Ano ang car aerodynamics?

Sa pagtingin sa mga makasaysayang larawan ng maalamat na mga modelo ng kotse, agad na mapapansin ng sinuman na habang papalapit tayo sa ating mga araw, ang katawan ng isang sasakyan ay nagiging mas mababa sa anggulo.

Ito ay dahil sa aerodynamics. Isaalang-alang natin kung ano ang kakaibang uri ng epektong ito, kung bakit mahalagang isaalang-alang ang mga batas sa aerodynamic, pati na kung aling mga kotse ang may masamang streamlining coefficient, at alin ang mabuti.

Ano ang car aerodynamics

Tulad ng kakaiba sa tunog nito, mas mabilis ang paggalaw ng kotse sa kalsada, mas malamang na bumaba sa lupa. Ang dahilan dito ay ang daloy ng hangin na nakabanggaan ng sasakyan ay pinutol sa dalawang bahagi ng katawan ng kotse. Ang isa ay pumupunta sa pagitan ng ilalim at ng ibabaw ng kalsada, at ang isa ay papunta sa bubong, at paikot-ikot ang tabas ng makina.

Kung titingnan mo ang katawan ng kotse mula sa gilid, pagkatapos ay biswal na malayuan itong magiging katulad ng isang pakpak ng eroplano. Ang kakaibang katangian ng sangkap na ito ng sasakyang panghimpapawid ay ang daloy ng hangin sa baluktot na dumadaan sa mas maraming landas kaysa sa ilalim ng tuwid na bahagi ng bahagi. Dahil dito, nilikha ang isang vacuum, o vacuum, sa ibabaw ng pakpak. Sa pagtaas ng bilis, ang lakas na ito ay nakakataas ng katawan nang higit pa.

Ang isang katulad na epekto sa pag-aangat ay nilikha para sa kotse. Ang agos na agos sa paligid ng bonnet, bubong at puno ng kahoy, habang ang agos ay umaagos sa ilalim lamang. Ang isa pang elemento na lumilikha ng karagdagang paglaban ay ang mga bahagi ng katawan na malapit sa patayo (radiator grille o salamin ng mata).

Direktang nakakaapekto sa bilis ng pag-angat ang bilis ng transportasyon. Bukod dito, ang hugis ng katawan na may mga patayong panel ay lumilikha ng karagdagang kaguluhan, na binabawasan ang traksyon ng sasakyan. Para sa kadahilanang ito, ang mga may-ari ng maraming mga klasikong kotse na may mga anggular na hugis, kapag ang pag-tune, kinakailangang mag-attach ng isang spoiler at iba pang mga elemento sa katawan na nagbibigay-daan upang madagdagan ang downforce ng kotse.

Bakit kailangan mo ito

Pinapayagan ng streamlining ang hangin na maglakbay nang mas mabilis kasama ang katawan nang hindi kinakailangang mga vortexes. Kapag ang sasakyan ay hadlangan ng pagtaas ng paglaban sa hangin, ang engine ay ubusin ang mas maraming gasolina, na para bang ang sasakyan ay nagdadala ng karagdagang karga. Makakaapekto ito hindi lamang sa ekonomiya ng kotse, kundi pati na rin kung gaano mapanganib na mga sangkap ang ilalabas sa pamamagitan ng tambutso sa kapaligiran.

Ang pagdidisenyo ng mga kotse na may pinabuting aerodynamics, mga inhinyero mula sa mga nangungunang tagagawa ng kotse ay kinakalkula ang mga sumusunod na tagapagpahiwatig:

• Gaano karaming hangin ang dapat pumasok sa kompartimento ng engine upang makatanggap ang engine ng wastong natural na paglamig;
• Sa aling mga bahagi ng katawan ang sariwang hangin ay dadalhin para sa loob ng kotse, pati na rin kung saan ito mapapalabas;
• Ano ang maaaring gawin upang mas mababa ang ingay ng hangin sa kotse;
• Ang lakas ng pag-angat ay dapat na ipamahagi sa bawat axle alinsunod sa mga katangian ng hugis ng katawan ng sasakyan.

Ang lahat ng mga salik na ito ay isinasaalang-alang kapag bumubuo ng mga bagong modelo ng makina. At kung mas maaga ang mga elemento ng katawan ay maaaring magbago nang kapansin-pansing, ngayon ang mga siyentista ay nakabuo na ng pinaka-perpektong mga form na nagbibigay ng isang nabawasang koepisyent ng pang-angat na pag-angat. Sa kadahilanang ito, maraming mga modelo ng pinakabagong henerasyon ang maaaring panlabas na magkakaiba lamang sa pamamagitan ng mga menor de edad na pagbabago sa hugis ng diffusers o pakpak sa paghahambing sa nakaraang henerasyon.

Bilang karagdagan sa katatagan ng kalsada, ang aerodynamics ay maaaring mag-ambag sa mas kaunting kontaminasyon ng ilang mga bahagi ng katawan. Kaya, sa isang banggaan na may isang pangharap na pag-agos ng hangin, patayo na matatagpuan ang mga headlight, bumper at salamin ng mata ay magiging mas mabilis na marumi mula sa mga basag na maliit na insekto.

Upang mabawasan ang negatibong epekto ng pag-angat, hangarin ng mga carmaker na mabawasan clearance hanggang sa maximum na pinahihintulutang halaga. Gayunpaman, ang pangharap na epekto ay hindi lamang ang negatibong puwersa na nakakaapekto sa katatagan ng makina. Ang mga inhinyero ay palaging "nagbabalanse" sa pagitan ng frontal at lateral streamlining. Imposibleng makamit ang perpektong parameter sa bawat zone, samakatuwid, kapag ang paggawa ng isang bagong uri ng katawan, palaging gumagawa ng isang tiyak na kompromiso ang mga espesyalista.

Pangunahing aerodynamic na katotohanan

Saan nagmula ang pagtutol na ito? Napakadali ng lahat. Sa paligid ng ating planeta mayroong isang kapaligiran na binubuo ng mga gas na compound. Sa karaniwan, ang kakapalan ng mga solidong layer ng himpapawid (puwang mula sa lupa hanggang sa tanawin ng ibon) ay halos 1,2 kg / square meter. Kapag gumagalaw ang isang bagay, bumabangga ito sa mga molekulang gas na bumubuo sa hangin. Ang mas mataas na bilis, mas maraming puwersa ang mga sangkap na ito ay pindutin ang object. Para sa kadahilanang ito, kapag pumapasok sa himpapawid ng lupa, ang spacecraft ay nagsisimulang uminit nang malakas mula sa lakas ng alitan.

Ang pinakaunang gawain na sinusubukan ng mga developer ng bagong disenyo ng modelo na makaya ay kung paano mabawasan ang drag. Ang parameter na ito ay tumataas ng 4 na beses kung ang sasakyan ay nagpapabilis sa loob ng saklaw mula 60 km / h hanggang 120 km / h. Upang maunawaan kung gaano ito kahalagahan, isaalang-alang ang isang maliit na halimbawa.

Ang bigat ng transportasyon ay 2 libong kg. Ang transportasyon ay bumibilis sa 36 km / h. Sa kasong ito, 600 watts lamang ng lakas ang ginugugol upang mapagtagumpayan ang puwersang ito. Lahat ng iba pa ay ginugol sa overclocking. Ngunit nasa bilis na 108 km / h. Ang 16 kW ng lakas ay ginagamit na upang mapagtagumpayan ang paglaban sa harap. Kapag nagmamaneho sa bilis na 250 km / h. ang kotse ay gumastos na ng hanggang 180 lakas-kabayo sa lakas ng pag-drag. Kung nais ng drayber na pabilisin ang sasakyan nang higit pa, hanggang sa 300 kilometro / oras, bilang karagdagan sa lakas upang madagdagan ang bilis, kakailanganin ng motor na ubusin ang 310 na mga kabayo upang makayanan ang frontal flow ng hangin. Iyon ang dahilan kung bakit ang isang sports car ay nangangailangan ng isang napakalakas na powertrain.

Upang mabuo ang pinaka streamline, ngunit sa parehong oras medyo komportable na transportasyon, kinakalkula ng mga inhinyero ang koepisyent na Cx. Ang parameter na ito sa paglalarawan ng modelo ay ang pinakamahalaga patungkol sa perpektong hugis ng katawan. Ang isang patak ng tubig ay may perpektong sukat sa lugar na ito. Mayroon siyang koepisyent na ito na 0,04. Walang automaker ang sasang-ayon sa isang orihinal na disenyo para sa bago nitong modelo ng kotse, kahit na may mga dati nang pagpipilian sa disenyo na ito.

Mayroong dalawang paraan upang mabawasan ang paglaban ng hangin:

1. Baguhin ang hugis ng katawan upang ang daloy ng hangin ay dumadaloy sa paligid ng kotse hangga't maaari;
2. Gawing makitid ang sasakyan.

Kapag gumagalaw ang makina, kumikilos dito ang isang puwersa na patayo. Maaari itong magkaroon ng isang epekto ng down-pressure, na may positibong epekto sa traksyon. Kung ang presyon sa kotse ay hindi nadagdagan, ang nagresultang vortex ay titiyakin ang paghihiwalay ng sasakyan mula sa lupa (sinusubukan ng bawat tagagawa na alisin ang epektong ito hangga't maaari).

Sa kabilang banda, habang ang kotse ay gumagalaw, ang pangatlong puwersa ay kumikilos dito - ang lateral na puwersa. Ang lugar na ito ay hindi gaanong makokontrol dahil naapektuhan ito ng maraming variable na dami, tulad ng isang crosswind kapag nagmamaneho nang diretso o nakakorner. Ang lakas ng salik na ito ay imposible upang mahulaan, kaya ang mga inhinyero ay hindi ipagsapalaran ito at lumikha ng mga kaso na may lapad na nagpapahintulot sa isang tiyak na kompromiso sa Cx ratio na magagawa.

Upang matukoy ang lawak kung saan maaaring isaalang-alang ang mga parameter ng patayo, pangharap at pag-ilid na puwersa, ang mga nangungunang tagagawa ng sasakyan ay nagse-set up ng mga dalubhasang laboratoryo na nagsasagawa ng mga aerodynamic test. Nakasalalay sa mga posibilidad ng materyal, ang laboratoryo na ito ay maaaring magsama ng isang wind tunnel, kung saan ang kahusayan ng streamlining ng transportasyon ay nasuri sa ilalim ng isang malaking daloy ng hangin.

Sa isip, ang mga tagagawa ng mga bagong modelo ng kotse ay nagsusumikap na magdala ng kanilang mga produkto sa isang coefficient na 0,18 (ngayon ito ang perpekto), o upang lumampas ito. Ngunit wala pang nagtagumpay sa pangalawa, sapagkat imposibleng matanggal ang iba pang mga puwersang kumikilos sa makina.

Lakas ng pag-clamping at pag-aangat

Narito ang isa pang pananarinari na nakakaapekto sa paghawak ng transportasyon. Sa ilang mga kaso, hindi maaaring mabawasan ang pag-drag. Ang isang halimbawa nito ay ang mga F1 na kotse. Bagaman ang kanilang katawan ay ganap na streamline, ang mga gulong ay bukas. Ang zone na ito ay nagdudulot ng pinakamaraming problema para sa mga tagagawa. Para sa naturang transportasyon, ang Cx ay nasa saklaw mula 1,0 hanggang 0,75.

Kung ang likas na vortex ay hindi maalis sa kasong ito, maaaring magamit ang daloy upang madagdagan ang traksyon sa track. Para dito, naka-install ang mga karagdagang bahagi sa katawan na lumilikha ng downforce. Halimbawa, ang front bumper ay nilagyan ng isang spoiler na pumipigil dito mula sa pag-angat sa lupa, na kung saan ay napakahalaga para sa isang sports car. Ang isang katulad na pakpak ay nakakabit sa likuran ng kotse.

Ang harapan ng pakpak ay nagdidirekta ng daloy hindi sa ilalim ng kotse, ngunit sa itaas na bahagi ng katawan. Dahil dito, ang ilong ng sasakyan ay laging nakadirekta patungo sa kalsada. Bumubuo ang isang vacuum mula sa ibaba, at ang kotse ay tila dumidikit sa track. Pinipigilan ng likurang spoiler ang pagbuo ng isang vortex sa likod ng kotse - sinisira ng bahagi ang daloy bago ito magsimulang masipsip sa vacuum zone sa likod ng sasakyan.

Ang mga maliliit na elemento ay nakakaapekto rin sa pagbawas ng drag. Halimbawa, ang gilid ng hood ng halos lahat ng mga modernong kotse ay sumasakop sa mga wiper blades. Dahil sa harap ng kotse karamihan sa lahat ng mga nakatagpo na paparating na trapiko, binibigyan ng pansin kahit ang mga maliliit na elemento tulad ng mga deflector ng paggamit ng hangin.

Kapag nag-install ng mga sports body kit, kailangan mong isaalang-alang na ang karagdagang downforce ay ginagawang mas tiwala ang kotse sa kalsada, ngunit sa parehong oras ang pagdadaloy ng direksyon ay nagdaragdag ng pag-drag. Dahil dito, ang pinakamataas na bilis ng naturang transportasyon ay magiging mas mababa kaysa walang mga elemento ng aerodynamic. Ang isa pang negatibong epekto ay ang kotse ay naging mas masagana. Totoo, ang epekto ng sports body kit ay madarama sa bilis na 120 kilometro bawat oras, kaya sa karamihan ng mga sitwasyon sa mga pampublikong kalsada tulad ng mga detalye.

Hindi magandang mga modelo ng pag-drag:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

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

Сх 0,54 - Mercedes-Benz (G-class)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Mga modelo na may mahusay na aerodynamic drag:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

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

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (Model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Klase ng Mercedes-Benz C

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (3-serye sa likod ng E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

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

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26 - Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Bilang karagdagan, manuod ng isang maikling video tungkol sa aerodynamics ng kotse:

Car aerodynamics, ano ito? Paano mapabuti ang aerodynamics? Paano HINDI makagawa ng isang eroplano mula sa isang kotse?