Šta je aerodinamika automobila?
Sadržaj
Gledajući povijesne fotografije legendarnih modela automobila, svako će odmah primijetiti da kako se približavamo našim danima, tijelo vozila postaje sve manje i manje uglato.
To je zbog aerodinamike. Razmotrimo u čemu je osobina ovog efekta, zašto je važno uzeti u obzir aerodinamičke zakone, kao i koji automobili imaju loš koeficijent usmjeravanja, a koji dobri.
Šta je aerodinamika automobila
Koliko god čudno zvučalo, što se brže automobil kreće cestom, to će više težiti da se digne sa zemlje. Razlog je taj što je karoserija automobila presekla protok vazduha sa kojim se vozilo sudara na dva dela. Jedan ide između dna i površine ceste, a drugi - iznad krova i obilazi konturu stroja.
Ako karoseriju automobila pogledate sa strane, tada će vizualno nalikovati krilu aviona. Posebnost ovog elementa letjelice je da protok zraka preko zavoja prolazi više puta nego ispod ravnog dijela dijela. Zbog toga se na krilu stvara vakuum ili vakuum. Sa povećanjem brzine, ova sila više podiže tijelo.
Sličan efekt podizanja stvoren je i za automobil. Uzvodno teče oko poklopca motora, krova i prtljažnika, dok nizvodno teče oko dna. Drugi element koji stvara dodatni otpor su dijelovi tijela blizu vertikale (rešetka hladnjaka ili vjetrobransko staklo).
Brzina transporta direktno utiče na efekat dizanja. Štaviše, oblik karoserije sa vertikalnim pločama stvara dodatne turbulencije, što smanjuje vuču vozila. Iz tog razloga vlasnici mnogih klasičnih automobila kutnih oblika prilikom podešavanja nužno na karoseriju prikače spojler i druge elemente koji omogućavaju povećanje potisne sile automobila.
Zašto je to potrebno
Racionalizacija omogućava vazduhu da putuje brže duž tijela bez nepotrebnih vrtloga. Kada stroj omete povećani otpor zraka, motor će potrošiti više goriva, kao da mašina nosi dodatno opterećenje. To će utjecati ne samo na ekonomičnost automobila, već i na to koliko će štetnih tvari biti ispušteno kroz ispušnu cijev u okoliš.
Pri dizajniranju automobila s poboljšanom aerodinamikom, inženjeri vodećih proizvođača automobila izračunavaju sljedeće pokazatelje:
- Koliko zraka mora ući u motorni prostor da bi motor dobio pravilno prirodno hlađenje;
- U kojim dijelovima tijela će se uzimati svjež zrak za unutrašnjost automobila, kao i gdje će se ispuštati;
- Šta se može učiniti da zrak ne stvara manje buke u automobilu;
- Sila podizanja mora se rasporediti na svaku osovinu u skladu sa karakteristikama oblika karoserije vozila.
Svi ovi faktori uzimaju se u obzir pri razvoju novih modela mašina. I ako su se ranije elementi tijela mogli drastično promijeniti, danas su naučnici već razvili najidealnije oblike koji pružaju smanjeni koeficijent frontalnog podizanja. Iz tog razloga, mnogi modeli najnovije generacije mogu se izvana razlikovati samo manjim promjenama u obliku difuzora ili krila u odnosu na prethodnu generaciju.
Pored stabilnosti na putu, aerodinamika može doprinijeti i manjoj kontaminaciji određenih dijelova tijela. Dakle, u sudaru s frontalnim naletom vjetra, vertikalno smješteni farovi, branik i vjetrobransko staklo brže će se zaprljati od razbijenih malih insekata.
Kako bi smanjili negativni efekat dizala, proizvođači automobila teže smanjenju odobrenje na najveću dozvoljenu vrijednost. Međutim, frontalni efekt nije jedina negativna sila koja utječe na stabilnost stroja. Inženjeri uvijek "balansiraju" između frontalnog i bočnog usmjeravanja. Nemoguće je postići idealan parametar u svakoj zoni, stoga, prilikom izrade novog tipa tijela, stručnjaci uvijek naprave određeni kompromis.
Osnovne aerodinamičke činjenice
Odakle dolazi ovaj otpor? Sve je vrlo jednostavno. Oko naše planete postoji atmosfera koja se sastoji od gasovitih jedinjenja. U prosjeku, gustina čvrstih slojeva atmosfere (prostor od tla do ptičje perspektive) iznosi oko 1,2 kg / kvadratni metar. Kada se objekt kreće, sudari se s molekulima plina koji čine zrak. Što je veća brzina, to će više sila udariti u predmet. Iz tog razloga, kada ulazi u zemljinu atmosferu, svemirska letjelica počinje se snažno zagrijavati od trenja.
Prvi zadatak s kojim se programeri novog dizajna modela pokušavaju nositi je kako smanjiti otpor. Ovaj se parametar povećava za 4 puta ako vozilo ubrzava u rasponu od 60 km / h do 120 km / h. Da biste shvatili koliko je ovo značajno, razmotrite mali primjer.
Težina transporta je 2 hiljade kg. Transport se ubrzava do 36 km / h. U isto vrijeme, samo 600 vati snage troši se da bi se prevladala ta sila. Sve ostalo troši se na overclocking. Ali već brzinom od 108 km / h. Za prevazilaženje frontalnog otpora već se koristi 16 kW snage. Pri vožnji brzinom od 250 km / h. automobil već troši čak 180 konjskih snaga na vučnu silu. Ako vozač želi još više ubrzati automobil, do 300 kilometara na sat, pored snage za povećanje brzine, motor će trebati potrošiti i 310 konja da bi se izborio sa frontalnim protokom zraka. Zato je sportskom automobilu potreban tako snažan pogonski sklop.
Inženjeri izračunavaju koeficijent Cx da bi razvili najjednostavniji, ali istovremeno i prilično udoban transport. Ovaj parametar u opisu modela je najvažniji s obzirom na idealan oblik tijela. Kap vode ima idealnu veličinu na ovom području. Ona ima ovaj koeficijent 0,04. Nijedan proizvođač automobila ne bi se složio s tako originalnim dizajnom za svoj novi model automobila, iako je i ranije bilo mogućnosti u ovom dizajnu.
Postoje dva načina za smanjenje otpora vjetru:
- Promijenite oblik karoserije tako da protok zraka što više teče oko automobila;
- Neka auto bude sužen.
Kada se mašina kreće, na nju djeluje vertikalna sila. Može imati učinak smanjenog pritiska, što pozitivno utječe na vuču. Ako se pritisak na automobil ne poveća, rezultirajući vrtlog osigurat će odvajanje vozila od tla (svaki proizvođač pokušava taj efekt ukloniti što je više moguće).
S druge strane, dok se automobil kreće, na njega djeluje treća sila - bočna sila. Ovo područje je još manje pod nadzorom, jer na njega utječu mnoge promjenjive količine, poput bočnog vjetra u vožnji ravno naprijed ili u zavojima. Snaga ovog faktora ne može se predvidjeti, pa inženjeri ne riskiraju i stvaraju kućišta širine koja omogućava određeni kompromis u omjeru Cx.
Da bi se utvrdilo u kojoj se mjeri mogu uzeti u obzir parametri vertikalnih, frontalnih i bočnih sila, vodeći proizvođači vozila stvaraju specijalizirane laboratorije koje provode aerodinamička ispitivanja. Ovisno o materijalnim mogućnostima, ova laboratorija može sadržavati aerotunel u kojem se provjerava efikasnost usmjeravanja transporta pod velikim protokom zraka.
U idealnom slučaju, proizvođači novih modela automobila nastoje ili dovesti svoje proizvode do koeficijenta 0,18 (danas je to idealno) ili ga premašiti. Ali još niko nije uspio u drugom, jer je nemoguće eliminirati druge sile koje djeluju na mašinu.
Sila stezanja i podizanja
Evo još jedne nijanse koja utiče na upravljivost transporta. U nekim se slučajevima povlačenje ne može minimizirati. Primjer za to su F1 automobili. Iako je njihovo tijelo savršeno usmjereno, točkovi su otvoreni. Ova zona stvara najviše problema proizvođačima. Za takav transport Cx je u rasponu od 1,0 do 0,75.
Ako se stražnji vrtlog u ovom slučaju ne može eliminirati, tada se protok može koristiti za povećanje vuče sa stazom. Da bi to učinili, na tijelo se ugrađuju dodatni dijelovi koji stvaraju potisnu silu. Na primjer, prednji odbojnik opremljen je spojlerom koji ga sprečava da se podigne s tla, što je izuzetno važno za sportski automobil. Slično krilo je pričvršćeno za zadnji deo automobila.
Prednje krilo ne usmjerava tok ispod automobila, već na gornji dio karoserije. Zbog toga je nos vozila uvijek usmjeren prema cesti. Odozdo se stvara vakuum i čini se da se automobil drži staze. Stražnji spojler sprečava stvaranje vrtloga iza automobila - dio prekida protok prije nego što se počne usisavati u vakuumsku zonu iza vozila.
Mali elementi takođe utiču na smanjenje otpora. Na primjer, rub haube gotovo svih modernih automobila pokriva metlice brisača. Budući da prednji dio automobila najviše nailazi na nadolazeći tok, pažnja se obraća čak i na tako male elemente kao što su usisni deflektori.
Kada instalirate sportske komplete za tijelo, morate uzeti u obzir da dodatna potisna sila čini automobil sigurnijim na cesti, ali istovremeno usmjereni protok povećava otpor. Zbog toga će vršna brzina takvog transporta biti niža nego bez aerodinamičnih elemenata. Još jedan negativan efekt je taj što automobil postaje proždrljiviji. Istina, efekt sportskog body kompleta osjetit će se pri brzinama od 120 kilometara na sat, pa su u većini situacija na javnim cestama takvi detalji.
Modeli sa slabim aerodinamičkim otporom:
Modeli sa dobrim aerodinamičkim otporom:
Pored toga, pogledajte kratki video o aerodinamici automobila:
2 komentar
Bogdan
Zdravo. Neznalo pitanje.
Da je auto išao 100km/h pri 2000 o/min, a isti auto 200km/h pri 2000 o/min, da li bi potrošnja bila drugačija? Šta ako je drugačije? Visoka vrijednost?
Ili kolika je potrosnja auta? Pri brzini ili brzini motora?
Mulțumesc
Tore
Udvostručenje brzine automobila udvostručuje otpor kotrljanja i četverostruko povećava otpor zraka, tako da je potrebno više energije. To znači da trebate sagorijevati više goriva, čak i ako je broj okretaja konstantan, tako da pritisnete gas i tlak u razdjelniku se povećava i veća masa zraka ulazi u svaki cilindar. To znači da vaš motor ubrizgava više goriva, pa da, čak i ako vaš broj obrtaja ostane isti, potrošit ćete oko 4.25 puta više goriva po km.