Аэродинамика автомобиля

Зачем это нужно

Для чего нужна аэродинамика автомобилю, знают все. Чем обтекаемее его кузов, тем меньше сопротивление движению и расход топлива. Такой автомобиль не только сбережет ваши деньги, но и в окружающую среду выбросит меньше всякой дряни. Ответ простой, но далеко не полный. Специалисты по аэродинамике, доводя кузов новой модели, еще и:

• рассчитывают распределение по осям подъемной силы, что очень важно с учетом немалых скоростей современных автомобилей,
• обеспечивают доступ воздуха для охлаждения двигателя и тормозных механизмов,
• продумывают места забора и выхода воздуха для системы вентиляции салона,
• стремятся понизить уровень шумов в салоне,
• оптимизируют форму деталей кузова для уменьшения загрязнения стекол, зеркал и светотехники.

Причем решение одной задачи зачастую противоречит выполнению другой. Например, снижение коэффициента лобового сопротивления улучшает обтекаемость, но одновременно ухудшает устойчивость автомобиля к порывам бокового ветра. Поэтому специалисты должны искать разумный компромисс.

Снижение лобового сопротивления

От чего зависит сила лобового сопротивления? Решающее влияние на нее оказывают два параметра – коэффициент аэродинамического сопротивления Сх и площадь поперечного сечения автомобиля (мидель). Уменьшить мидель можно, сделав кузов ниже и уже, но вряд ли на такой автомобиль найдется много покупателей. Поэтому основным направлением улучшения аэродинамики автомобиля является оптимизация обтекания кузова, другими словами – уменьшение Сх. Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх – это безразмерная величина, которая определяется экспериментальным путем. Для современных автомобилей она лежит в пределах 0,26-0,38. В зарубежных источниках коэффициент аэродинамического сопротивления иногда обозначают Cd (drag coefficient — коэффициент сопротивления). Идеальной обтекаемостью обладает каплевидное тело, Сх которого равен 0,04. При движении оно плавно рассекает воздушные потоки, которые затем беспрепятственно, без разрывов, смыкаются в его «хвосте».

Иначе ведут себя воздушные массы при движении автомобиля. Здесь сопротивление воздуха складывается из трех составляющих:

• внутреннего сопротивления при прохождении воздуха через подкапотное пространство и салон,
• сопротивления трения воздушных потоков о внешние поверхности кузова и
• сопротивления формы.

Третья составляющая оказывает наибольшее влияние на аэродинамику автомобиля. Двигаясь, автомобиль сжимает находящиеся перед ним воздушные массы, создавая область повышенного давления. Потоки воздуха обтекают кузов, а там, где он заканчивается, происходит отрыв воздушного потока, создаются завихрения и область пониженного давления. Таким образом, область высокого давления спереди мешает автомобилю двигаться вперед, а область пониженного давления сзади «засасывает» его назад. Сила завихрений и величина области пониженного давления определяется формой задней части кузова.

Передняя часть и боковые поверхности автомобиля особых хлопот конструкторам в плане аэродинамики не доставляют. Здесь главное — избегать резких переходов и выступов, предотвращая тем самым отрыв воздушного потока от поверхности кузова.

А вот с задней частью кузова все гораздо сложнее. Как нетрудно догадаться, наименее аэродинамичными являются универсалы – их форма меньше всего напоминает идеальную «каплю». За их обширным «задком» образуется внушительная зона разряжения, которая не только снижает Сх, но и «засасывает» пыль и грязь, оседающую на заднем стекле. Немного уменьшить ее вредное воздействие можно с помощью установки дефлектора на верху пятой двери. Он направляет часть воздушного потока вниз, снижая разряжение и уменьшая загрязнение.

Не все просто и с хэтчбеками, хотя, на первый взгляд, их форма кажется наиболее обтекаемой. Впечатление обманчиво – яркий пример непредсказуемости аэродинамики. Сх хэтчбеков зависит от угла наклона задней части. При большом угле наклона (а таких моделей большинство) процесс обтекания практически не отличается от универсалов – воздушный поток отрывается от верхней кромки крыши и создает значительную зону разряжения.

С уменьшением угла наклона до 30-35 градусов точка отрыва потока перемещается на нижнюю кромку задней части. Казалось бы, зона разряжения и, соответственно, Сх должны уменьшиться. Но, как это на первый взгляд ни парадоксально, происходит все наоборот. Дело в том, что в этом случае воздушные потоки с боков кузова, попадая на наклонную поверхность, образуют кромочные вихри, которые, закручиваясь по спирали, создают за автомобилем еще большую зону разряжения. Борются с этим явлением с помощью спойлера, устанавливаемого на кромке крыши. При этом точка отрыва потока перемещается с нижней кромки задней части на верхнюю, что предотвращает образование кромочных вихрей и несколько улучшает общую аэродинамику.

А вот если уменьшить наклон «задка» до 20-23 градусов, воздушный поток с крыши почти идеально обтекает автомобиль, отрываясь от нижней кромки. При этом кромочные вихри уже не образуются, и зона разряжения получается минимальной. Но такие автомобили теряют в практичности и поэтому среди серийных моделей их совсем немного.

Наилучшие показатели обтекаемости демонстрируют автомобили со ступенчатой формой задней части – седаны и купе. Объяснение простое – сорвавшийся с крыши поток воздуха тут же попадает на крышку багажника, где нормализуется и затем окончательно срывается с его кромки. Боковые потоки тоже попадают на багажник, который не дает возникать вредным вихрям за автомобилем. Поэтому чем выше и длиннее крышка багажника, тем лучше аэродинамические показатели. На больших седанах и купе иногда даже удается достичь безотрывного обтекания кузова. Небольшое сужение задней части также помогает снизить Сх. Кромку багажника делают острой или в виде небольшого выступа – это обеспечивает отрыв воздушного потока без завихрений. В результате область разряжения за автомобилем получается небольшой.

Днище автомобиля также оказывает влияние на его аэродинамику. Выступающие детали подвески и выхлопной системы увеличивают сопротивление. Для его уменьшения стараются максимально сгладить днище или прикрыть щитками все, что «торчит» ниже бампера. Иногда устанавливают небольшой передний спойлер. Спойлер снижает поток воздуха под автомобилем. Но тут важно знать меру. Большой спойлер существенно увеличит сопротивление, но зато автомобиль будет лучше «прижиматься» к дороге. Но об этом – в следующем разделе.

Прижимная сила

При движении автомобиля поток воздуха под его днищем идет по прямой, а верхняя часть потока огибает кузов, то есть, проходит больший путь. Поэтому скорость верхнего потока выше, чем нижнего. А согласно законам физики, чем выше скорость воздуха, тем ниже давление. Следовательно, под днищем создается область повышенного давления, а сверху – пониженного. Таким образом создается подъемная сила. И хотя ее величина невелика, неприятность состоит в том, что она неравномерно распределяется по осям. Если переднюю ось подгружает поток, давящий на капот и лобовое стекло, то заднюю дополнительно разгружает зона разряжения, образующаяся за автомобилем. Поэтому с ростом скорости снижается устойчивость и автомобиль становится склонен к заносу.

Каких-либо специальных мер для борьбы с этим явлением конструкторам обычных серийных автомобилей выдумывать не приходится, так как то, что делается для улучшения обтекаемости, одновременно увеличивает прижимную силу. Например, оптимизация задней части уменьшает зону разряжения за автомобилем, а значит и снижает подъемную силу. Выравнивание днища не только уменьшает сопротивление движению воздуха, но и повышает скорость потока и, следовательно, снижает давление под автомобилем. А это, в свою очередь, приводит к уменьшению подъемной силы. Точно так же две задачи выполняет и задний спойлер. Он не только уменьшает вихреобразование, улучшая Сх, но и одновременно прижимает автомобиль к дороге за счет отталкивающегося от него потока воздуха. Иногда задний спойлер предназначают исключительно для увеличения прижимной силы. В этом случае он имеет большие размеры и наклон или делается выдвижным, вступая в работу только на высоких скоростях.

Для спортивных и гоночных моделей описанные меры будут, естественно, малоэффективны. Чтобы удержать их на дороге, нужно создать большую прижимную силу. Для этого применяются большой передний спойлер, обвесы порогов и антикрылья. А вот установленные на серийных автомобилях, эти элементы будут играть только лишь декоративную роль, теша самолюбие владельца. Никакой практической выгоды они не дадут, а наоборот, увеличат сопротивление движению. Многие автолюбители, кстати, путают спойлер с антикрылом, хотя различить их довольно просто. Спойлер всегда прижат к кузову, составляя с ним единое целое. Антикрыло же устанавливается на некотором расстоянии от кузова.

Практическая аэродинамика

Выполнение нескольких несложных правил позволит вам получить экономию из воздуха, снизив расход топлива. Однако эти советы будут полезны только тем, кто часто и много ездит по трассе.

При движении значительная часть мощности двигателя тратится на преодоление сопротивления воздуха. Чем выше скорость, тем выше и сопротивление (а значит и расход топлива). Поэтому если вы снизите скорость даже на 10 км/ч, сэкономите до 1 л на 100 км. При этом потеря времени будет несущественной. Впрочем, эта истина известна большинству водителей. А вот другие «аэродинамические» тонкости известны далеко не всем.

Расход топлива зависит от коэффициента лобового сопротивления и площади поперечного сечения автомобиля. Если вы думаете, что эти параметры заложены на заводе, и автовладельцу изменить их не под силу, то вы ошибаетесь! Изменить их совсем несложно, причем можно добиться как положительного, так и отрицательного эффекта.

Что увеличивает расход? Непомерно «съедает» топливо груз на крыше. И даже бокс обтекаемой формы будет отнимать не менее литра на сотню. Нерационально сжигают топливо открытые во время движения окна и люк. Если перевозите длинномерный груз с приоткрытым багажником — тоже получите перерасход. Различные декоративные элементы типа обтекателя на капоте («мухобойки»), «кенгурятника», антикрыла и других элементов доморощенного тюнинга хоть и принесут эстетическое наслаждение, но заставят вас дополнительно раскошелиться. Загляните под днище — за все, что провисает и выглядывает ниже линии порога, придется доплачивать. Даже такая мелочь, как отсутствие пластиковых колпаков на стальных дисках, повышает расход. Каждый перечисленный фактор или деталь по отдельности увеличивают расход не на много — от 50 до 500 г на 100 км. Но если все суммировать, «набежит» опять же около литра на сотню. Эти расчеты справедливы для малолитражных автомобилей при скорости 90 км/ч. Владельцы больших автомобилей и любители блльших скоростей делайте поправку в сторону увеличения расхода.

Если выполнить все вышеперечисленные условия, мы сможем избежать излишних трат. А можно ли еще снизить потери? Можно! Но это потребует проведения небольшого внешнего тюнинга (речь идет, конечно, о профессионально выполненных элементах). Передний аэродинамический обвес не дает воздушному потоку «врываться» под днище автомобиля, накладки порогов прикрывают выступающую часть колес, спойлер препятствует образованию завихрений за «кормой» автомобиля. Хотя спойлер, как правило, уже включен в конструкцию кузова современного автомобиля.

Так что получать экономию из воздуха – вполне реально.

Источники: http://avtonov.info/aerodynamika_avtomobilya.php

АЭРОДИНАМИКА КУЗОВА — ЛОБОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ?!

Один из важных показателей современных автомобилей — аэродинамика кузова, а точнее, его лобовое сопротивление. Главная проблема, которую решают специалисты по аэродинамике, — как максимально уменьшить эту величину. Сопротивление воздуха рассчитывается по формуле: F = 0,5CхSpV2, где S — площадь поперечного сечения автомобиля, p — плотность воздуха, V — скорость движения. Последняя величина этой формулы в квадрате, то есть когда машина разгоняется с 60 до 120 км/час, аэродинамическое сопротивление возрастает вчетверо. Например, BMW 760i при движении на скорости в 250 км/час только на преодоление сопротивления воздуха требуется мощность 191 л.с., а при 300 км/ч эта машина тратила бы 331 л.с. Коэффициент Cx (в английском варианте Cd, а в немецком — Cw) определяется экспериментально. Именно он описывает аэродинамическое совершенство кузова.

Самый низкий Cx у капли жидкости — примерно 0,05, ее форма максимально способствует проникновению сквозь воздух. Однако компоновать машину в форме капли неудобно. Поэтому в некоторых моделях серийных автомобилей только отдельные элементы имеют каплевидную форму: покатый задок и округленную переднюю часть. У большинства современных серийных автомобилей Сx (в английских и американских изданиях — Cd) обычно равен 0,30-0,35, самые совершенные достигают значений 0,26-0,27.

АВТОМОБИЛЬНАЯ АЭРОДИНАМИКА — ПОДЪЁМНАЯ И ПРИЖИМНАЯ СИЛЫ

Все мы неоднократно видели на спортивных машинах такие аэродинамические детали, как дефлекторы, сплиттеры, диффузоры и антикрылья. И это не говоря уже о полных аэрокитах. Все это, как известно, помогает улучшить динамические характеристики машины. Но как именно помогает?

Почему автоспортсмены и их команды тратят кучу времени и сил на улучшение своих машин в области их взаимодействия с воздушными потоками? Чтобы понять все это, нужно сначала коснуться общих принципов аэродинамики.

В зависимости от формы, любой объект, движущийся сквозь воздух, будет всегда либо подниматься вверх, либо наоборот, прижиматься к земле. Силы, действующие на него в этих случаях, известны как подъемная и, соответственно, прижимная. Большинство машин благодаря форме кузова при езде склонны к подъему и отрыву от земли. Причину этого эффекта когда-то открыл швейцарский ученый Даниил Бернулли. Эффект Бернулли состоит как раз в том, что чем выше скорость молекул воздуха, передвигающихся вокруг объекта, тем ниже давление воздуха на этот объект. И наоборот: чем ниже скорость молекул воздуха, тем выше давление.

Когда машина движется куда-то, она непрерывно "бомбардируется" воздушными молекулами. Столкнувшись с машиной "лоб в лоб", воздух стремится переместиться в какое-нибудь другое место. Тут возможны два варианта: либо воздушный поток обтекает машину сверху, либо он перемещается вниз, под ее днище. Возможно, вы подумаете, что так как над машиной, грубо говоря, больше пространства, давление на ее крышу должно быть выше. Но это не так. При езде давление над машиной ниже, чем под ней, благодаря как раз эффекту Бернулли. Так как молекулы быстрее движутся над машиной, их плотность там понижена. Соответственно, давление воздуха там тоже меньше. А вот снизу воздух более плотен, его потоки под автомобилем более медленные, и давление на машину снизу выше. Поэтому при наборе скорости машина все сильнее стремится "взлететь" — ее просто-напросто выталкивает наверх воздух снизу.

КАКИЕ АЭРОДЕТАЛИ ЛУЧШЕ ВСЕГО ПОДОЙДУТ К МОЕМУ АВТОМОБИЛЮ ?

Аэродинамическая составляющая тюнинга так же важна, как и все остальные его составляющие, и вносит свою немалую роль в повышении мощности машины. Давайте рассмотрим подробнее самые распространенные типы компоновки автомобилей, и наиболее подходящие к ним аэродетали.

ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ПЕРЕДНЮЮ ОСЬ (FF)

У этого типа машин вся мощность сосредоточена впереди. Для предотвращения потери сцепления шин с дорожным покрытием здесь можно использовать передний сплиттер ("губу" на бампер) и дефлекторы — тоже на передний бампер. Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. Таким образом, потери мощности уменьшатся.

СРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ЗАДНЮЮ ОСЬ (MR)

Центр тяжести у таких машин расположен очень близко к их центру, а значит, перед здесь более "легкий". Это вызывает такой эффект, как избыточная поворачиваемость или очень резкий занос задней оси. Чтобы как-то сбалансировать это не всегда желаемое поведение машины, аэро-гуру также советуют усилить аэродинамическими деталями перед машины.

Однако и заднюю часть автомобиля можно украсить некоторыми новыми элементами. К их числу относят антикрылья, спойлеры и диффузоры. Они создают прижимную силу на задней оси, что особенно полезно для следующих типов машин:

ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ПЕРЕДНЮЮ ОСЬ (FF)

Как уже писалось выше, мощность и вес у такого рода машин сконцентрированы впереди. Следовательно, зад получается довольно легким, и для достижения баланса его нужно "нагрузить". Для этого и ставят задние спойлеры и антикрылья на багажник.

ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ЗАДНЮЮ ОСЬ (FR)

У машин с такой компоновкой мощность приходится на задние колеса. Чтобы эта мощность не пропадала зря, то есть колеса были всегда сцеплены с дорогой, здесь тоже нужна прижимная сила. Как и в предыдущем пункте, для этого понадобятся антикрыло либо спойлер.

НАСКОЛЬКО ВАЖНА ВЫСОТА АНТИКРЫЛА ?

Мы все любим смеяться над стрит-рейсерами, громоздящими на свои машины безумно высокие "скамейки". На машинах, эксплуатирующихся только в городе, они и правда смотрятся смешно. А вот на треке — зачастую вовсе нет, потому что высокое антикрыло расположено в зоне "чистого воздуха".

"Чистый воздух" — это, в общих чертах, область воздушного потока, который ровно обтекает движущуюся машину. Двигаясь вперед, автомобиль как бы "замещает" собой некий объем воздуха. Впереди кузова образуется область повышенного давления, так как он при движении "сжимает" молекулы воздуха перед собой. А вот сзади давление как раз понижено, так как, "заместив" собой некоторый объем молекул воздуха и сжав их впереди, машины оставляет разреженное пространство сзади. Позади кузова получается в итоге некоторый вакуум (не совсем полный, конечно). А вот уже над "вакуумом" пролегает зона "чистого воздуха", который его обтекает.

Антикрыло может создать прижимную силу только в том случае, если на него воздействует поток воздуха. Само собой, в "вакууме" это маловероятно. Поэтому антикрыло и выносят повыше, иначе от него не будет никакой пользы. Теперь возникает другой вопрос: как выбрать оптимальную высоту антикрыла? А вот это уже зависит от типа кузова вашей машины.

КУПЭ И ЛИФТБЭКИ / ФАСТБЭКИ

Заднее стекло на этом типе кузовов обычно "сбегает" вниз под довольно небольшим углом. Такая конструкция разрабатывалась для уменьшения лобового сопротивления и описанного выше явления "вакуума" сзади. Здесь хорошо будут работать антикрылья высотой от средних до больших величин.

Поскольку у седанов угол расположения заднего стекла к земле довольно крутой, эффект вакуума сзади проявляется здесь намного сильнее, чем у купе. Это означает, что низкие антикрылья точно не достанут до зоны "чистого воздуха". Лучший выход из ситуации — разместить антикрыло на багажнике как можно выше.

ХЭТЧБЭКИ И УНИВЕРСАЛЫ

У хэтчбэков и универсалов есть одна общая проблема — отсутствие багажника, по крайней мере, в том же виде, что у седанов и купе. Куда же прикручивать спойлер? К счастью, благодаря форме кузова этих двух классов машин поток "чистого воздуха" проходит прямо над их крышей. Так что, поставив спойлер на крышу сзади, можно добиться нужного эффекта.

ЧТО ТАКОЕ ДИФФУЗОР ?

Задавались ли вы когда-нибудь вопросом о том, что это за выступы под задним бампером и зачем они нужны? Это диффузор, и он нужен для того, чтобы совместно с другими аэродеталями создавать дополнительную прижимную силу. Параллельные "каналы", которые образовывает диффузор, помогают потоку воздуха из-под днища быстрее перемещаться в нужном направлении — а именно назад, в зону "вакуума". В сочетании с антикрылом диффузор формирует более благоприятные воздушные потоки и повышает скорость машины и ее аэродинамические показатели.

СПОЙЛЕРА ИЛИ ДЕФЛЕКТОРЫ ?

Многие автолюбители часто путают антикрыло со спойлером, ошибочно думая, что это одно и то же. Спойлер от англ. to spoil — портить. Аэродинамический элемент, который изменяет направление воздушного потока, чтобы получить некоторое преимущество в движении, возможно, за счет некоторого ухудшения общей обтекаемости. Антикрыло — это некая модификация спойлера, абсолютно противоположная ему по форме, назначению и характеристикам.

Если спойлер обычно делают облегающим форму кузова и невысоким, то антикрыло, в отличие от него, делается массивным и высоко "парящим" над кузовом автомобиля. Спойлер делается монолитным и неподвижно крепится на кузове, а антикрыло зачастую гордо "восседает" на хитроумных и подвижно сочленённых кронштейнах, позволяющих регулировать "угол атаки" и за счет этого регулировать прижимную силу, действующую на заднюю ось автомобиля, улучшая управляемость и устойчивость машины в движении .

Назначение антикрыла — сделать так, чтобы поток воздуха, обтекающий кузов на скорости, прижимал автомобиль к земле. (В отличие от спойлера, задача которого — правильно организовать воздушный поток для того, чтобы он оказывал как можно меньшее сопротивление движению машины.)

Некоторые автолюбители ошибочно считают антикрылом дефлектор, устанавливаемый над задним стеклом универсалов и хэтчбеков. От нем. deflektor — отводить, изменять. Аэродинамический элемент, который направляет поток воздуха в области, где необходимо большее давление. Пример — заднее стекло некоторых хэтчбеков и универсалов. Там создается область пониженного давления, куда засасывается грязь. Проблема кардинально решается с помощью дефлектора, направляющего поток воздуха вдоль стекла или задней части автомобиля.

Верхнее заднее антикрыло — монтируется в верхней части задней двери автомобилей с кузовами "хэтчбэк", или крышки багажника автомобилей с кузовами "седан" или "купэ". Его основное назначение — улучшить аэродинамические характеристики автомобиля за счет более плавного обтекания воздушных потоков при переходе от крыши автомобиля к снижению в его задней части. Существует три типа — стационарное, регулируемое и сьемное.

Задний спойлер (спойлер багажника) — монтируется в нижней части задней двери или крышки багажника, его основное назначение заключается в общей стабилизации распределения нагрузки по осям автомобиля; при увеличении скорости удачно подобранный спойлер обеспечивает дополнительный прижим задней оси к дороге за счет его аэродинамических свойств;

Дефлектор заднего стекла — монтируется в верхней части заднего стекла — его основное назначение — в меньшей степени чем "антикрыло" но все же улучшить аэродинамические характеристики автомобиля за счет более плавного обтекания воздушных потоков при переходе от крыши автомобиля к снижению в его задней части и за счет изменения направления потока уменьшить попадание грязи на заднее стекло автомобиля.

Пороги (обтекатели боковых порогов) автомобиля — монтируются в нижней боковой части автомобиля под его боковыми дверями; призваны улучшить обтекание воздухом на переходе от днища к боковым дверям.

Видоизмененный передний бампер (или спойлер-накладка ( "юбка") переднего бампера позволяет улучшить обтекание воздухом в передней части автомобиля. Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. Таким образом, потери мощности существенно уменьшаются. Передний бампер (или спойлер-накладка "юбка") помогает решить и еще несколько задач, таких как установка дополнительных фар, которые можно красиво и оригинально вписать в общий интерьер фронтальной части автомобиля, а также добиться дополнительного охлаждения передних тормозных дисков, для чего в бампере (спойлере) делаются специальные направляющие каналы (шахты).

Видоизмененный задний бампер (или накладка — "юбка" заднего бампера ) — позволяет улучшить обтекание воздухом в задней части автомобиля, в месте перехода обтекания воздухом от днища к его задней части; уменьшить загрязняемость заднего свеса автомобиля.

Спойлер заднего стекла — монтируется в верхней части заднего стекла, иногда с переходом на крышу автомобиля с кузовом "седан" или "купэ", — его основное назначение — улучшить аэродинамические характеристики автомобиля за счет более плавного обтекания воздушных потоков при переходе от крыши автомобиля к снижению в его задней части.

Щитки перед колёсами

air flap — щитки перед колёсами, это — аэродинамические щитки (что даже следует из англоязычного названия детали: air flap), призванные на высокой скорости рассекать воздух перед колесами, чтобы не давать ему "заползать" толстой и плотной струёй в колесные арки и т.о поддтормаживать авто (подобно тормозному парашюту). Про открытое окно на скорости и связанный с этим драг и +1л/100 км все помним? Всякие "грязи на стекло" — самообразовавшийся вторичный бонус.

Comments 5

Хорошая инфа спасибо

В соответствии с законами физики движение любого механизма является результатом взаимодействия нескольких сил. Причем при различных внешних условиях, вклад тех или иных воздействий будет отличаться. В применении к ТС часто приходится пользоваться таким понятием как аэродинамика автомобиля. Что это такое – ясно интуитивно, а вот коснуться некоторых подробностей будет, как минимум, просто интересно.

Несколько слов о самом движении

Хотим мы этого или нет, но машине при движении требуется преодолевать противодействие внешней среды. На нее действуют силы тяжести, инерции, сцепления с дорожным полотном, трения сопротивления качения, но для нас сейчас более интересны те из них, которые имеют отношение к аэродинамике. Для автомобиля с этой точки зрения актуальны:

сила сопротивления среды;

подъемная сила, образованная воздушным потоком;

Именно их соотношение (равнодействующая) определяет устойчивость, маневренность и экономичность автомобиля на дороге. Величина отмеченных сил во многом зависит от параметров движения. Сопротивление, оказываемое встречным потоком, определяется квадратом скорости и соответствующими коэффициентами. Но характер поведения других сил, обусловленных аэродинамикой, более сложный.аэродинамика автомобиля

При разгоне и движении ТС, препятствующий этому воздух делится на несколько потоков. Один из них обтекает машину сверху и прижимает ее к дороге. Другой проходит под днищем, по закону Бернулли он является более плотным и приподнимает машину, а остальные обтекают ее с боков.

Это самое краткое и минимальное описание сил аэродинамики. Как пример можно привести их распределение, действующих на автомобиль при определенной скорости в зависимости от формы машины и наличия внешних элементов.подъемная сила

Простое сравнение результатов показывает, что даже минимальное улучшение, такое как изменение формы кузова и использование внешних элементов (спойлеров), приводит к тому, что аэродинамика автомобиля может поменяться самым кардинальным образом. Но относиться к этому надо достаточно осторожно, и вряд ли целесообразно экспериментировать самому.

Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля указывается в величине Cx, обычно она меньше 1. Чем он будет меньше, тем меньше мощностей он будет затрачивать для движения. Так показатель Cx у AUDI A8 — 0.37, Lexus LS 460 — 0.26. Весьма странным может показаться тот факт, что у спорткаров этот показатель значительно выше (Porsche 911 Turbo 997 — 0.31, Bugatti Veyron — 0.42). На самом же деле все довольно просто. Мощные двигатели требуют охлаждения, в том числе и воздушными потоками. Добиться этого можно увеличив площадь радиатора, а значит и поперечное сечение машины.

Улучшение аэродинамики автомобиля

Машина движется в воздушной среде, преодолевая ее сопротивление. Оно во многом определяется формой автомобиля, наличием и конструкцией внешних устройств. Для первых представителей авто, например «жестянка Лиззи», это не имело никакого значения, скорости движения были невелики, и время думать о том, что надо улучшать аэродинамику автомобиля, еще не пришло.жестянка лиззи

Однако по мере взросления автопрома росли скорости и мощности моторов, так что для дальнейшего развития и совершенствования автомобиля, вопросы, затрагивающие улучшение его аэродинамики, становились все более и более актуальными. Главные цели улучшения аэродинамических показателей — увеличение скоростей и экономия топлива. В таблице показано как меняется сопротивление воздуха в зависимости от скорости.соотношение скорости и мощности

Первыми с этим столкнулись спортивные машины, именно там стали появляться обтекаемые формы, позволившие снизить сопротивление внешней среды, благодаря чему повысились скорости движения. Надо сразу отметить, что в тот момент именно скоростные характеристики стояли на первом месте, об экономичности речи еще не шло.

Но со временем именно топливная экономичность, вопросы безопасности и управляемости стали решающими. За счет оптимальных форм кузова, а также обтекаемости внешних элементов отделки и дизайна (фар, ручек, решеток и т.д.) удалось поднять скорость движения и повысить топливную эффективность автомобиля.

Как пример – в таблице приведены некоторые данные о влиянии внешних элементов на расход топлива.как улучшить аэродинамику

Так что со временем улучшение эксплуатационных характеристик автомобиля, стало просто невозможно без учета влияния на них его аэродинамики. И достигается это кропотливым трудом многочисленных специалистов на специальных стендах.

Аэродинамика автомобиля имеет отношение практически ко всему спектру вопросов существования современного ТС. Дело не только в наличии внешних атрибутов, таких как спойлеры, колесные диски или зеркала специальной формы. Во многих случаях аэродинамика играет едва ли не решающую роль в управляемости и безопасности движения. И собираясь улучшать аэродинамику автомобиля самостоятельно, стоит понимать, что этим занимался производитель еще на этапе производства.

интересная статейка)) но s- это площадь проэкции автомобиля, а не сечения)))

Источники: http://www.drive2.com/b/23571/

Очень много информации в интернете на тему тюнинг автомобиля и его влияния на аэродинамику. . Общепринятым правилами стали обтекаемость, малые зазоры и плавность переходов элементов кузова. Для тюнинга и стайлинга, аэродинамика является неотъемлемой частью, так же одной из главных составляющих. Но ни кто ни когда не приводит приоритетность аэродинамики, а тем более в цифрах. Вот об этом и пойдёт сейчас речь, о приоритетности аэродинамики в цифрах и связи аэродинамики, скорости и расхода топлива.

Современный автомобиль(в среднем от 2002 года выпуска), с объёмом двигателя 1.5 литра может с экономить 15% топлива при снижении скорости всего на десять к.ч. (с 130 км/ч до 120км/ч ). А это литр на сотню. Не стоит забывать и о мощности двигателя, чем она выше, тем выше данный порог. Самое что интересной- при снижении скорости на 10км.ч. вы приедите всего на 4 минуты позже, при расчёте на участке 100км. А если превысив скорость придётся общаться с инспектором, то и того меньше.

Вывод: Проблемы с топливом- снижаем скорость. А по статистике самая экономная скорость- это 50- 60 км/ч на повышенной передаче.

Итак, мы узнали что расход зависит от скорость. И веной всему сопротивление воздуха. А значит улучшив аэродинамику снизим расход. Сопротивление воздуха подразумевается как лобовое сопротивление ("Сх") и проекция автомобиля. Обе характеристики поддаются как улучшению, так и ухудшению. Причём без вмешательства специалистов, "своими руками".

Самым расходным обвесом автомобиля считается верхний багажник, как пустой так и нагруженный и чуть меньше обтекаемый бокс на крышу. Каждая выпирающая вещь, закрепленная на автомобиле увеличивает расход на сотню. И чем больше выход её, тем больше расход, к примеру велосипед на крыше повысит в среднем расход на литр, в отличи "мало расходных" лыж.

Безобидная мухобойка на капоте тоже прожорливая, по этому лучше несколько раз подумать, чем её ставить. На росход влияют также открытые окна, люки.

На изображении выше изображены элементы автомобиля влияющие на аэродинамические свойства, а в следствии на расход топлива. Красным цветом обозначены те элементы, которые наиболее сильно ухудшают аэродинамику, зелёным менее сильно:

1) Багажник на крыше с вещами

2) Люк в крыше автомобиля

3) открытые окна автомобиля

4) Задний козырёк на крыше

5) Спойлер на багажнике

6) Вещи не габариты, выступающие из салона.

7) Завышенный клиренс заднего моста

8) Колёса без декоративных колпаков

9) Накладки на пороги

10) выпирающие элементы кузова и подвески на днище автомобиля

11) Заниженный клиренс переднего моста

12) Гладкие колёсные колпаки

13) Передний Аэродинамический обвес

14) Передний Аэродинамический обвес

16) Дополнительные фары ПТФ

18) Закрытые окна

Начнём с начала. Для тех кто часто использует верхний багажник, подойдёт прицеп, он практически не ухудшает аэродинамику. К примеру перевезти шкаф или кровать по бензину обойдётся как это же сделать на грузовике "Волдай". Велосипеды и спортивное снаряжение лучше крепить на задней части автомобиля.Длинные вещи лучше разместить в салоне, нежели оставлять торчащими из багажника.

Не оригинальные запчасти установленные под днищем и сильно выпирающие, так же любят покушать, а вот открутившиеся кожухи лучше прекрутить. Поставив колёсные колпаки опять же поможет с экономить немного топлива.

Уменьшенный клиренс автомобиля улучшает как аэродинамику, так и устойчивость автомобиля на больших скоростях. Об этом и так много кто знает, видя заниженные спорт кары и профессионально тюнингованные авто. А вот те кто завысил клиренс, с надеждой быстро пересекать бордюры и паребрики оставят денег сполна на бензозаправке и прочувствуют неуправляемость автомобиля.

Толковый аэродинамический обвес(купленный не в ближайших авто запчастях), понизит на порядок расход, закрыв все недоработки авто производителя. Заниженная передняя часть автомобиля, задний козырёк на крыше, накладки бампера и порогов уменьшают выступ колёсной части и пускают основной поток по верхней части автомобиля без завихрений. Также помогут в улучшении аэродинамики. А вот всем любимый спойлер на крышке багажника, поможет исключительно в стабилизации автомобиля и сцеплении с дорогой, но не в экономии топлива. Кстати не правильно установленный спойлер может нарушить баланс автомобиля и ухудшить характеристики управляемости.

А вот равномерно подогнанные элементы кузова с стандартными зазорами помогут потратить на пол литра бензина меньше(опять же на сотню км).

Как говорится: "Думайте сами", решайте сами. ", Успехов в тюнинге и сталинге!

Источники: http://sctuning.ru/information/466-aerodynamics