Mi az autó aerodinamika?

A legendás autómodellek történelmi fényképeit nézve bárki azonnal észreveszi, hogy ahogy közelebb kerülünk napjainkhoz, egy jármű karosszériája egyre kevésbé szögletes.

Ennek oka az aerodinamika. Vizsgáljuk meg, mi a különlegessége ennek a hatásnak, miért fontos figyelembe venni az aerodinamikai törvényeket, és azt is, hogy melyik autónak van rossz áramvonalasítási együtthatója, és melyiknek jó.

Mi az autó aerodinamika

Bármilyen furcsán is hangzik, minél gyorsabban halad az autó az úton, annál inkább hajlamos leszállni a földről. Ennek oka, hogy a légáramlatot, amellyel a jármű ütközik, a karosszéria két részre vágja. Az egyik az alja és az útfelület között megy, a második - a tető felett, és megkerüli a gép kontúrját.

Ha oldalról nézi az autó karosszériáját, akkor vizuálisan távolról hasonlít egy repülőgép szárnyára. A repülőgép ezen elemének sajátossága abban rejlik, hogy a kanyar felett a levegő áramlása több utat vezet át, mint az alkatrész egyenes része alatt. Emiatt vákuum vagy vákuum jön létre a szárny felett. A sebesség növekedésével ez az erő jobban megemeli a testet.

Hasonló emelőhatás jön létre az autó számára. Az elülső áramlás a motorháztető, a tető és a csomagtartó körül folyik, míg a lefelé áramlik az alja. Egy másik elem, amely további ellenállást vált ki, a függőlegeshez közeli testrészek (hűtőrács vagy szélvédő).

A szállítási sebesség közvetlenül befolyásolja az emelési hatást. Ezenkívül a függőleges panelekkel ellátott karosszéria további turbulenciát eredményez, ami csökkenti a jármű tapadását. Emiatt sok klasszikus, szögletes formájú autó tulajdonosai tuningoláskor szükségszerűen spoilert és egyéb elemeket rögzítenek a karosszérián, amelyek lehetővé teszik az autó leszorító erejének növelését.

Miért szükséges

Az áramvonalasítás lehetővé teszi a levegő gyorsabb áramlását a test mentén, felesleges örvények nélkül. Amikor a megnövekedett légellenállás akadályozza a gépet, a motor több üzemanyagot fog használni, mintha a gép további terhelést hordozna. Ez nemcsak az autó gazdaságosságát fogja befolyásolni, hanem azt is, hogy a kipufogócsövön keresztül mennyi káros anyag szabadul fel a környezetbe.

A továbbfejlesztett aerodinamikájú autók tervezésénél a vezető autógyártók mérnökei a következő mutatókat számítják ki:

• Mennyi levegőnek kell bejutnia a motortérbe, hogy a motor megfelelő természetes hűtést kapjon;
• A karosszéria mely részein veszik a friss levegőt az autó belsejéhez, valamint hova engedik ki;
• Mit lehet tenni azért, hogy a levegő kevesebb zajt kapjon az autóban;
• Az emelőerőt minden tengelyre el kell osztani a jármű karosszéria-alakjának jellemzőivel összhangban.

Mindezeket a tényezőket figyelembe veszik az új gépmodellek fejlesztésekor. És ha korábban a testelemek drasztikusan megváltozhatnak, ma a tudósok már kifejlesztették a legideálisabb formákat, amelyek csökkentett frontális emelési együtthatót biztosítanak. Emiatt a legújabb generáció számos modellje külsőleg csak a diffúzor vagy a szárny alakjának kisebb változásával térhet el az előző generációhoz képest.

Az útstabilitás mellett az aerodinamika hozzájárulhat bizonyos testrészek kevesebb szennyeződéséhez. Tehát egy frontális széllökéssel ütközve a vertikálisan elhelyezett fényszórók, a lökhárító és a szélvédő gyorsabban koszosodnak el a kis rovaroktól.

Az emelés negatív hatásainak csökkentése érdekében az autógyártók célja a csökkentés távolság a maximálisan megengedett értékig. A frontális hatás azonban nem az egyetlen negatív erő, amely befolyásolja a gép stabilitását. A mérnökök mindig "egyensúlyban vannak" az elülső és az oldalsó áramvonalasítás között. Minden zónában lehetetlen elérni az ideális paramétert, ezért egy új típusú karosszéria gyártásakor a szakemberek mindig bizonyos kompromisszumot kötnek.

Alapvető aerodinamikai tények

Honnan származik ez az ellenállás? Minden nagyon egyszerű. Bolygónk körül atmoszféra van, amely gáznemű vegyületekből áll. Átlagosan a légkör szilárd rétegeinek sűrűsége (tér a földtől a madártávlatig) körülbelül 1,2 kg / négyzetméter. Amikor egy tárgy mozgásban van, ütközik a levegőt alkotó gázmolekulákkal. Minél nagyobb a sebesség, annál nagyobb erő éri ezeket az elemeket az objektumon. Emiatt, amikor belép a földi légkörbe, az űrhajó erősen felmelegedni kezd a súrlódástól.

A legelső feladat, amellyel az új modellterv fejlesztői megpróbálnak megbirkózni, az az, hogy miként lehet csökkenteni az ellenállást. Ez a paraméter négyszeresére növekszik, ha a járművet 4 km / h és 60 km / h közötti tartományban gyorsítják fel. Tekintsünk egy kis példát, hogy megértsük, mennyire jelentős ez.

A szállítás súlya 2 36 kg. A szállítás 600 km / h-ra gyorsul. Ugyanakkor ennek az erőnek a leküzdésére csak 108 watt energiát költenek. Minden mást túlhúzásra fordítanak. De már 16 km / h sebességgel. 250 kW teljesítményt már használnak a frontális ellenállás leküzdésére. 180 km / h sebességgel haladva. az autó már 300 lóerőt költ a vonóerőre. Ha a sofőr még gyorsabban, akár 310 kilométer / óráig akarja gyorsítani az autót, a sebesség növelésének ereje mellett a motornak XNUMX lovat kell fogyasztania ahhoz, hogy megbirkózzon a frontális légáramlással. Ezért kell egy sportautóhoz ilyen erőteljes hajtáslánc.

A legkorszerűbb, ugyanakkor meglehetősen kényelmes szállítás fejlesztése érdekében a mérnökök kiszámítják a Cx együtthatót. Ez a paraméter a modell leírásában a legfontosabb az ideális testalkat szempontjából. Egy csepp víz ideális méretű ezen a területen. Ez az együttható 0,04. Egyetlen autógyártó sem fogadja el új autójának ilyen eredeti kialakítását, bár ebben a kialakításban már korábban is voltak lehetőségek.

Kétféle módon lehet csökkenteni a szélállóságot:

1. Változtassa meg a karosszéria alakját úgy, hogy a levegő áramlása a lehető legnagyobb mértékben az autó körül áramoljon;
2. Legyen keskeny az autó.

Amikor a gép mozog, függőleges erő hat rá. Lehet lefelé nyomó hatása, ami pozitív hatással van a tapadásra. Ha az autóra nehezedő nyomás nem növekszik, az így létrejövő örvény biztosítja a jármű elválasztását a talajtól (minden gyártó igyekszik a lehető legnagyobb mértékben kiküszöbölni ezt a hatást).

Másrészt, miközben az autó mozog, egy harmadik erő hat rá - az oldalirányú erő. Ez a terület még kevésbé szabályozható, mivel sok változó érték befolyásolja, például az oldalszél egyenesen haladva vagy kanyarodva. Ennek a tényezőnek az erejét nem lehet megjósolni, ezért a mérnökök nem kockáztatják, és olyan szélességű eseteket hoznak létre, amelyek lehetővé teszik a Cx arány bizonyos kompromisszumát.

Annak meghatározása érdekében, hogy a függőleges, frontális és laterális erők paraméterei mennyiben vehetők figyelembe, a vezető járműgyártók speciális laboratóriumokat hoznak létre, amelyek aerodinamikai vizsgálatokat végeznek. Az anyaglehetőségektől függően ez a laboratórium tartalmazhat szélcsatornát, amelyben nagy légáramlás mellett ellenőrzik a szállítás áramvonalasításának hatékonyságát.

Ideális esetben az új autómodellek gyártói arra törekednek, hogy termékeiket 0,18-as együtthatóra hozzák (ma ez az ideális), vagy meghaladják azt. De a második még senkinek sem sikerült, mert lehetetlen kiküszöbölni a gépre ható egyéb erőket.

Rögzítő és emelő erő

Itt van egy másik árnyalat, amely befolyásolja a szállítás kezelését. Bizonyos esetekben a húzás nem minimalizálható. Erre példa az F1-es autók. Bár testük tökéletesen áramvonalas, a kerekek nyitottak. Ez a zóna okozza a legtöbb problémát a termelők számára. Ilyen szállítás esetén a Cx 1,0 és 0,75 között van.

Ha a hátsó örvényt ebben az esetben nem lehet kiküszöbölni, akkor az áramlás felhasználható a tapadás növelésére a vágány mellett. Ehhez további részeket telepítenek a karosszériára, amelyek leszorító erőt hoznak létre. Például az első lökhárító olyan spoilerrel van felszerelve, amely megakadályozza annak felemelkedését a talajról, ami rendkívül fontos egy sportautó számára. Hasonló szárny van rögzítve az autó hátuljához.

Az első szárny nem az autó alatti áramlást irányítja, hanem a karosszéria felső részére. Emiatt a jármű orra mindig az út felé irányul. Alulról vákuum képződik, és az autó mintha ragaszkodna a pályához. A hátsó légterelő megakadályozza az örvény kialakulását az autó mögött - az alkatrész megtöri az áramlást, mielőtt a jármű mögötti vákuumzónába kezdene beszívódni.

A kis elemek szintén befolyásolják az ellenállás csökkenését. Például szinte az összes modern autó motorháztetőjének széle eltakarja az ablaktörlő lapátokat. Mivel az autó eleje leginkább a szembejövő forgalommal találkozik, még olyan apró elemekre is figyelmet fordítanak, mint a légbeömlő terelők.

A sporttest-készletek telepítésekor figyelembe kell venni, hogy a további leszorító erő magabiztosabbá teszi az autót az úton, ugyanakkor az irányított áramlás növeli a ellenállást. Emiatt az ilyen szállítás csúcssebessége alacsonyabb lesz, mint aerodinamikai elemek nélkül. Egy másik negatív hatás az, hogy az autó falánkabbá válik. Igaz, a sporttest-készlet hatása 120 kilométer / órás sebességnél érezhető lesz, így a legtöbb esetben a közutakon ilyen részletek.

Gyenge aerodinamikai ellenállású modellek:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

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

Súly 0,54-Mercedes-Benz (G-osztály)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Jó aerodinamikai ellenállású modellek:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (3. modell)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

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

Cx 0,24 - Tesla S modell

Cx 0,24 - Tesla (X modell)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C osztály

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 (3 -sorozat az E90 hátulján)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-osztály)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Ezenkívül nézzen meg egy rövid videót az autó aerodinamikájáról:

Autó aerodinamika, mi ez? Hogyan lehetne javítani az aerodinamikát? Hogyan NEM lehet gépet csinálni autóból?