Aerodinamikaren eskuliburua

Ibilgailuaren airearen erresistentzian eragina duten faktore garrantzitsuenak

Airearen erresistentzia txikiak erregai kontsumoa murrizten laguntzen du. Hala ere, alde horretatik, izugarrizko garapena dago. Noski, aerodinamikan adituak diseinatzaileen iritziarekin ados badaude.

"Motorrak egin ezin dituztenentzako aerodinamika". Hitz horiek Enzo Ferrarik esan zituen hirurogeiko hamarkadan eta garbi erakusten dute garaiko diseinatzaile askok autoaren alde teknologikoarekiko duten jarrera. Hala ere, hamar urte geroago gertatu zen lehen petrolio krisia, eta horrek balio sistema osoa errotik aldatu zuen. Autoa mugitzerakoan erresistentzia indar guztiak, eta batez ere aire geruzetatik igarotzean sortzen direnak, irtenbide tekniko zabalen bidez gainditzen diren garaiak dira, hala nola motorren desplazamendua eta potentzia handitzea, kontsumitzen den erregai kopurua edozein dela ere, alde egiten dute eta ingeniariak begiratzen hasten dira. zure helburuak lortzeko modu eraginkorragoak.

Momentuz, aerodinamikaren faktore teknologikoa ahanzturako hauts geruza lodi batez estalita dago, baina diseinatzaileentzat ez da berria. Teknologiaren historiak erakusten du 77. hamarkadan ere, Edmund Rumpler alemaniarrak eta Paul Zharai hungariarrak (Tatra TXNUMX ikonikoa sortu zuenak) bezalako adimen aurreratu eta asmatuek itxurazko gainazalak eratu zituztela eta autoen karrozeriaren diseinurako ikuspegi aerodinamikoaren oinarriak ezarri zituzten. Ondoren, aerodinamikan espezializatutako bigarren olatu bat etorri zen, hala nola Reinhard von Könich-Faxenfeld eta Wunibald Kam baroia, XNUMXetan garatu zituzten ideiak.

Guztiek argi dute abiadura handitzean muga bat datorrela, eta horren gainetik airearen erresistentzia faktore kritiko bihurtzen da autoa gidatzeko. Aerodinamikoki optimizatutako formak sortzeak muga hori dezente igo dezake eta Cx fluxu-faktore deritzonak adierazten du, 1,05 balio batek aire-fluxuarekiko perpendikularki alderantzikatuta duen kubo bat baitu (bere ardatzean 45 gradu biratzen bada, ibaian gorako ertza 0,80ra jaisten da). Hala ere, koefiziente hau airearen erresistentzia ekuazioaren zati bat baino ez da - autoaren aurrealdeko eremuaren tamaina (A) elementu garrantzitsu gisa gehitu behar duzu. Aerodinamisten zereginetako lehena gainazal garbiak eta aerodinamikoki eraginkorrak sortzea da (auto batean, ikusiko dugunez, faktoreak asko), azken finean emari koefiziente baxuagoa dakar. Azken hau neurtzeko haize-tunela behar da, egitura garestia eta oso konplexua dena; horren adibide da 2009an jarritako tunela. BMW, konpainiari 170 milioi euro kostatu baitzion. Bertako osagairik garrantzitsuena ez da haizagailu erraldoi bat, hainbeste elektrizitate kontsumitzen duena, non transformazio-azpiestazio bereizi bat behar baitu, baizik eta kotxe baten gainean aire-zorrotada batek eragiten dituen indar eta momentu guztiak neurtzen dituen arrabolaren euskarri zehatza. Bere zeregina da autoak aire-fluxuarekin duen elkarrekintza osoa ebaluatzea eta espezialistei xehetasun guztiak aztertzen eta aldatzen laguntzea, aire-fluxuan eraginkorra ez ezik, diseinatzaileen nahien araberakoa izan dadin. . Funtsean, auto batek topatzen dituen arraste-osagai nagusiak aurreko airea konprimitzen eta mugitzen denean datoz, eta, oso garrantzitsua dena, atzealdean atzean dagoen turbulentzia bizietatik datoz. Autoa tiratzeko joera duen presio baxuko zona bat dago, eta, aldi berean, zurrunbilo efektu indartsuarekin nahasten da, aerodinamistek "kitzikapen hila" ere deitzen dutena. Arrazoi logikoengatik, station wagon modeloen ondoren, huts-maila handiagoa da, eta, ondorioz, kontsumo koefizientea hondatzen da.

Arrastatze faktore aerodinamikoak

Azken hori kotxearen forma orokorra bezalako faktoreen araberakoa ez ezik, pieza eta gainazal zehatz batzuen araberakoa da. Praktikan, auto modernoen forma eta proportzio orokorrak airearen erresistentzia osoaren ehuneko 40 dira, eta horren laurdena objektuaren gainazaleko egiturak eta ispiluak, argiak, matrikula eta antena bezalako ezaugarriek zehazten dute. Airearen erresistentziaren % 10 aire-erresistentziaren bidez balazta, motorra eta transmisiora igarotzen da. % 20 zoruaren eta esekiduraren diseinu ezberdinetako zurrunbiloaren emaitza da, hau da, autoaren azpian gertatzen den guztia. Eta interesgarriena: airearen erresistentziaren %30 gurpilen eta hegoen inguruan sortzen diren zurrunbiloei zor zaie. Fenomeno horren erakustaldi praktiko batek argi erakusten du hori: ibilgailu bakoitzeko 0,28tik 0,18ra jaisten da gurpilak kentzen direnean eta babes-hasketak itxita daudenean. Ez da kasualitatea kilometraje baxuko auto harrigarri guztiek —hala nola, Hondaren lehen Insight eta GM EV1 auto elektrikoa— atzeko defentsak ezkutatuta izatea. Forma aerodinamiko orokorrak eta aurrealde itxiak, motor elektrikoak hozte-aire asko behar ez duelako, GM diseinatzaileek EV1 eredua 0,195eko fluxu-faktorearekin garatzea ahalbidetu zuten. Tesla Model 3-k Cx 0,21 du. Barne-errekuntzako motorrak dituzten ibilgailuetan gurpilen zurrunbiloa murrizteko, deiturikoak. "Aire gortinak" aire-fluxu bertikal mehe baten moduan, gurpilen inguruan putz egiten dute eta zurrunbiloak egonkortzen dituzte, pertsianak aerodinamikoek mugatzen dute motorraren fluxua eta hondoa guztiz itxita dago.

Zenbat eta txikiagoak izan arrabolaren standak neurtutako indarren balioak, orduan eta txikiagoa da Cx. Normalean 140 km/h-ko abiaduran neurtzen da; 0,30 balio batek, adibidez, esan nahi du auto batek igarotzen duen airearen ehuneko 30 abiadurara azeleratzen dela. Aurrealdeari dagokionez, bere irakurketak prozedura askoz errazagoa behar du; horretarako, autoaren kanpoko ingerada laser batekin markatzen dira aurrealdetik ikusita eta itxitako eremua metro koadrotan kalkulatzen da. Ondoren, fluxu-faktorearekin biderkatzen da, autoaren aire-erresistentzia osoa metro koadrotan lortzeko.

Gure kontakizun aerodinamikoaren eskema historikora itzuliz, 1996an erregaiaren kontsumoaren neurketa ziklo estandarizatua (NEFZ) sortzeak benetan rol negatiboa izan zuela autoen bilakaera aerodinamikoan (7etan nabarmen aurreratu zen). ) faktore aerodinamikoak eragin txikia duelako abiadura handiko mugimenduaren epe laburra dela eta. Urteotan kontsumo-koefizientea jaitsi arren, klase bakoitzeko ibilgailuen dimentsioak handitzeak aurrealdeko eremua areagotzea dakar eta, ondorioz, airearen erresistentzia areagotzea. VW Golf, Opel The Astra eta BMW 90 Series bezalako autoek 90eko hamarkadan aurrekoek baino airearekiko erresistentzia handiagoa izan zuten. Joera hau SUV modelo ikusgarriek errazten dute aurrealdeko eremu handiarekin eta narriadura okerrarekin. Ibilgailu mota hau batez ere pisu handiagatik kritikatu da, baina praktikan faktore honek garrantzi erlatiboa txikiagoa hartzen du abiadura handitzean - hiritik kanpo 50 km/h inguruko abiaduran gidatzen denean, airearen erresistentzia proportzioa gutxi gorabeherakoa da. ehuneko 80ean, autobideko abiaduran autoak jasaten duen erresistentzia osoaren ehuneko XNUMXra igotzen da.

Hodi aerodinamikoa

Ibilgailuen errendimenduan airearen erresistentziaren paperaren beste adibide bat Smart City eredu tipikoa da. Bi eserlekuetako bat hiriko kaleetan arina eta arina izan daiteke, baina bere karrozeria labur eta proportzionala oso eraginkorra da aerodinamikoaren ikuspuntutik. Pisu baxuaren atzealdean, airearen erresistentzia gero eta elementu garrantzitsuagoa bihurtzen da, eta Smart-ekin 50 km/h-ko abiaduran eragin handia izaten hasten da. Ez da harritzekoa diseinu arina izan arren, itxaropenak bete ez izana. kostu nahiko baxukoa.

Hala ere, Smart-en gabeziak izan arren, Mercedes konpainia nagusiaren aerodinamikarekiko duen jarrera forma ikusgarriak sortzeko prozesuaren ikuspegi metodiko, koherente eta proaktibo baten adibidea da. Haize-tuneletan egindako inbertsioaren eta arlo honetako lan gogorraren emaitzak enpresa honetan bereziki nabariak direla esan daiteke. Prozesu honen eraginaren adibide bereziki deigarria da egungo S-klaseak (Cx 0,24) Golf VII-ak (0,28) baino aire-erresistentzia txikiagoa duela. Barruko espazio gehiago bilatzean, modelo trinkoaren formak aurrealdeko eremu handi samarra lortu du, eta fluxu-koefizientea S klasekoa baino okerragoa da bere luzera laburragoa dela eta, gainazal errazak eta asko onartzen ez dituenak. gehiago. - dagoeneko atzetik trantsizio zorrotz baten ondorioz, zurrunbiloak sortzen lagunduz. Hala ere, VW-k irmoa du hurrengo belaunaldiko Golfak airearekiko erresistentzia nabarmen txikiagoa izango duela eta jaitsi eta erraztu egingo dela. Erregistratutako erregai-kontsumo-faktore baxuena ICE ibilgailu bakoitzeko 0,22 Mercedes CLA 180 BlueEfficiency da.

Ibilgailu elektrikoen abantaila

Forma aerodinamikoak pisuaren aurrean duen garrantziaren beste adibide bat modelo hibrido modernoak eta ibilgailu elektrikoagoak dira. Prius-en kasuan, adibidez, oso diseinu aerodinamikoaren beharra ere abiadura handitzen den heinean, tren hibridoaren eraginkortasuna izugarri jaisten da. Ibilgailu elektrikoen kasuan, modu elektrikoan kilometrajea handitzearekin lotutako guztia oso garrantzitsua da. Adituen arabera, pisua 100 kg murrizteak autoaren kilometroa kilometro gutxitan handituko du, baina, bestetik, aerodinamikak berebiziko garrantzia du auto elektrikoarentzat.

Lehenik eta behin, ibilgailu horien masa handiak berreskuratzeko erabiltzen den energiaren zati bat berreskuratzea ahalbidetzen duelako, eta, bigarrenik, motor elektrikoaren pare altuak abiaraztean pisuaren eragina konpentsatzeko aukera ematen duelako, eta bere eraginkortasuna gutxitzen da. abiadura handian eta abiadura handian. Horrez gain, potentzia-elektronikak eta motor elektrikoak hozte-aire gutxiago behar dute, eta horrek autoaren aurrealdean irekidura txikiagoa ahalbidetzen du, eta hori da, lehen esan dugunez, gorputzaren inguruko fluxua hondatzearen arrazoi nagusia. Diseinatzaileen motibazioko beste elementu bat aerodinamikoki eraginkorragoak diren formak sortzeko egungo modelo hibrido entxufagarrietan motor elektriko baten laguntzarekin bakarrik azeleraziorik gabeko mugimendua da, edo deitzen dena. bela. Bela-ontziek ez bezala, terminoa nondik datorren eta haizeak txalupa mugiarazi behar duen tokian, auto elektrikoek kilometrajea handituko dute autoak airearen erresistentzia txikiagoa badu. Aerodinamikoki optimizatutako forma bat sortzea erregaiaren kontsumoa murrizteko modurik ekonomikoena da.

Testua: Georgy Kolev

Auto ospetsu batzuen kontsumo koefizienteak:

Mercedes Simplex

1904ko produkzioa, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921ko produkzioa, Cx = 0,28

Ford modelo T

1927ko produkzioa, Cx = 0,70

Kam eredu esperimentala

1938ko produkzioa, Cx = 0,36

Mercedes errekorra autoa

1938ko produkzioa, Cx = 0,12

VW Autobusa

1950ko produkzioa, Cx = 0,44

VW "dortoka"

1951ko produkzioa, Cx = 0,40

Panhard Dina

1954ko produkzioa, Cx = 0,26

Porsche 356

1957ko produkzioa, Cx = 0,36

MG EX 181

1957ko produkzioa, Cx = 0,15

Citroen DS 19

1963ko produkzioa, Cx = 0,33

NSU Kirol Printzea

1966ko produkzioa, Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970ko produkzioa, Cx = 0,29

Volvo 245 furgoneta

1975ko produkzioa, Cx = 0,47

Audi 100

1983ko produkzioa, Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985ko produkzioa, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997ko produkzioa, Cx = 0,29