Ce este aerodinamica auto?
Conținut
Privind fotografii istorice ale modelelor legendare de mașini, oricine va observa imediat că, pe măsură ce ne apropiem de zilele noastre, caroseria vehiculului devine din ce în ce mai puțin unghiulară.
Acest lucru se datorează aerodinamicii. Să luăm în considerare care este particularitatea acestui efect, de ce este important să se țină seama de legile aerodinamice și, de asemenea, care mașini au un coeficient rațional de raționalizare și care sunt bune.
Ce este aerodinamica mașinii
Oricât de ciudat ar părea, cu cât mașina se mișcă mai repede de-a lungul drumului, cu atât va tinde să coboare mai mult de la sol. Motivul este că fluxul de aer cu care vehiculul se ciocnește este tăiat în două părți de caroseria mașinii. Una merge între fund și suprafața drumului, iar cealaltă trece peste acoperiș și ocolește conturul mașinii.
Dacă te uiți la caroseria mașinii din lateral, atunci vizual va semăna de la distanță cu o aripă de avion. Particularitatea acestui element al aeronavei este că fluxul de aer deasupra cotului trece mai mult pe o cale decât sub partea dreaptă a piesei. Din acest motiv, peste aripă se creează un vid sau un vid. Odată cu creșterea vitezei, această forță ridică mai mult corpul.
Un efect similar de ridicare este creat pentru mașină. Amontul curge în jurul capotei, acoperișului și trunchiului, în timp ce avalul curge în jurul fundului. Un alt element care creează rezistență suplimentară sunt părțile corpului apropiate de verticală (grila radiatorului sau parbrizul).
Viteza de transport afectează în mod direct efectul de ridicare. Mai mult, forma caroseriei cu panouri verticale creează turbulențe suplimentare, ceea ce reduce tracțiunea vehiculului. Din acest motiv, proprietarii multor mașini clasice cu forme unghiulare, atunci când reglează, atașează în mod necesar un spoiler și alte elemente la caroserie care permit creșterea forței de forță a mașinii.
De ce este necesar
Simplificarea permite aerului să curgă mai repede de-a lungul corpului, fără vortexuri inutile. Atunci când mașina este împiedicată de rezistența crescută a aerului, motorul va consuma mai mult combustibil, ca și cum mașina transportă o sarcină suplimentară. Acest lucru va afecta nu numai economia mașinii, ci și cantitatea de substanțe nocive care vor fi eliberate prin conducta de evacuare în mediu.
Atunci când proiectează mașini cu aerodinamică îmbunătățită, inginerii de la principalii producători de automobile calculează următorii indicatori:
- Cât de mult trebuie să pătrundă în compartimentul motorului astfel încât motorul să primească o răcire naturală adecvată;
- În ce părți ale corpului aerul curat va fi preluat pentru interiorul mașinii, precum și unde va fi descărcat;
- Ce se poate face pentru ca aerul să fie mai puțin zgomotos în mașină;
- Forța de ridicare trebuie distribuită fiecărei axe în conformitate cu caracteristicile formei caroseriei vehiculului.
Toți acești factori sunt luați în considerare la dezvoltarea de noi modele de mașini. Și dacă mai devreme elementele corpului s-ar putea schimba drastic, astăzi oamenii de știință au dezvoltat deja cele mai ideale forme care oferă un coeficient redus de ridicare frontală. Din acest motiv, multe modele din ultima generație pot diferi extern numai prin modificări minore în forma difuzoarelor sau aripii în comparație cu generația anterioară.
În plus față de stabilitatea drumului, aerodinamica poate contribui la o contaminare mai mică a anumitor părți ale corpului. Deci, într-o coliziune cu o rafală frontală de vânt, farurile situate vertical, bara de protecție și parbrizul se vor murdări mai repede de la insectele mici zdrobite.
Pentru a reduce efectul negativ al ridicării, producătorii de automobile își propun să reducă degajare până la valoarea maximă admisibilă. Cu toate acestea, efectul frontal nu este singura forță negativă care afectează stabilitatea mașinii. Inginerii „echilibrează” întotdeauna între simplificarea frontală și laterală. Este imposibil să se atingă parametrul ideal în fiecare zonă, prin urmare, atunci când se fabrică un nou tip de corp, specialiștii fac întotdeauna un anumit compromis.
Fapte aerodinamice de bază
De unde vine această rezistență? Totul este foarte simplu. În jurul planetei noastre există o atmosferă formată din compuși gazoși. În medie, densitatea straturilor solide ale atmosferei (spațiul de la sol la vederea pasăre) este de aproximativ 1,2 kg / metru pătrat. Când un obiect este în mișcare, se ciocnește cu moleculele de gaz care alcătuiesc aerul. Cu cât viteza este mai mare, cu atât aceste elemente vor lovi obiectul cu mai multă forță. Din acest motiv, atunci când intră în atmosfera terestră, nava spațială începe să se încălzească puternic din frecare.
Prima sarcină cu care încearcă să facă față dezvoltatorii noului model de model este cum să reducă rezistența. Acest parametru crește de 4 ori dacă vehiculul este accelerat în intervalul de la 60 km / h la 120 km / h. Pentru a înțelege cât de semnificativ este acest lucru, luați în considerare un mic exemplu.
Greutatea transportului este de 2 mii kg. Transportul accelerează la 36 km / h. În același timp, doar 600 de wați de energie sunt cheltuiți pentru a depăși această forță. Toate celelalte sunt cheltuite pentru overclocking. Dar deja la o viteză de 108 km / h. 16 kW de putere sunt deja folosite pentru a depăși rezistența frontală. Când conduceți cu o viteză de 250 km / h. mașina cheltuie deja până la 180 de cai putere cu forța de tracțiune. Dacă șoferul dorește să accelereze mașina și mai mult, până la 300 de kilometri / oră, pe lângă puterea de creștere a vitezei, motorul va trebui să consume 310 cai pentru a face față fluxului de aer frontal. De aceea, o mașină sport are nevoie de un sistem de propulsie atât de puternic.
Pentru a dezvolta cel mai rațional transport, dar în același timp destul de confortabil, inginerii calculează coeficientul Cx. Acest parametru din descrierea modelului este cel mai important în ceea ce privește forma ideală a corpului. O picătură de apă are dimensiunea ideală în această zonă. Ea are acest coeficient de 0,04. Niciun producător de automobile nu ar fi de acord cu un astfel de design original pentru noul său model de mașină, deși au existat opțiuni în acest design înainte.
Există două moduri de a reduce rezistența la vânt:
- Schimbați forma corpului astfel încât fluxul de aer să curgă în jurul mașinii cât mai mult posibil;
- Faceți mașina îngustă.
Când mașina se deplasează, o forță verticală acționează asupra ei. Poate avea un efect de presiune descendentă care are un efect pozitiv asupra tracțiunii. Dacă nu creșteți presiunea asupra mașinii, vortexul rezultat va asigura separarea vehiculului de sol (fiecare producător încearcă să elimine acest efect cât mai mult posibil).
Pe de altă parte, în timp ce mașina se deplasează, a treia forță acționează asupra ei - forța laterală. Această zonă este chiar mai puțin controlabilă, deoarece este afectată de multe cantități variabile, cum ar fi un vânt transversal atunci când conduceți în linie dreaptă sau în viraje. Puterea acestui factor nu poate fi prezisă, așa că inginerii nu-l riscă și creează cazuri cu o lățime care permite realizarea unui anumit compromis în raportul Cx.
Pentru a determina măsura în care parametrii forțelor verticale, frontale și laterale pot fi luați în considerare, principalii producători de automobile înființează laboratoare specializate care efectuează teste aerodinamice. În funcție de posibilitățile materiale, acest laborator poate include un tunel de vânt, în care eficiența eficientizării transportului este verificată sub un flux mare de aer.
În mod ideal, producătorii de noi modele de mașini caută fie să își aducă produsele la un coeficient de 0,18 (astăzi acesta este idealul), fie să îl depășească. Dar nimeni nu a reușit încă în a doua, deoarece este imposibil să elimini alte forțe care acționează asupra mașinii.
Forța de prindere și ridicare
Iată o altă nuanță care afectează manipularea transportului. În unele cazuri, tragerea nu poate fi minimizată. Un exemplu în acest sens sunt mașinile F1. Deși corpul lor este perfect raționalizat, roțile sunt deschise. Această zonă pune cele mai multe probleme producătorilor. Pentru un astfel de transport, Cx este în intervalul de la 1,0 la 0,75.
Dacă vortexul din spate nu poate fi eliminat în acest caz, atunci debitul poate fi utilizat pentru a crește tracțiunea cu pista. Pentru a face acest lucru, pe corp sunt instalate piese suplimentare care creează forță de forță. De exemplu, bara de protecție față este echipată cu un spoiler care îl împiedică să se ridice de la sol, ceea ce este extrem de important pentru o mașină sport. O aripă similară este atașată în spatele mașinii.
Aripa din față nu direcționează fluxul sub mașină, ci pe partea superioară a corpului. Din această cauză, nasul vehiculului este întotdeauna îndreptat spre șosea. Se formează un vid de jos, iar mașina pare să se lipească de pistă. Spoilerul din spate împiedică formarea unui vortex în spatele mașinii - partea rupe fluxul înainte de a începe să fie aspirat în zona de vid din spatele vehiculului.
Elementele mici afectează și reducerea tragerii. De exemplu, marginea capotei aproape tuturor mașinilor moderne acoperă lamele ștergătorului. Deoarece partea din față a mașinii întâlnește cel mai mult fluxul care se apropie, se acordă atenție chiar și unor elemente atât de mici precum deflectoarele de admisie a aerului.
La instalarea seturilor de caroserie sport, trebuie să luați în considerare faptul că forța suplimentară de forță face mașina mai sigură pe drum, dar în același timp fluxul direcțional crește rezistența. Din această cauză, viteza maximă a unui astfel de transport va fi mai mică decât fără elemente aerodinamice. Un alt efect negativ este că mașina devine mai vorace. Este adevărat, efectul trusei de caroserie sport se va simți la viteze de 120 de kilometri pe oră, deci în majoritatea situațiilor de pe drumurile publice astfel de detalii.
Modele cu rezistență aerodinamică slabă:
Modele cu rezistență aerodinamică bună:
În plus, urmăriți un scurt videoclip despre aerodinamica mașinii:
2 комментария
Bogdan
Buna ziua. O întrebare de neștiutor.(prostească)
Daca o mașină merge cu 100km/h la 2000 de turații, și aceeași mașină ar merge cu 200km/h tot cu 2000 de turatii, consumul ar fi diferit? Daca diferă? Evaloare mare ?
Sau în ce constă consumul mașinii ? In viteza sau in turația motorului ?
MULTUMESC
Tore
Dublarea vitezei unei mașini dublează rezistența la rulare și de patru ori rezistența aerului, deci este nevoie de mai multă energie. Asta înseamnă că trebuie să ardeți mai mult combustibil, chiar dacă turația este constantă, așa că apăsați pe accelerație și presiunea în galerie crește și o masă mai mare de aer intră în fiecare cilindru. Asta înseamnă că motorul tău injectează mai mult combustibil, așa că da, chiar dacă RPM rămâne același, vei folosi de aproximativ 4.25 ori mai mult combustibil pe km.