем Министерства энергетики.

    Введение в автомобильную аэродинамику

    Когда-то, в начале 20-го века, моторизованные транспортные средства стали реальностью, и началась гонка по улучшению дорожной инфраструктуры и скорости транспортных средств. Скорости транспорта стремительно возрастали, и когда законодатели увидели простор для введения новых ограничений, были изобретены ограничения скорости.В большинстве случаев упоминались вопросы безопасности пассажиров, экономии топлива и защиты окружающей среды (все это звучит политкорректно). Оказывается, наука об аэродинамике напрямую связана со всеми этими элементами, и большинство из нас интуитивно связывают более высокие скорости с уменьшением расхода топлива.

    Однако наука об автомобильной аэродинамике не ограничивается внешней аэродинамикой: она включает в себя такие элементы, как охлаждение двигателя, внутренняя вентиляция, кондиционирование воздуха, снижение аэродинамического шума, устойчивость на высоких скоростях, отложение грязи и многое другое.В следующем обсуждении, для краткости, мы сосредоточимся на внешней аэродинамике.

    Чтобы продемонстрировать влияние аэродинамики на транспортные средства, давайте начнем с простого примера: силы сопротивления (сопротивления движению), которая также определяет форму и стиль современных транспортных средств. К силам, которые должен преодолевать движущийся автомобиль, относятся сопротивление качению шин, трение в трансмиссии, высота, изменение ускорения автомобиля, а также аэродинамика. Предположим, что автомобиль движется по ровной поверхности с постоянной скоростью, а внешние силы ограничиваются трением шин и аэродинамическим сопротивлением.Такой эксперимент описан на рис. 1, где данные были получены в результате испытания на буксировку.

    Рис. 1. Увеличение общего сопротивления автомобиля и сопротивления качению шин на горизонтальной поверхности в зависимости от скорости (измерено в тесте на буксировку автомобиля Opel Record 1970 года).

    Тщательное изучение данных на этом рисунке показывает, что аэродинамическое сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости, в то время как все другие компоненты силы сопротивления изменяются незначительно. Поэтому инженеры разработали безразмерное число, называемое коэффициентом аэродинамического сопротивления (C D ), которое количественно определяет аэродинамическую гладкость конфигурации транспортного средства.Определение коэффициента аэродинамического сопротивления:

    , где D — сила сопротивления, ρ — плотность воздуха, U — скорость автомобиля, а S — лобовая площадь. Одним из приятных аспектов этой формулы является то, что коэффициент не сильно зависит от скорости и в основном показывает, насколько плавно транспортное средство пересекает встречный воздушный поток. Напомним, что мощность ( P ) для преодоления аэродинамического сопротивления равна простому сопротивлению ( D ), умноженному на скорость ( U ), поэтому мы можем написать:

    Это означает, что если мы едем на своей машине в два раза быстрее, чем на соседней, то нам нужен более мощный двигатель, обеспечивающий в восемь раз большую мощность (при условии аналогичных автомобилей).Именно эти аргументы привели к печально известному ограничению скорости 55 миль в час в 1974 году! Кстати, используя аналогичную формулу для коэффициента лобового сопротивления, можно определить коэффициент подъемной силы ( C L ), указывающий, какая аэродинамическая подъемная сила создается формой транспортного средства. Итак, если требования к мощности движения и снижение расхода топлива сильно зависят от коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля, умноженного на его лобовую площадь, каков порядок величины C D ? В следующей таблице (рис.2) показан диапазон вышеуказанных коэффициентов для ряда типовых конфигураций:

    Рис. 2. Диапазон коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивления (в зависимости от лобовой площади) для типовых форм наземных транспортных средств.

    На этом рисунке первая конфигурация представляет тело обтекаемой формы, и можно ожидать коэффициент лобового сопротивления в диапазоне от 0,025 до 0,040 (значение 0,04 показано в этой таблице). Также для такого симметричного тела вдали от земли не ожидается подъемной силы. Сохранение обтекаемой формы, но приближение к земле и добавление колес увеличивает лобовое сопротивление до уровня C D = 0.15, но длинная хвостовая часть непрактична для большинства транспортных средств. Также обратите внимание, что эта геометрия обеспечивает значительный уровень подъемной силы. Для практичных конфигураций седана (№ 3) и лобовое сопротивление, и подъемная сила значительно увеличиваются, выходя за пределы уровня обтекаемой формы. Наконец, добавлена ​​форма прототипа гоночного автомобиля с высокой прижимной силой, чтобы продемонстрировать экстремальный диапазон коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы. Высокая прижимная сила (отрицательная подъемная сила) для таких гоночных автомобилей необходима для лучшего сцепления шин (что приводит к более быстрым кругам), но не обязательно для более высоких максимальных скоростей.Большое увеличение сопротивления является результатом увеличения отрицательной подъемной силы (т. Е. Ничего не дается бесплатно).

    Далее, с помощью рис. 3, давайте предположим связь между формой транспортного средства и результирующими коэффициентами подъемной силы и сопротивления. Во-первых, кажется, что поток над транспортным средством движется быстрее, чем под ним, и если он повторяет кривую форму транспортного средства, мы называем это присоединенным потоком. Однако в задней части транспортного средства поток не может следовать по крутому нисходящему повороту, поэтому эта область называется «отрывным потоком».Здесь нужно вспомнить теории швейцарского ученого Даниэля Бернулли (1700-1782), постулировавшего, что при более высоких скоростях давление ниже. Следовательно, давление на верхнюю поверхность автомобильной формы на рис. 3 будет меньше, чем на его нижнюю поверхность, что и приведет к подъемной силе. Также спереди поток воздуха почти прекращается, а лобовое давление выше, чем сзади, где (из-за разделения потока) оно низкое из-за более высокой скорости у заднего края крыши.

    Это очень короткое обсуждение пытается описать происхождение подъемной силы и сопротивления из-за распределения давления по транспортному средству. Однако следует помнить, что в очень тонком слое (называемом граничным слоем, обозначенном δ) вблизи поверхности транспортного средства существует так называемое «поверхностное трение», которое также увеличивает коэффициент лобового сопротивления (но в автомобилях его вклад составляет 90–152 %). C D обычно очень маленькие).

    Рис. 3. Схематическое описание воздушного потока над осевой линией обычного автомобиля.

    Во многих легковых автомобилях для увеличения прижимной силы (или уменьшения подъемной силы) добавляются задние крылья или спойлеры. Это взаимодействие можно продемонстрировать, прикрепив заднее крыло к общей форме эллипсоида на рис. 4 (с гладким днищем). Ожидаемые линии тока и частичные отрывы потока сзади показаны в верхней части этого рисунка. Когда сзади добавляется перевернутое крыло, поток под эллипсоидом ускоряется в результате более низкого базового давления (сзади), создаваемого крылом.Более высокая скорость вызывает большую прижимную силу на корпусе, помимо прижимной силы, создаваемой самим крылом. Кроме того, во многих случаях высокоскоростной поток, создаваемый вблизи крыла, частично присоединяет поток к корпусу, уменьшая площадь отрыва потока. Этот простой пример демонстрирует, почему правильная установка заднего крыла может увеличить прижимную силу автомобиля больше, чем ожидаемая подъемная сила самого крыла!

    Рис. 4. Эффект добавления заднего крыла к наземному транспортному средству.

    Методы, используемые для оценки аэродинамики транспортных средств

    Оценка аэродинамики транспортного средства и соответствующие усовершенствования являются непрерывным процессом и неотъемлемой частью автомобилестроения, не ограничиваясь только этапом первоначального проектирования транспортного средства.Типичные инструменты анализа и оценки, используемые в этом процессе, могут включать испытания в аэродинамической трубе, расчетное прогнозирование или испытания на треке. Каждый из этих методов может быть подходящим для конкретной потребности, и, например, аэродинамическая труба или численная модель могут использоваться на начальном этапе проектирования до создания транспортного средства. Когда транспортное средство существует, его можно оснастить приборами и протестировать на трассе.

    Вычислительные методы

    Интеграция методов вычислительной гидродинамики (CFD) в широкий спектр инженерных дисциплин резко возрастает, в основном благодаря положительным тенденциям в области вычислительной мощности и доступности.Одним из преимуществ этих методов при использовании в автомобильной промышленности является большой объем информации, предоставляемый «решением». В отличие от испытаний в аэродинамической трубе или на треке, данные можно просматривать, исследовать и анализировать снова и снова после завершения «эксперимента». Кроме того, такие виртуальные решения могут быть созданы до создания транспортного средства и могут предоставлять информацию об аэродинамических нагрузках на различные компоненты, визуализацию потока и т. д.

    Типичное решение, изображающее поверхностное давление на корпус гоночного автомобиля и направление некоторых линий тока, показано на рис.5. Такая информация, как уже отмечалось, может использоваться инженерами для улучшения характеристик автомобиля, например, для уменьшения лобового сопротивления или увеличения прижимной силы (для гоночных автомобилей). Хотя вычислительные методы кажутся наиболее привлекательными, вычислительные инструменты несовершенны, и для запуска и интерпретации этих компьютерных кодов требуются хорошо осведомленные специалисты по аэродинамике.

    Рис. 5. Типичные результаты CFD, показывающие распределение поверхностного давления и линии тока вблизи гоночного автомобиля с открытыми колесами. Изображение предоставлено TotalSim, США.

    Методы аэродинамической трубы Аэродинамические трубы

    предлагают роскошь испытаний в строго контролируемой среде и с различными приборами, которые не нужно перевозить на транспортном средстве. Кроме того, если транспортное средство еще не построено, можно протестировать модели меньшего масштаба. Аэродинамические трубы широко использовались для разработки самолетов, но использование авиационных аэродинамических труб для испытаний автомобилей вызвало две проблемы. Во-первых, это малый зазор между днищем автомобиля и неподвижным полом испытательного участка; второй связан с тем, как установить вращающиеся колеса.Одно из решений — использовать «движущуюся землю», которая представляет собой тонкую, но прочную ленту, бегущую по полу и (также вращающую колеса) — с той же скоростью, что и воздух. Такой объект (Windshear в Северной Каролине) показан на рис. 6, где можно тестировать полноразмерные автомобили. Обратите внимание на боковую стойку, которая удерживает автомобиль на месте, а также измеряет силы, необходимые для удержания его на месте.

    Рис. 6. Седан, установленный в испытательной секции аэродинамической трубы Windshear. Обратите внимание на скользящую ленту под автомобилем, имитирующую движущуюся дорогу! Изображение предоставлено Windshear, Inc.

    Испытания на треке

    Некоторые трудности, присущие испытаниям в аэродинамической трубе, просто отсутствуют при полномасштабных аэродинамических испытаниях на треке. Катящиеся колеса, движущаяся земля и коррекция блокировки в аэродинамической трубе — все это решено, и нет необходимости строить дорогую модель меньшего масштаба. Конечно, транспортное средство должно существовать, погода должна способствовать, а расходы на аренду трассы и оснащение движущегося транспортного средства не должны нарушать бюджет. Из-за вышеупомянутых преимуществ и, несмотря на неконтролируемые погодные условия и проблемы с затратами, эта форма аэродинамических испытаний значительно улучшилась в последние годы.Одной из первых форм испытаний было испытание на выбег для определения лобового сопротивления транспортного средства. Несмотря на изменение атмосферных условий и непостоянство сопротивления качению шин, можно получить разумные дополнительные данные. С развитием компьютерных и сенсорных технологий к концу 1990-х желаемые силы, моменты или давления можно было измерять и передавать по беспроводной связи по разумной цене.

    Общие формы автомобилей и аэродинамика

    Следующий вопрос заключается в том, как форма автомобиля влияет на его аэродинамику.Прежде чем ответить на этот вопрос типичными коэффициентами лобового сопротивления или подъемной силы, давайте рассмотрим некоторые общие тенденции, как показано на рис. 7. Например, при наклоне задней, верхней поверхности обычного тела (рис. 7а) воздух закручивается около сторон и создает два вихря, как показано на рисунке. Этот поток с преобладанием вихря присутствует в диапазоне углов наклона от 10° до 30° (угол наклона измеряется относительно горизонтальной линии). Обычно такая вихревая структура создает сопротивление, а также подъемную силу из-за высокой скорости под вихрями.Другая типичная картина отрыва потока, часто встречающаяся на трехобъемных седанах, изображена на рис. 7б. В этом случае впереди, вдоль стыка капота и лобового стекла, наблюдается отрывной пузырь с местами рециркуляционным потоком (вихрем). Большой угол, образующийся между задним ветровым стеклом и областью багажника, приводит к образованию второй аналогичной зоны рециркуляции. Это можно увидеть в дождливый день, когда капли воды не сдуваются при ускорении движения автомобиля.

    При введении наклонной поверхности в нижнюю кормовую часть корпуса (как на рис.7в) можно ожидать аналогичной тенденции, но теперь подъемная сила отрицательна из-за низкого давления на нижнюю поверхность. Этот принцип можно использовать для гоночных автомобилей, и при умеренных углах наклона (менее 15˚) наблюдается увеличение прижимной силы. На гоночных трассах такие отклонения нижней поверхности автомобиля вверх обычно называют «диффузорами».

    Однако гораздо более интересным является случай, когда две боковые пластины добавляются для создания туннеля под днищем, иногда называемого Вентури (рис.7г). Эта геометрия может генерировать очень большие значения отрицательной подъемной силы при умеренном увеличении сопротивления. Кроме того, прижимная сила, создаваемая этой геометрией, увеличивается с меньшим дорожным просветом, а также при наклоне носа автомобиля вниз (так называемый наклон).

    При более внимательном рассмотрении течения возле дорожного автомобиля можно обнаружить больше областей с вихревым течением, и в качестве примера на рис. 7д показана область столба А . Основной вихревой столб А отвечает за отложение воды при движении в дождь, кроме того, зеркало заднего вида создает колеблющийся след.Этот вихревой поток возле зеркала заднего вида также является причиной вихревого шума при движении на высокой скорости.

    Рис. 7. Вихревой поток на некоторых общих формах автомобиля.

    Легковые автомобили

    После краткого обсуждения типовых форм давайте вернемся к типичным формам легковых автомобилей. Возможные варианты, предлагаемые конкретным производителем, могут иметь одну из общих форм, изображенных на рис. 8. Сообщаемые аэродинамические данные обычно зависят от методов и средств измерения.Например, большинство производителей будут тестировать полноразмерные автомобили на дороге или в аэродинамической трубе (но на данные может повлиять использование или неиспользование движущегося грунта или воздействия окружающей среды при испытаниях накатом и т. д.). Однако в большинстве случаев универсал будет иметь немного меньшее сопротивление, чем седан или хорошо спроектированный хэтчбек (см. проблему угла наклона на рис. 7). Кроме того, поток обычно разделяется за лобовым стеклом автомобилей с открытым верхом (кабриолетов), что объясняет, почему их сопротивление обычно выше.Наконец, внедорожники основаны на существующих грузовиках и имеют квадратную форму и острые углы, и, следовательно, их лобовое сопротивление самое высокое. Кроме того, расхожее мнение о том, что «езда с закрытыми окнами и включенным кондиционером» экономит топливо, основано на том факте, что открывание окон увеличивает лобовое сопротивление автомобиля. На этом рисунке также показаны типичные значения коэффициента приращения сопротивления при сравнении автомобиля с полностью закрытыми или полностью открытыми окнами. Наибольшее увеличение происходит с квадратными формами, как показано для внедорожника.Кроме того, открытие только одного окна на более низкой скорости приведет к низкочастотным колебаниям давления (бафтингу), что может сильно раздражать.

    Таблица 1. Коэффициенты аэродинамического сопротивления типичных легковых автомобилей и влияние открытия окон. Обратите внимание, что передний (CLf) и задний (CLr) подъемник предусмотрен только для двух случаев.

    Рисунок 8. Типовые формы самых популярных легковых автомобилей. Типичные коэффициенты аэродинамического сопротивления приведены в таблице 1.

    Также интересно выяснить, какая часть транспортного средства (и в какой степени) влияет на общее сопротивление.Это не простой вопрос, потому что такая разбивка полного сопротивления трудно измеряется экспериментально и может зависеть от используемого метода CFD (при численной оценке). Некоторые расчетные цифры, основанные на расчетах, представлены в следующей таблице (для типичного седана, как вверху на рис. 8). Обратите внимание, что наибольший вклад вносят днище и задние поверхности (за задним стеклом и багажником).

    Таблица 2. Расчетная разбивка компонентов сопротивления на типичном седане.

    Аэродинамика часто применяется для повышения комфорта в автомобилях с открытым верхом. Даже на умеренных скоростях аэродинамические удары (колебания давления), вызванные открытием окна или люка в крыше седана, могут создавать значительный дискомфорт. В качестве примера реверсивное течение за лобовым стеклом автомобиля с откидным верхом изображено на рис. 9а. В этом случае нестационарный обратный поток может сдуть водителю волосы в лицо, мешая сосредоточиться, или просто сдуть предметы внутри автомобиля.Типичным решением является передвижной экран или задний ветровой дефлектор, перекрывающий путь обратного потока (см. рис. 9б). Такими устройствами можно управлять автоматически, поднимая на скорости и втягивая на малой скорости. Такие ветрозащитные экраны также могут быть установлены в верхней части лобового стекла, как показано на рис. 9с. Перенаправляя поток на весь открытый верх автомобиля, устраняются неприятные порывы ветра. Такой метод довольно прост и эффективен на низких скоростях, но увеличивает сопротивление на более высоких скоростях.

    Рис. 9. Аэродинамические устройства, направленные на повышение комфорта: Задний ветровой дефлектор за водителем автомобиля с открытым верхом (б) или в верхней части лобового стекла (в).

    Наконец, давайте рассмотрим пример, демонстрирующий непредсказуемость аэродинамики. Пикапы были созданы для работы, и естественно их аэродинамика не идеальна. В соответствии с потребительским спросом имеются версии с одной/двумя кабинами и короткой/длинной кроватью (см. формы моделей на рис. 10). Интересно, что в большинстве случаев более низкие показатели сопротивления были измерены для более длинной кабины с более коротким кузовом.Кроме того, опускание задней двери на самом деле увеличивает аэродинамическое сопротивление — вопреки ожидаемому! Прежде чем пытаться объяснить, давайте рассмотрим некоторые экспериментальные значения коэффициента лобового сопротивления (подъемная сила обычно не указывается). Типичные значения коэффициента лобового сопротивления для таких пикапов составляют примерно C D ~ 0,45–0,50. В данном конкретном случае номера перетаскивания следующие:

    Таблица 3. Типичные коэффициенты аэродинамического сопротивления пикапов и дополнительное влияние заднего борта и кузова.

     

    Рисунок 10.Схематическое изображение поля течения над пикапом с одинарной (а) и удлиненной кабиной (б).

    Эти результаты характерны для большинства пикапов, у которых опускание задней двери оказывает минимальное влияние, а в большинстве случаев даже (немного) увеличивает лобовое сопротивление. Тонно представляет собой простое покрытие кузова грузовика, так что верхняя поверхность плоская и в большинстве случаев кажется, что это снижает сопротивление.

    Далее мы можем доказать, что в аэродинамике можно объяснить все что угодно. Давайте посмотрим на обтекаемую линию, идущую по крыше кабины.Ссылаясь на рис. 10, видно, что для короткой кузова и удлиненной кабины (b) эта линия тока расположена над задней дверью багажного отделения, которая находится в разделительном пузыре за кабиной. В результате ожидается меньшее сопротивление, и положение открытой/закрытой задней двери может иметь меньшее влияние (приведенные выше цифры показывают увеличение сопротивления на 1,8%, но в некоторых случаях сообщается об аналогичном снижении сопротивления). Для короткой кабины (a) и длинной кровати разделительный пузырь позади кабины короче, и линия обтекания крыши может задевать область задней двери.При опускании задней двери линия обтекания крыши может быть смещена ниже, что приводит к более быстрому обтеканию салона и, следовательно, более низкому давлению позади и над салоном (и ожидается увеличение сопротивления и подъемной силы), несмотря на достигнутый выигрыш. опустив заднюю дверь!

    Об авторе

    Д-р Джозеф Кац — профессор аэрокосмической техники в SDSU, Сан-Диего, Калифорния, где он занимается широким спектром научных интересов. Эта статья основана на главе 7 его книги «Автомобильная аэродинамика».

    Для дальнейшего чтения

    Сумантран В. и Совран Г., «Аэродинамика транспортных средств», SAE PT-49, Warrendale, PA 1996.

    Хучо, Х., 1998 г., Аэродинамика дорожных транспортных средств, 4-е издание, SAE International, Уоррендейл, Пенсильвания.