Čo je to aerodynamika auta?

Pri pohľade na historické fotografie legendárnych modelov automobilov si každý okamžite všimne, že keď sa priblížime k svojej dobe, karoséria vozidla bude čoraz menej hranatá.

Môže za to aerodynamika. Zvážme, v čom je zvláštnosť tohto účinku, prečo je dôležité brať do úvahy aerodynamické zákony a tiež to, ktoré autá majú zlý koeficient racionalizácie a ktoré sú dobré.

Čo je to aerodynamika auta

Akokoľvek to môže znieť čudne, čím rýchlejšie sa auto pohybuje po ceste, tým viac bude mať sklon zliezať zo zeme. Dôvodom je to, že prúdenie vzduchu, do ktorého vozidlo narazí, je karosériou auta rozrezané na dve časti. Jeden ide medzi dnom a povrchom cesty a druhý cez strechu a obchádza obrys stroja.

Ak sa pozriete na karosériu automobilu zboku, vizuálne bude vzdialene pripomínať krídlo lietadla. Zvláštnosťou tohto prvku lietadla je, že prúdenie vzduchu nad zákrutou prechádza väčšou cestou ako pod rovnou časťou časti. Z tohto dôvodu sa nad krídlom vytvára vákuum alebo vákuum. So zvyšujúcou sa rýchlosťou táto sila viac dvíha telo.

Podobný efekt zdvíhania sa vytvára aj pre auto. Predný prúd preteká okolo kapoty, strechy a kufra, zatiaľ čo spodný prúd preteká okolo dna. Ďalším prvkom, ktorý vytvára ďalší odpor, sú časti karosérie blízko vertikály (mriežka chladiča alebo čelné sklo).

Prepravná rýchlosť priamo ovplyvňuje efekt zdvíhania. Tvar karosérie so zvislými panelmi navyše vytvára ďalšie turbulencie, ktoré znižujú trakciu vozidla. Z tohto dôvodu majitelia mnohých klasických automobilov s hranatými tvarmi pri ladení nevyhnutne pripevnia na karosériu spojler a ďalšie prvky, ktoré umožňujú zvýšiť prítlak automobilu.

Prečo to potrebujete

Zjednodušenie umožňuje vzduchu prúdiť rýchlejšie pozdĺž tela bez zbytočných vírov. Ak stroju bráni zvýšený odpor vzduchu, motor spotrebuje viac paliva, akoby stroj niesol ďalšie zaťaženie. To ovplyvní nielen ekonomiku automobilu, ale aj to, koľko škodlivých látok sa bude z výfukového potrubia uvoľňovať do životného prostredia.

Pri navrhovaní automobilov so zlepšenou aerodynamikou počítajú inžinieri od popredných výrobcov automobilov nasledujúce ukazovatele:

• Koľko vzduchu sa musí dostať do motorového priestoru, aby motor dostával správne prirodzené chladenie;
• V ktorých častiach tela bude nasávaný čerstvý vzduch pre interiér vozidla a tiež kde bude odvádzaný;
• Čo možno urobiť pre to, aby bol vzduch vo vozidle menej hlučný;
• Zdvíhacia sila musí byť rozložená na každú nápravu v súlade s charakteristikami tvaru karosérie vozidla.

Všetky tieto faktory sa berú do úvahy pri vývoji nových modelov strojov. A ak by sa skôr mohli prvky tela drasticky meniť, dnes už vedci vyvinuli najideálnejšie formy, ktoré poskytujú znížený koeficient čelného zdvihu. Z tohto dôvodu sa veľa modelov najnovšej generácie môže navonok líšiť iba malými zmenami v tvare difúzorov alebo krídla v porovnaní s predchádzajúcou generáciou.

Okrem stability na ceste môže aerodynamika prispieť k menšej kontaminácii určitých častí tela. Pri kolízii s čelným nárazom vetra sa teda vertikálne umiestnené svetlomety, nárazník a čelné sklo rýchlejšie zašpinia od zlomeného malého hmyzu.

Aby sa znížil negatívny vplyv výťahu, snažia sa automobilky znížiť odbavenie na maximálnu prípustnú hodnotu. Čelný účinok však nie je jedinou negatívnou silou, ktorá ovplyvňuje stabilitu stroja. Inžinieri vždy „vyvážia“ medzi čelným a bočným usmernením. Nie je možné dosiahnuť ideálny parameter v každej zóne, preto pri výrobe nového typu karosérie robia špecialisti vždy určitý kompromis.

Základné aerodynamické fakty

Odkiaľ pochádza tento odpor? Všetko je veľmi jednoduché. Okolo našej planéty existuje atmosféra pozostávajúca z plynných zlúčenín. V priemere je hustota pevných vrstiev atmosféry (priestor od zeme po vtáčiu perspektívu) asi 1,2 kg / meter štvorcový. Keď je objekt v pohybe, zrazí sa s molekulami plynu, ktoré tvoria vzduch. Čím vyššia je rýchlosť, tým viac sily tieto prvky zasiahnu objekt. Z tohto dôvodu sa kozmická loď pri vstupe do zemskej atmosféry začne od trenia silne zahrievať.

Úplne prvou úlohou, s ktorou sa vývojári nového dizajnu modelu snažia vyrovnať, je spôsob zníženia odporu. Tento parameter sa zvyšuje štvornásobne, ak je vozidlo akcelerované v rozmedzí od 4 km / h do 60 km / h. Ak chcete pochopiť, aké dôležité je to, zvážte malý príklad.

Hmotnosť prepravy je 2 tisíc kg. Doprava zrýchľuje na 36 km / h. Na prekonanie tejto sily sa súčasne spotrebuje iba 600 wattov energie. Všetko ostatné sa vynakladá na pretaktovanie. Ale už pri rýchlosti 108 km / h. Na prekonanie čelného odporu sa už spotrebuje výkon 16 kW. Pri jazde rýchlosťou 250 km / h. auto už teraz vynakladá na brzdnú silu až 180 koní. Ak chce vodič ešte viac zrýchliť auto, a to až na 300 kilometrov za hodinu, okrem sily potrebnej na zvýšenie rýchlosti bude motor musieť na zvládnutie čelného prúdenia vzduchu spotrebovať 310 koní. Preto športové vozidlo potrebuje také silné pohonné ústrojenstvo.

Pre vývoj čo najefektívnejšej, ale zároveň celkom pohodlnej dopravy, inžinieri vypočítajú koeficient Cx. Tento parameter v popise modelu je najdôležitejší z hľadiska ideálneho tvaru tela. Kvapka vody má v tejto oblasti ideálnu veľkosť. Má tento koeficient 0,04. Žiadna automobilka by nesúhlasila s takým originálnym dizajnom pre svoj nový model automobilu, aj keď možnosti v tomto prevedení už boli skôr.

Existujú dva spôsoby, ako znížiť odpor vetra:

1. Zmeňte tvar karosérie tak, aby prúdenie vzduchu okolo auta prúdilo čo najviac;
2. Zúžte auto.

Keď sa stroj pohybuje, pôsobí na neho zvislá sila. Môže mať tlak podtlaku, ktorý má pozitívny vplyv na trakciu. Ak sa tlak na auto nezvýši, výsledný vír zabezpečí oddelenie vozidla od zeme (každý výrobca sa snaží tento efekt čo najviac eliminovať).

Na druhej strane, zatiaľ čo sa auto pohybuje, na neho pôsobí tretia sila - bočná sila. Táto oblasť je ešte menej kontrolovateľná, pretože je ovplyvnená mnohými premennými veličinami, napríklad bočným vetrom pri jazde v priamom smere alebo v zákrutách. Sila tohto faktora sa nedá predvídať, takže to inžinieri neriskujú a vytvárajú puzdrá so šírkou, ktorá umožňuje urobiť určitý kompromis v pomere Cx.

Na určenie rozsahu, v akom je možné zohľadniť parametre vertikálnych, čelných a bočných síl, zriaďujú poprední výrobcovia automobilov špecializované laboratóriá, ktoré uskutočňujú aerodynamické skúšky. V závislosti od materiálových možností môže toto laboratórium obsahovať aerodynamický tunel, v ktorom sa pri veľkom prúdení vzduchu kontroluje efektívnosť zjednodušenia dopravy.

V ideálnom prípade sa výrobcovia nových modelov automobilov usilujú buď zvýšiť svoje produkty na koeficient 0,18 (dnes je to ideálne), alebo ho prekročiť. Ale v druhej zatiaľ nikto neuspel, pretože je nemožné eliminovať ďalšie sily pôsobiace na stroj.

Upínacia a zdvíhacia sila

Je tu ešte jedna nuance, ktorá ovplyvňuje manipuláciu s dopravou. V niektorých prípadoch nie je možné minimalizovať ťahanie. Príkladom toho sú automobily F1. Hoci sú ich karoséria dokonale aerodynamické, kolesá sú otvorené. Táto zóna predstavuje pre výrobcov najväčšie problémy. Pre takúto prepravu je Cx v rozmedzí od 1,0 do 0,75.

Ak v tomto prípade nie je možné eliminovať zadný vír, potom je možné prietok použiť na zvýšenie trakcie s traťou. Za týmto účelom sú na karosériu nainštalované ďalšie diely, ktoré vytvárajú prítlak. Napríklad predný nárazník je vybavený spojlerom, ktorý zabraňuje jeho zdvíhaniu zo zeme, čo je pre športové auto mimoriadne dôležité. Podobné krídlo je pripevnené k zadnej časti vozidla.

Predné krídlo nesmeruje prúdenie pod autom, ale na hornú časť tela. Z tohto dôvodu je nos vozidla vždy nasmerovaný na cestu. Zospodu sa vytvorí vákuum a zdá sa, že auto drží na trati. Zadný spojler zabraňuje tvorbe víru za autom - časť prerušuje tok skôr, ako sa začne nasávať do vákuovej zóny za vozidlom.

Malé prvky tiež ovplyvňujú zníženie odporu. Napríklad hrana kapoty takmer všetkých moderných automobilov zakrýva stierače. Pretože predná časť vozidla najviac naráža na protiidúcu dopravu, pozornosť sa venuje aj takým malým prvkom, ako sú deflektory nasávania vzduchu.

Pri inštalácii športových súprav karosérie musíte brať do úvahy, že dodatočný prítlak zvyšuje sebadôveru automobilu na ceste, súčasne však smerový tok zvyšuje odpor. Z tohto dôvodu bude maximálna rýchlosť takejto dopravy nižšia ako bez aerodynamických prvkov. Ďalším negatívnym účinkom je, že auto je nenásytnejšie. Je pravda, že účinok športového bodykitu pocítite pri rýchlosti 120 kilometrov za hodinu, takže vo väčšine situácií na verejných komunikáciách nájdete také detaily.

Modely so zlým aerodynamickým odporom:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, lovec)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ "classic" (01, 03, 05, 06, 07)

Hmotnosť 0,54-Mercedes-Benz (trieda G)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Modely s dobrým aerodynamickým odporom:

Cx 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300h)

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C triedy

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (rad 3 v zadnej časti E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (trieda E)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Ďalej si pozrite krátke video o aerodynamike vozidla:

Aerodynamika auta, čo to je? Ako vylepšiť aerodynamiku? Ako NEROBIŤ lietadlo z auta?