Аэродинамика бойынша анықтамалық

Автокөліктің ауа өткізбейтіндігіне әсер ететін маңызды факторлар

Төмен ауаға төзімділік отын шығынын азайтуға көмектеседі. Алайда, осыған байланысты дамудың үлкен кеңістігі бар. Егер, әрине, аэродинамика мамандары дизайнерлердің пікірімен келіссе.

«Мотоцикл жасай алмайтындарға арналған аэродинамика». Бұл сөздерді Энцо Феррари алпысыншы жылдары айтқан және сол кездегі көптеген дизайнерлердің машинаның осы технологиялық жағына қатынасын айқын көрсетеді. Алайда, тек он жылдан кейін ғана бүкіл мұнай жүйесін түбегейлі өзгерткен алғашқы мұнай дағдарысы орын алды. Автокөлік қозғалысы кезіндегі барлық қарсыласу күштерін, әсіресе ауа қабаттарынан өткен кезде пайда болатын күштерді, жанармайдың мөлшеріне қарамастан, қозғалтқыштардың орын ауыстыруы мен қуатын арттыру сияқты кең техникалық шешімдер жеңетін кездер, олар кетіп, инженерлер қарай бастайды. мақсаттарға жетудің тиімді жолдары.

Қазіргі уақытта аэродинамиканың технологиялық факторы ұмытшақ шаңның қалың қабатымен жабылған, бірақ дизайнерлер үшін бұл жаңалық емес. Технологияның тарихы көрсеткендей, 77-ші жылдары да неміс Эдмунд Румплер және венгр Пол Жарай (иконалық Татра TXNUMX-ті жасаған) сияқты озық және өнертапқыш ақыл-ойлар ұтымды беттерді қалыптастырды және автомобильдер корпусының дизайнына аэродинамикалық тәсілдің негізін қалады. Олардың артынан ХNUMX-да өз идеяларын дамытқан барон Рейнхард фон Кёних-Факсенфельд және Вунибальд Кам сияқты аэродинамика мамандарының екінші толқыны келді.

Жылдамдықтың артуымен ауаның кедергісі автомобильді басқару үшін маңызды факторға айналатын шектеулер келетіні барлығына түсінікті. Аэродинамикалық тұрғыдан оңтайландырылған пішіндерді жасау бұл шектеуді едәуір жоғарылатуы мүмкін және Cx деп аталатын ағын коэффициентімен өрнектеледі, өйткені 1,05 мәні ауа ағынына перпендикуляр төңкерілген текшеге ие (егер ол өз осінің бойымен 45 градусқа бұрылса, жоғары ағынға айналуы үшін). жиегі 0,80 дейін төмендейді). Дегенмен, бұл коэффициент ауа кедергісі теңдеуінің бір бөлігі ғана - маңызды элемент ретінде автомобильдің маңдай аймағының өлшемін (A) қосу керек. Аэродинамиктердің міндеттерінің біріншісі - таза, аэродинамикалық тиімді беттерді жасау (оның факторлары, біз көретініміздей, автомобильде көп), бұл ақыр соңында ағынның төмен коэффициентіне әкеледі. Соңғысын өлшеу үшін жел туннелі қажет, бұл қымбат және өте күрделі құрылым – 2009 жылы пайдалануға берілген туннель бұған мысал бола алады. Компанияға 170 миллион еуроға түскен BMW. Ондағы ең маңызды құрамдас - бұл бөлек трансформаторлық қосалқы станцияны қажет ететіндей көп электр қуатын тұтынатын алып желдеткіш емес, ауа ағыны автомобильге әсер ететін барлық күштер мен моменттерді өлшейтін дәл роликті тірек. Оның міндеті - автомобильдің ауа ағынымен барлық өзара әрекеттесуін бағалау және мамандарға әрбір бөлшекті зерттеп, оны ауа ағынында тиімді ғана емес, сонымен қатар конструкторлардың тілектеріне сәйкес өзгертуге көмектесу. . Негізінде, көліктің негізгі кедергі құрамдас бөліктері оның алдындағы ауа қысылып, ауысқан кезде, ал ең бастысы - артқы жағындағы қарқынды турбуленттіліктен туындайды. Автомобильді тартуға бейім төмен қысымды аймақ бар, ол өз кезегінде күшті құйынды әсермен араласады, аэродинамистер оны «өлі қозу» деп те атайды. Логикалық себептер бойынша станция вагондарының үлгілерінен кейін вакуум деңгейі жоғарырақ, нәтижесінде тұтыну коэффициенті нашарлайды.

Аэродинамикалық кедергі факторлары

Соңғысы автомобильдің жалпы пішіні сияқты факторларға ғана емес, сонымен қатар нақты бөлшектер мен беттерге де байланысты. Іс жүзінде қазіргі заманғы автомобильдердің жалпы пішіні мен пропорциялары жалпы ауа кедергісінің 40 пайызын құрайды, оның төрттен бірі объектінің бетінің құрылымымен және айналар, шамдар, мемлекеттік нөмір және антенна сияқты ерекшеліктерімен анықталады. Ауа кедергісінің 10% желдеткіш саңылаулар арқылы тежегіштерге, қозғалтқышқа және трансмиссияға ағып кетуіне байланысты. 20% - бұл әртүрлі еден және суспензия конструкцияларындағы құйынның нәтижесі, яғни автомобиль астында болатын барлық нәрсе. Ең қызығы - ауа кедергісінің 30% -ы дөңгелектер мен қанаттардың айналасында пайда болған құйындыларға байланысты. Бұл құбылыстың практикалық демонстрациясы мұны анық көрсетеді - дөңгелектерді алып тастағанда және қоршаулардың желдеткіш саңылаулары жабылған кезде көлік құралына 0,28-ден ағын жылдамдығы 0,18-ге дейін төмендейді. Бірінші Honda Insight және GM EV1 электрокары сияқты таңқаларлық төмен жүгіріс автомобильдерінің барлығында жасырын артқы қоршаулар болуы кездейсоқ емес. Жалпы аэродинамикалық пішіні және жабық алдыңғы жағы, электр қозғалтқышы салқындатқыш ауаны көп қажет етпейтіндіктен, GM дизайнерлеріне бар болғаны 1 ағын коэффициенті бар EV0,195 моделін жасауға мүмкіндік берді. Tesla 3 моделінде Cx 0,21 бар. Ішкі жану қозғалтқыштары бар көліктерде дөңгелектердің құйындылығын азайту үшін деп аталатын. Алдыңғы бампердегі саңылаудан бағытталған жұқа тік ауа ағыны түріндегі «ауа перделері» доңғалақтарды айнала үрлеп, құйындыларды тұрақтандырады, қозғалтқышқа ағын аэродинамикалық жапқыштармен шектеледі, ал түбі толығымен жабылады.

Роликті тіреуішпен өлшенетін күштердің мәндері неғұрлым төмен болса, соғұрлым аз Cx. Ол әдетте 140 км/сағ жылдамдықпен өлшенеді – 0,30 мәні, мысалы, автомобиль өтетін ауаның 30 пайызы оның жылдамдығына дейін жеделдетілгенін білдіреді. Алдыңғы жағына келетін болсақ, оны оқу әлдеқайда қарапайым процедураны талап етеді - бұл үшін автомобильдің сыртқы контурлары алдыңғы жағынан қараған кезде лазермен сызылады және шаршы метрмен қоршалған аумақ есептеледі. Содан кейін шаршы метрдегі автомобильдің жалпы ауа кедергісін алу үшін ағын коэффициентіне көбейтіледі.

Біздің аэродинамикалық әңгімеміздің тарихи құрылымына оралсақ, біз 1996 жылы стандартталған отын тұтынуды өлшеу циклін (NEFZ) құру шын мәнінде автомобильдердің аэродинамикалық эволюциясында теріс рөл атқарғанын көреміз (ол ХNUMX-те айтарлықтай ілгерілеген). ) себебі жоғары жылдамдықты қозғалыстың қысқа мерзіміне байланысты аэродинамикалық фактор аз әсер етеді. Жылдар бойы тұтыну коэффициентінің төмендеуіне қарамастан, әрбір класстың көлік құралдарының өлшемдерінің ұлғаюы фронтальды аймақтың ұлғаюына, демек, ауа кедергісінің жоғарылауына әкеледі. VW Golf, Opel The Astra және BMW 7 сериялары сияқты автомобильдер 90-шы жылдардағы бұрынғыларға қарағанда ауаға төзімділігі жоғары болды. Бұл тенденцияға үлкен алдыңғы аймағы және нашарлайтын жеңілдігі бар әсерлі жол талғамайтын модельдер ықпал етеді. Көліктің бұл түрі негізінен жоғары салмағы үшін сынға алынды, бірақ іс жүзінде бұл фактор жылдамдықтың артуымен салыстырмалы түрде маңызды емес болады - қала сыртында шамамен 90 км / сағ жылдамдықпен жүргенде, ауа кедергісінің үлесі шамамен. 50 пайыз, тас жолдағы жылдамдықта ол автомобильдің жалпы қарсылығынан 80 пайызға дейін артады.

Аэродинамикалық түтік

Көлік жұмысындағы ауа кедергісінің рөлінің тағы бір мысалы - Smart City үлгісі. Екі орындық қала көшелерінде икемді және икемді болуы мүмкін, бірақ оның қысқа және пропорционалды шанағы аэродинамикалық тұрғыдан өте тиімсіз. Төмен салмақ фонында ауаның кедергісі барған сайын маңызды элементке айналады және Smart көмегімен ол 50 км/сағ жылдамдықта күшті әсер ете бастайды.Жеңіл дизайнға қарамастан, ол үмітті ақтамағаны таңқаларлық емес. салыстырмалы төмен құны.

Дегенмен, Смарттың кемшіліктеріне қарамастан, бас компания Mercedes-тің аэродинамикаға қатынасы керемет пішіндерді жасау процесіне әдістемелік, дәйекті және белсенді көзқарастың үлгісі болып табылады. Жел туннельдеріне салынған инвестиция мен осы саладағы қажырлы еңбектің нәтижесі бұл кәсіпорында ерекше байқалады деп айтуға болады. Бұл процестің әсерінің ерекше жарқын мысалы - қазіргі S-Class (Cx 0,24) Golf VII (0,28) қарағанда ауаға төзімділігі азырақ. Көбірек ішкі кеңістікті іздеуде ықшам модельдің пішіні біршама үлкен фронтальды аймаққа ие болды, ал ағынның коэффициенті S-сыныбына қарағанда оның ұзындығының қысқа болуына байланысты нашар, бұл тегістелген беттерге және көп нәрсеге мүмкіндік бермейді. Көбірек. - қазірдің өзінде артқы жағынан күрт өтуге байланысты, құйындылардың пайда болуына ықпал етеді. Дегенмен, VW келесі буын Гольфтың ауаға төзімділігі айтарлықтай аз болады және төмендетіліп, жеңілдетіледі деп сенімді. Бір ICE көлігіне 0,22 отынды тұтынудың ең төмен тіркелген коэффициенті Mercedes CLA 180 BlueEfficiency болып табылады.

Электр машиналарының артықшылығы

Аэродинамикалық пішіннің салмаққа қатысты маңыздылығының тағы бір мысалы - заманауи гибридтік модельдер және одан да көп электромобильдер. Мысалы, Prius жағдайында жоғары аэродинамикалық конструкцияның қажеттілігі жылдамдық өскен сайын гибридті электр қозғалтқышының тиімділігі күрт төмендейтіндігімен де байланысты. Электр машиналары жағдайында, электр режимінде жүгірістің ұлғаюымен байланысты барлық нәрсе өте маңызды. Сарапшылардың пікірінше, салмақты 100 кг-ға азайту автомобильдің жүгірісін бірнеше шақырымға арттырады, бірақ екінші жағынан, электродомобиль үшін аэродинамиканың маңызы зор.

Біріншіден, бұл көліктердің үлкен массасы қалпына келтіруге жұмсалған энергияның бір бөлігін қалпына келтіруге мүмкіндік беретіндіктен, екіншіден, электр қозғалтқышының жоғары айналу моменті іске қосу кезінде салмақ әсерін өтеуге мүмкіндік береді және оның тиімділігі төмендейді. жоғары жылдамдықта және жоғары жылдамдықта. Сонымен қатар, қуат электроникасы мен электр қозғалтқышы салқындатқыш ауаны аз қажет етеді, бұл автомобильдің алдыңғы жағында кішірек саңылау жасауға мүмкіндік береді, бұл, біз жоғарыда атап өткеніміздей, дененің айналасындағы ағынның нашарлауының негізгі себебі болып табылады. Қазіргі қосылатын гибридті модельдерде аэродинамикалық тиімді фигураларды жасауға дизайнерлердің мотивациясының тағы бір элементі тек электр қозғалтқышының көмегімен жеделдетусіз қозғалыс режимі немесе деп аталады. желкенді спорт. Термин қайдан шыққан және қайықты жел қозғауы керек желкенді қайықтардан айырмашылығы, егер автомобильде ауа кедергісі аз болса, электромобильдер жүгірісті арттырады. Аэродинамикалық оңтайландырылған пішінді жасау отын шығынын азайтудың ең үнемді жолы болып табылады.

Мәтін: Георгий Колев

Кейбір танымал машиналардың тұтыну коэффициенттері:

Mercedes Simplex

1904 ж.ш., Cx = 1,05

Rumbler Troppenwagen

1921 ж.ш., Cx = 0,28

Форд моделі Т.

1927 ж.ш., Cx = 0,70

Тәжірибелік модель Кам

1938 ж.ш., Cx = 0,36

Мерседес рекорды

1938 ж.ш., Cx = 0,12

VW автобусы

1950 ж.ш., Cx = 0,44

VW «тасбақа»

1951 ж.ш., Cx = 0,40

Панхард деканы

1954 ж.ш., Cx = 0,26

Porsche 356

1957 ж.ш., Cx = 0,36

MG EX 181

1957 ж.ш., Cx = 0,15

Citroen DS 19

1963 ж.ш., Cx = 0,33

NSU Sport Prince

1966 ж.ш., Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970 ж.ш., Cx = 0,29

Volvo 245 фургоны

1975 ж.ш., Cx = 0,47

Audi 100

1983 ж.ш., Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985 ж.ш., Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997 ж.ш., Cx = 0,29