Ez az ellenség, amellyel az autó foglalkozik. Tegyük le az üveget, tegyük a tenyerét a szélbe - jelentõsen nyomást gyakorol-e? Ha megváltoztatja azt a szöget, amelyen a tenyér megtámadja a szél, akkor felismerheti a függőleges erőt is - például a repülőgép szárnyán.
A függőleges és keresztirányú erők, amelyek destabilizálják a gépet, nem kevésbé fontosak, mint az ellenállás. Kinek tetszeni fog egy olyan autó, amely 250 km / h sebességgel elkerül az irányítást! Stabilnak, nem súrolhatónak, nem „csúszva” a sarkokban, oldalszél-széllökésekkel, szembejövő autóval vezetve, alagútba lépve stb., Továbbá tágas belső terekkel kell rendelkeznie, kis méretekkel, ugyanakkor meg kell felelnie a tervezők esztétikai követelményeinek is! Sajnos lehetetlen teljes körűen kiszámítani az ésszerűsítést, mindent előre összehangolni. Az autót egy szélcsatornában vezetik, sok pénzt költenek.
Eközben a divat az embereket kétes "harangok és sípok" vásárlására készteti, amelyek befolyásolják az aerodinamikát. Az álszárny keresztmetszete gyakran egyáltalán nem hasonlít a szárnyprofilra: a festett tervező csak a vonalak eleganciájára gondolt! Szerencsére a legtöbb "reklám áldozata" 160-180 km / h-nál nem halad meg gyorsabban - és az írástudatlan "szárny" hatása alig érzékelhető. Ha az autó gyorsabb, az aerodinamikai tárgyakkal ellátott gondatlan játékok szomorú következményekkel járnak.
Még a súlyos vállalkozások sem védettek a hibákkal szemben. Emlékszel az Audi TT első lépéseire? Nem azonnal megtanították arra, hogy szorosan tartsa az utat. De egy ilyen társaságnak több lehetősége van a hibák kiküszöbölésére, mint a magántulajdonosoknál - lehet, hogy élete van a „készletek” listáján.
Nem könnyű kiszámítani a szárny erejét: nem ismerve ennek a tudománynak az alapjait, az autósok, amint történik, a harmadik kakasokról vitatkoznak. Ezért adunk egy egyszerű példát a párhuzamos technológiai területből. A B-1B bombázó szárnya területe 181 m2. Felszállási súly - 216 tonna. A repülőgép szuperszonikus, de 300 km / h-nál kisebb sebességgel indul. Tehát a szárny minden négyzetméterének teherbírása 1, 2 tonna. De néhány sportkocsi is gyorsabban hajt, így burkolataik, spoilereik, hátsó szárnyuk és mérnökeik nagyon finoman végeznek. Egy jó szárny, amelynek területe csak négyzetméter harmada, négy centiméter vagy annál nagyobb szorítóerőt képes létrehozni.
De egy másik "versenyző" megvásárolhat egy nagy teljesítményű szárnyat, és rosszul fogalmazva - például túlzottan visszaszállíthat. Nagy sebességnél az autó első tengelye kirakodik, az autó ellenőrizhetetlenné válhat. Megnyugtató, hogy a „szárny” gyakran a lebontási zónába kerül (a test „aerodinamikai árnyéka”), ahol gyakorlatilag nem működik.
"SQUARE" JOG
Szerencsére a titokzatos orosz lélek számára kevés olyan autó, amely 300 km / h sebességgel jár. De elég azoknak, akik 180-200-at tudnak kezelni. És az az elképzelés, hogy egy ilyen súlyú „súlyozott” autó nem engedelmeskedik a kormánynak, soha nem érinti más fejeket. Hiába fizetett pénzt a szomszédok irigységére!
Az egyszerűsített „lyukasztás” csak nagy sebességgel hangosan kijelenti magát. A levegőellenállási erők az áramlási sebesség - V2 négyzetéhez viszonyítva növekednek. Végül is, ha fékezzük az áramlást (például egy sík pajzsmal, mint a 2. ábra), kinyerjük annak kinetikus energiáját további statikus nyomásra. 1, 3 kg / mz levegő sűrűségnél az áramlás gátlása („sebességfej”) nyomásának növekedése 1, 3 V2 / 2 = 0, 65 V2 N / m2.
A pajzsra jutó áramlási nyomás erősségének (vagyis az aerodinamikai húzás) meghatározásához csak a kapott nyomást meg kell szorozni az S pajzs területével.
Tegyük fel, hogy S = 1, 8 m2 (a Ziguli ellenállás elülső területe). Ezután 50, 100, 150 és 200 km / h sebességnél a 226, 903, 2031 és 3611 N ellenállási erők megfelelnek a "négyzet" törvényének. Megduplázza a sebességet, megnégyszerezi az erőt.
Mellesleg az S meghatározása (1. ábra) nem könnyű feladat. Ezt nagyon nagy pontossággal tegye egy lézeres állványon.
Az aerodinamikai erő kvadratikus függése az áramlási sebességtől időnként félrevezet minket. Például, ha 90 km / h sebességgel haladt egy oda-vissza, elfelejtette az autópálya mentén fújó gyenge (20 km / h) szeleket. De az egyik esetben az áramlás 70 km / h sebességgel a homlokba érinti az autót, a másik esetben pedig 110 km / h sebességet! A húzóerők arányosak a sebesség négyzetével és a hajtókerekek erősségével a kocka felé. Ennek eredményeként az átlagos üzemanyag-fogyasztás meghaladja a nyugodt 90 km / h sebességet. Sem adjon, sem ne vegye be - a szél elviszi a benzint!
Autóvezetés közben nehéz objektíven felmérni az út felett fújó szél erősségét és irányát. Általános szabály: a szélszél sokkal többet vesz igénybe, mint az azonos erősségű „hátsószél”.
NEM CSAK „CE-X”
Az aerodinamikai erőt csak a nyomófej határozza meg? Kiderült, hogy nem! Hatalmas szerepet játszik az áramlást helyettesítő test alakja (2. ábra). Miután találkozott egy pajzsmal, a levegő végtelenül nem halmozódik fel előtte (a) - az akadály körül megy körül, örvényeket képezve mögötte (b). A fúvókák további mozgása energiát igényel, és a lapos pajzs aerodinamikai húzása sokkal (kb. 17%) nagyobb, mint ami teljesen lelassítja az áramlást! Tehát a valódi ellenállási erők elérése érdekében meg kell szorozni a korábban kapott értékeket 1, 17-sel. Ezt az együtthatót, figyelembe véve a test alakját, aerodinamikai húzási együtthatónak nevezzük - Cx. Az egyik legegyszerűbb test egy hosszúkás „csepp”, amelynek Cx = 0, 04.
Mi az a Cx valódi autó? Még a huszadik század legaranyosabb eleje is - körülbelül 0, 8. A szovjet korszak szimbóluma - a "Lada" - jobb: 0, 52-0, 53. Ma túl sokat.
De a VAZ tudományos és műszaki központjának szélcsatornájában a "tizedik" családba tartozó autók fújásának eredményei: 2110 - 0, 33, 2111 - 0, 36, 2112 - 0, 34. Ez az osztály nagyon tisztességes külföldi autóinak szintjén van. Igaz, egyesek nem szeretik a maradványokat. De a légi mozgás törvényei mindenütt azonosak! Figyelembe véve őket, nem könnyű külsőleg eredeti autót elkészíteni. És ha nem igazán számít?
A Samara család autói továbbra is népszerűek Oroszországban. A „klasszikus” VAZ-k után úgy tűnt, hogy a gyors „nyolc” és „kilenc” - óriási lépés előre. Valójában a forradalom nem működött. Bár a Cx = 0, 47 még mindig kevesebb, mint 0, 52, ez jóval magasabb, mint a mai golfosztályú autók. A "Samara" - a VAZ 2115 aerodinamikailag legfejlettebbjei is - messze: Cx = 0, 435. A technológia azonban fejlődik: egyre több autó jelenik meg, amelyben a kiváló aerodinamika és a fülbemászó megjelenés kombinálódik.
Ha valaki kíváncsi arra, amire emlékeztünk a Cx-ről, megjegyezzük: a „tízek” tényleges ellenállása (még akkor is, ha figyelembe vesszük a nagyobb frontális területet, mint a „klasszikusok”) azonos sebességgel 33–34% -kal alacsonyabb, mint a „Lada”. Ezért javult a sebesség és a dinamikus teljesítmény.
BRICK
És miből áll a Cx értéke?
Az első a nyomás vagy alak ellenállás. Időnként ez a teljes aerodinamikai veszteség 60% -át teszi ki. Az autó „homlokán” ülő patak kissé kondenzálódik, majd a fúvókák szétszóródnak. Az „összeolvadás” mögött nem azonnal - itt láthatja az általános zavaró zónát kis levegőviharokkal. A gép mozgását megakadályozzák az elöl lévő megnövekedett légnyomás, és hátul leengedés.
Bizonyos esetekben erőteljes örvénycsöveket indukálnak a test hátsó részének ferde szélén (3. ábra): ezek tovább csökkentik a statikus nyomást és jelentősen növelik a veszteségeket. Reális, ha a „szigorú” sima leereszkedést (a szárnyprofil utánzata) rendkívül alacsony, különösen a kis osztályú autók esetében. A káros örvények kezelésének egyik módja a patak szándékos leállítása, például egy kis spoilerrel (mint az 1., 2. és 4. ábra). A botkormány (a képen a sötét „táska”) kevesebb energiát vesz igénybe, mint az erős örvények. Kicsi autóknál ezt a technikát különösen gyakran használják.
A forma ellenállása a veszteségeknek tulajdonítható, amikor a kiálló részek - tükrök, sárvédők, nyitott napfénytető stb. - áthaladnak. Ha divatos csengőket és sípokat függesztenek az autóra, a cipőjére széles gumiabroncsokban stb., A Cx rövid ideig 15% -kal növeli a százalékos értéket.
Bizonyos viszkozitása esetén a levegő „ragaszkodik” a gép minden felületéhez - és ez a vékony réteg részben lelassítja a szomszédos területeket, stb. Ennek eredményeként a súrlódásból származó veszteségek elérhetik a teljes 20% -át. Ez igaz, legalább a kis Cx-es autókra - különösen mosatlanul. Az UAZ, a KamAZ vagy a Hammer tulajdonosai azonban nyugodtak lehetnek: ez a technika közömbös a szennyeződés ellen.
Végül belső veszteségeket okoz a motor lehűtése, fékezése, szellőztetése és a test felmelegítése.
Az aerodinamikai szakértők sok más kérdést is vizsgálnak. Például, hogyan viselkedik egy autó ferde fújási körülmények között (oldalsó szél mellett): mennyire stabil, irányítható stb. Fontos az is, hogy milyen erők hatnak a testre függőleges irányban, milyen momentumokat képeznek a tengelyekhez képest. A test emelőereje semmilyen sebességgel nem szabad lerakni a kerekeket - az autó nem repülőgép, feladata, hogy biztonságosan mozogjon az úton. Ezért arra törekszenek, hogy korszerűsítsék a levegő áramlását az autó aljáról (a teljes ellenállás legfeljebb 15% -a függ tőlük). Aerodinamika nélkül nem végezheti el a gépet a hatékonyság szempontjából finomhangolásakor, ha a sebességváltó sebességfokozatait választja, és így tovább. A tudomány nem kerül ki olyan kisebb kérdéseket, mint a „törlők” megfelelő működése, az esővíz ésszerű elvezetése, az állványokból, tömítésekből származó zajcsökkentés stb.
Ábra. 1. Az S húzási terület megegyezik a gép vetítési területével a keresztirányú síkon.
Ábra. 2. Az áramlás teljes gátlása lapos pajzs által, a légmozgás egyéb típusainak figyelembevétele nélkül - „a”, az igazi kép „b”.
A modern test körüli áramlás jellege. A csomagtartó mögött egy "szervezett" átesés található. Nincsenek nagy örvények.
A hátsó ablak fölött egy kis spoiler biztosította a kocsi tiszta, áramlásmentes áramlását.
Ábra. 3. A nagy teljesítményű örvények kialakulása nemkívánatos jelenség. Növeli az autó „hátsó része” miatti ritka képességet és a légállóságot, csökkenti a hátsó tengely terhelését.
Tisztítógép modell.
Ábra. 4. Jellemző aerodinamikai elemek. Spoiler (elfogó) - egy vagy másik formájú pajzs, amelyet a légáramba nyújtanak annak megzavarása érdekében. A spoiler mögött, az istállóban a légnyomás csökken. Az első lökhárító alatti spoiler korlátozza a karosszéria „tisztítását” alulról, ugyanakkor növeli az első tengely terhelését. Nagyon logikus párosítva egy szárnyakkal a csomagtartó fedele felett, mint egy zöld autó. A hátsó lökhárító alatt levő spoiler, amely megszakítja az áramlást, minimalizálhatja az erős örvények kialakulását. Hasonlóképpen, a spoiler működik a pirostető hátsó ablaka feletti tető inflexiónál. De a „légycsapó”, amely megszakítja az áramlást a motorháztetőn, itt csökkenti a nyomást. Hatás - csökken az első tengely terhelése.
