Kas ir auto aerodinamika?
saturs
Apskatot leģendāro automobiļu vēsturiskās fotogrāfijas, ikviens uzreiz pamanīs, ka, tuvojoties mūsu dienām, transportlīdzekļa virsbūve kļūst arvien leņķiskāka.
Tas ir saistīts ar aerodinamiku. Apsvērsim, kāda ir šī efekta īpatnība, kāpēc ir svarīgi ņemt vērā aerodinamikas likumus, kā arī to, kurām automašīnām ir slikts racionalizācijas koeficients un kurām ir labs.
Kas ir auto aerodinamika
Lai cik dīvaini tas izklausītos, jo ātrāk automašīna pārvietojas pa ceļu, jo vairāk tā mēdz nokāpt no zemes. Iemesls ir tāds, ka gaisa plūsmu, ar kuru transportlīdzeklis saduras, automašīnas virsbūve sagriež divās daļās. Viens iet starp dibenu un ceļa virsmu, bet otrais - virs jumta un iet ap mašīnas kontūru.
Ja paskatās uz automašīnas virsbūvi no sāniem, tad vizuāli tas attālināti atgādinās lidmašīnas spārnu. Šī lidmašīnas elementa īpatnība ir tāda, ka gaisa plūsma pāri līkumam iziet vairāk ceļu nekā zem daļas taisnas daļas. Tādēļ virs spārna tiek izveidots vakuums jeb vakuums. Palielinoties ātrumam, šis spēks vairāk paceļ ķermeni.
Līdzīgs celšanas efekts tiek radīts automašīnai. Augšpusē plūst ap motora pārsegu, jumtu un bagāžnieku, savukārt lejup pa apakšu. Vēl viens elements, kas rada papildu pretestību, ir ķermeņa daļas, kas atrodas tuvu vertikālei (radiatora režģis vai vējstikls).
Transporta ātrums tieši ietekmē celšanas efektu. Turklāt virsbūves forma ar vertikāliem paneļiem rada papildu turbulenci, kas samazina transportlīdzekļa saķeri. Šī iemesla dēļ daudzu klasisku automašīnu ar leņķa formu īpašnieki, noregulējot, obligāti piestiprina pie ķermeņa virsbūves spoileri un citus elementus, kas ļauj palielināt automašīnas piespiedējspēku.
Kāpēc tas jums nepieciešams?
Racionalizēšana ļauj gaisam ātrāk plūst gar ķermeni bez nevajadzīgiem virpuļiem. Kad mašīnu kavē paaugstināta gaisa pretestība, motors patērēs vairāk degvielas, it kā mašīna pārvadātu papildu slodzi. Tas ietekmēs ne tikai automašīnas ekonomiju, bet arī to, cik daudz kaitīgu vielu caur izplūdes cauruli izdalīsies vidē.
Projektējot automašīnas ar uzlabotu aerodinamiku, vadošo automašīnu ražotāju inženieri aprēķina šādus rādītājus:
- Cik daudz gaisa jāiekļūst motora nodalījumā, lai motors saņemtu dabīgu dabisku dzesēšanu;
- Kurās ķermeņa daļās svaigs gaiss tiks ņemts automašīnas salonā, kā arī kur tas tiks izvadīts;
- Ko var darīt, lai gaisā automašīnā būtu mazāks troksnis;
- Pacelšanas spēks jāsadala katrai asij atbilstoši transportlīdzekļa virsbūves formas īpašībām.
Visi šie faktori tiek ņemti vērā, izstrādājot jaunus mašīnu modeļus. Un, ja agrāk ķermeņa elementi varētu krasi mainīties, šodien zinātnieki jau ir izstrādājuši ideālākās formas, kas nodrošina samazinātu frontālās pacelšanās koeficientu. Šī iemesla dēļ daudzi jaunākās paaudzes modeļi var ārēji atšķirties tikai ar nelielām difuzoru vai spārnu formas izmaiņām salīdzinājumā ar iepriekšējo paaudzi.
Papildus ceļa stabilitātei aerodinamika var veicināt atsevišķu ķermeņa daļu mazāku piesārņošanu. Tātad sadursmē ar frontālu vēja brāzmu vertikāli izvietoti priekšējie lukturi, buferis un vējstikls ātrāk sasmērēsies no sadragātajiem mazajiem kukaiņiem.
Lai samazinātu lifta negatīvo ietekmi, autoražotāju mērķis ir samazināt klīrenss līdz maksimāli pieļaujamajai vērtībai. Tomēr frontālais efekts nav vienīgais negatīvais spēks, kas ietekmē mašīnas stabilitāti. Inženieri vienmēr "līdzsvaro" starp frontālo un sānu racionalizēšanu. Katrā zonā nav iespējams sasniegt ideālo parametru, tādēļ, ražojot jauna tipa virsbūvi, speciālisti vienmēr veic noteiktu kompromisu.
Aerodinamikas pamatfakti
No kurienes šī pretestība? Viss ir ļoti vienkārši. Ap mūsu planētu ir atmosfēra, kas sastāv no gāzveida savienojumiem. Vidēji atmosfēras cieto slāņu blīvums (telpa no zemes līdz putna lidojumam) ir aptuveni 1,2 kg / kvadrātmetrs. Kad objekts ir kustībā, tas saduras ar gāzes molekulām, kas veido gaisu. Jo lielāks ātrums, jo lielāks spēks šiem elementiem būs pret objektu. Šī iemesla dēļ, nokļūstot zemes atmosfērā, kosmosa kuģis sāk spēcīgi sakarst no berzes.
Pats pirmais uzdevums, ar kuru mēģina tikt galā modeļa jaunā dizaina izstrādātāji, ir tas, kā samazināt pretestību. Šis parametrs palielinās četras reizes, ja transportlīdzeklis paātrinās diapazonā no 4 km / h līdz 60 km / h. Lai saprastu, cik tas ir nozīmīgi, apsveriet nelielu piemēru.
Transporta svars ir 2 tūkstoši kg. Transports paātrinās līdz 36 km / h. Tajā pašā laikā šī spēka pārvarēšanai tiek tērēta tikai 600 vatu jauda. Viss pārējais tiek tērēts overclocking. Bet jau ar ātrumu 108 km / h. 16 kW jauda jau tiek izmantota frontālās pretestības pārvarēšanai. Braucot ar ātrumu 250 km / h. automašīna jau iztērē pat 180 zirgspēkus pretestības spēkam. Ja vadītājs vēlas vēl vairāk, līdz 300 kilometriem stundā, paātrināt automašīnu, papildus jaudai ātruma palielināšanai, lai tiktu galā ar frontālo gaisa plūsmu, motoram vajadzēs patērēt 310 zirgus. Tāpēc sporta automašīnai ir vajadzīgs tik jaudīgs spēka agregāts.
Lai attīstītu visracionalizētāko, bet tajā pašā laikā diezgan ērto transportu, inženieri aprēķina koeficientu Cx. Šis modeļa apraksta parametrs ir vissvarīgākais attiecībā uz ideālo ķermeņa formu. Ūdens pilienam šajā apgabalā ir ideāls izmērs. Viņai šis koeficients ir 0,04. Neviens autoražotājs nepiekristu tik oriģinālam sava jaunā modeļa dizainam, lai gan šajā dizainā jau ir bijušas iespējas.
Vēja pretestību var samazināt divējādi:
- Mainiet virsbūves formu tā, lai gaisa plūsma pēc iespējas vairāk plūst ap automašīnu;
- Padariet automašīnu šauru.
Kad mašīna pārvietojas, uz to iedarbojas vertikāls spēks. Tam var būt spiediena pazemināšanās, kas pozitīvi ietekmē saķeri. Ja spiediens uz automašīnu netiek palielināts, iegūtais virpulis nodrošinās transportlīdzekļa atdalīšanu no zemes (katrs ražotājs cenšas pēc iespējas vairāk novērst šo efektu).
No otras puses, kamēr automašīna pārvietojas, uz to iedarbojas trešais spēks - sānu spēks. Šis apgabals ir vēl mazāk kontrolējams, jo to ietekmē daudzi mainīgi lielumi, piemēram, sānu vējš, braucot taisni uz priekšu vai līkumos. Šī faktora stiprumu nav iespējams paredzēt, tāpēc inženieri to neriskē un veido gadījumus ar platumu, kas ļauj veikt noteiktu kompromisu Cx attiecībās.
Lai noteiktu, cik lielā mērā var ņemt vērā vertikālo, frontālo un sānu spēku parametrus, vadošie automobiļu ražotāji izveido specializētas laboratorijas, kas veic aerodinamiskos testus. Atkarībā no materiālajām iespējām šī laboratorija var ietvert vēja tuneli, kurā pie lielas gaisa plūsmas tiek pārbaudīta transporta racionalizācijas efektivitāte.
Ideālā gadījumā jaunu automašīnu modeļu ražotāji cenšas vai nu panākt savu produktu koeficientu 0,18 (šodien tas ir ideāls), vai arī pārsniegt to. Bet otrais vēl nav izdevies, jo nav iespējams novērst citus spēkus, kas iedarbojas uz mašīnu.
Nostiprināšanas un celšanas spēks
Šeit ir vēl viena nianse, kas ietekmē transporta vadību. Dažos gadījumos vilkšanu nevar samazināt līdz minimumam. Piemērs tam ir F1 automašīnas. Lai gan viņu ķermenis ir perfekti racionalizēts, riteņi ir atvērti. Šī zona rada visvairāk problēmu ražotājiem. Šādam transportam Cx ir robežās no 1,0 līdz 0,75.
Ja šajā gadījumā aizmugurējo virpuli nevar novērst, tad plūsmu var izmantot, lai palielinātu saķeri ar sliežu ceļu. Lai to izdarītu, uz ķermeņa ir uzstādītas papildu daļas, kas rada piespiedējspēku. Piemēram, priekšējais buferis ir aprīkots ar spoileri, kas neļauj tam pacelties no zemes, kas ir ārkārtīgi svarīgi sporta automašīnai. Līdzīgs spārns ir piestiprināts automašīnas aizmugurē.
Priekšējais spārns nenovirza plūsmu zem automašīnas, bet gan uz ķermeņa augšdaļu. Tāpēc transportlīdzekļa deguns vienmēr ir vērsts uz ceļa. No apakšas izveidojas vakuums, un automašīna, šķiet, turas pie trases. Aizmugurējais spoileris novērš virpuļa veidošanos aiz automašīnas - detaļa pārtrauc plūsmu, pirms to sāk iesūkt vakuuma zonā aiz transportlīdzekļa.
Mazie elementi ietekmē arī pretestības samazināšanu. Piemēram, gandrīz visu mūsdienu automašīnu motora pārsega mala pārklāj stikla tīrītāju slotiņas. Tā kā automašīnas priekšpuse visvairāk sastopas ar pretimbraucošo satiksmi, uzmanība tiek pievērsta pat tādiem maziem elementiem kā gaisa ieplūdes deflektori.
Uzstādot sporta virsbūves komplektus, jāņem vērā, ka papildu piespiedējspēks padara automašīnu drošāku uz ceļa, bet tajā pašā laikā virziena plūsma palielina pretestību. Tādēļ šāda transporta maksimālais ātrums būs mazāks nekā bez aerodinamiskiem elementiem. Vēl viena negatīva ietekme ir tā, ka automašīna kļūst rijīgāka. Tiesa, sporta virsbūves komplekta ietekme būs jūtama ar ātrumu 120 kilometri stundā, tāpēc lielākajā daļā gadījumu uz koplietošanas ceļiem šādas detaļas.
Modeļi ar vāju aerodinamisko pretestību:
Modeļi ar labu aerodinamisko pretestību:
Noskatieties arī īsu video par automašīnu aerodinamiku:
2 комментария
Bogdan
Sveiki. Nezinošs jautājums.
Ja automašīna brauktu ar ātrumu 100 km / h pie 2000 apgr./min, un tā pati automašīna brauktu ar 200 km / h pie 2000 apgr./min, vai patēriņš būtu atšķirīgs? Ko darīt, ja tas ir savādāk? Augsta vērtība?
Vai arī kāds ir auto patēriņš? Pie dzinēja ātruma vai ātruma?
pateicība
Tore
Automašīnas ātruma dubultošana divkāršo rites pretestību un četrkāršo gaisa pretestību, tāpēc ir nepieciešams vairāk enerģijas. Tas nozīmē, ka jums ir jāsadedzina vairāk degvielas, pat ja apgriezieni minūtē ir nemainīgi, tāpēc jūs nospiežat akseleratoru un kolektora spiediens palielinās un katrā cilindrā ieplūst lielāka gaisa masa. Tas nozīmē, ka jūsu dzinējs iesmidzina vairāk degvielas, tāpēc jā, pat tad, ja jūsu apgriezienu skaits paliek nemainīgs, jūs patērēsit aptuveni 4.25 reizes vairāk degvielas uz km.