Mikä on auton aerodynamiikka?
Pitoisuus
Kun katsot historiallisia valokuvia legendaarisista automalleista, kuka tahansa huomaa heti, että kun lähestymme päiviämme, ajoneuvon kori on yhä vähemmän kulmikas.
Tämä johtuu aerodynamiikasta. Harkitaanpa, mikä on tämän vaikutuksen erityispiirre, miksi on tärkeää ottaa huomioon aerodynaamiset lait ja myös se, millä autoilla on huono virtaviivaistuskerroin ja mitkä ovat hyviä.
Mikä on auton aerodynamiikka
Niin outoa kuin se saattaa kuulostaa, sitä nopeammin auto liikkuu tietä pitkin, sitä enemmän se taipuu irtoamaan maasta. Syynä on se, että ilmavirta, jonka kanssa ajoneuvo törmää, leikataan auton koriin kahteen osaan. Yksi menee pohjan ja tienpinnan väliin, ja toinen menee katon yli ja kiertää koneen ääriviivan.
Jos katsot auton koria sivulta, visuaalisesti se muistuttaa etäisesti lentokoneen siipiä. Ilma-aluksen tämän osan erikoisuus on, että mutkan yläpuolella oleva ilmavirta kulkee enemmän polkua kuin osan suoran osan alla. Tämän vuoksi siipiin muodostuu tyhjiö tai tyhjiö. Nopeuden kasvaessa tämä voima nostaa kehoa enemmän.
Vastaava nostovaikutus syntyy autolle. Ylävirta virtaa konepellin, katon ja tavaratilan ympärillä, kun taas alavirta virtaa pohjan ympäri. Toinen lisävastusta tuottava elementti on lähellä pystysuoraa olevat rungon osat (jäähdyttimen säleikkö tai tuulilasi).
Kuljetusnopeus vaikuttaa suoraan nostovaikutukseen. Lisäksi pystysuorilla paneeleilla korin muoto luo lisää turbulenssia, mikä vähentää ajoneuvon pitoa. Tästä syystä monien klassisten autojen omistajat, joilla on kulmikkaat muodot, kiinnittävät viritykseen väistämättä spoilerin ja muita elementtejä, jotka mahdollistavat auton alipaineen lisäämisen.
Miksi tarvitset sitä
Sujuvuuden ansiosta ilma virtaa nopeammin kehoa pitkin ilman tarpeettomia pyörreitä. Kun lisääntynyt ilmavastus estää ajoneuvoa, moottori kuluttaa enemmän polttoainetta ikään kuin ajoneuvo kantaisi ylimääräistä kuormaa. Tämä vaikuttaa paitsi auton taloudellisuuteen myös siihen, kuinka paljon haitallisia aineita vapautuu pakoputken kautta ympäristöön.
Suunnitellessaan autoja, joilla on parannettu aerodynamiikka, johtavien autonvalmistajien insinöörit laskevat seuraavat indikaattorit:
- Kuinka paljon ilmaa on päästävä moottoritilaan, jotta moottori saa oikean luonnollisen jäähdytyksen;
- Missä rungon osissa raitista ilmaa imetään auton sisätilaan, ja myös siitä, mihin se poistetaan;
- Mitä voidaan tehdä, jotta ilman vähemmän melua autossa;
- Nostovoima on jaettava kullekin akselille ajoneuvon korin muodon ominaisuuksien mukaisesti.
Kaikki nämä tekijät otetaan huomioon kehitettäessä uusia konemalleja. Ja jos aikaisemmin kehon elementit voisivat muuttua dramaattisesti, nykyään tutkijat ovat jo kehittäneet ihanteellisimmat muodot, jotka antavat pienemmän etunostokertoimen. Tästä syystä monet uusimman sukupolven mallit voivat ulkoisesti poiketa vain pienistä muutoksista hajottimien tai siipien muodossa edelliseen sukupolveen verrattuna.
Tien vakauden lisäksi aerodynamiikka voi vähentää tiettyjen ruumiinosien saastumista. Joten törmäyksessä etuosan tuulenpuuskan kanssa pystysuoraan sijoitetut ajovalot, puskuri ja tuulilasi likaantuvat nopeammin murskattuista pienistä hyönteisistä.
Hissin kielteisten vaikutusten vähentämiseksi autonvalmistajat pyrkivät vähentämään raivaaminen suurimpaan sallittuun arvoon. Etuefekti ei kuitenkaan ole ainoa negatiivinen voima, joka vaikuttaa koneen vakauteen. Insinöörit "tasapainottavat" etu- ja sivusuunnittelua. Ihanteellisen parametrin saavuttaminen kullakin vyöhykkeellä on mahdotonta, joten uuden tyyppisiä runkoja valmistettaessa asiantuntijat tekevät aina tietyn kompromissin.
Aerodynaamiset perustiedot
Mistä tämä vastarinta tulee? Kaikki on hyvin yksinkertaista. Planeetamme ympärillä on kaasuyhdisteistä koostuva ilmakehä. Keskimäärin ilmakehän kiinteiden kerrosten tiheys (tila maasta lintuperspektiiviin) on noin 1,2 kg / neliömetri. Kun esine on liikkeessä, se törmää ilmaan muodostuvien kaasumolekyylien kanssa. Mitä suurempi nopeus, sitä enemmän voimaa nämä elementit osuvat esineeseen. Tästä syystä avaruusalus alkaa lämmetä voimakkaasti kitkasta päästäessään maan ilmakehään.
Ensimmäinen tehtävä, jonka uuden mallin kehittäjät yrittävät selviytyä, on vähentää vetoa. Tämä parametri kasvaa 4 kertaa, jos ajoneuvoa kiihdytetään alueella 60 km / h - 120 km / h. Harkitse pieni esimerkki ymmärtääksesi kuinka merkittävä tämä on.
Kuljetuspaino on 2 36 kg. Liikenne kiihtyy 600 km / h. Samaan aikaan vain 108 wattia tehoa käytetään tämän voiman voittamiseen. Kaikki muu käytetään ylikellotukseen. Mutta jo nopeudella 16 km / h. 250 kW: n teho on jo käytetty edestä tapahtuvan vastuksen voittamiseksi. Ajettaessa 180 km / h nopeudella. auto kuluttaa jo peräti 300 hevosvoimaa vetovoimaan. Jos kuljettaja haluaa kiihdyttää autoa vielä enemmän, jopa 310 kilometriä tunnissa, nopeuden lisäämisvoiman lisäksi moottorin on kulutettava XNUMX hevosta selviytyäkseen etuilmavirrasta. Siksi urheiluauto tarvitsee niin voimakkaan voimansiirron.
Suunnittelemaan virtaviivaisimman, mutta samalla melko mukavan kuljetuksen insinöörit laskevat kertoimen Cx. Tämä mallikuvauksen parametri on tärkein ihanteellisen kehon muodon kannalta. Vesipisaralla on ihanteellinen koko tällä alueella. Hänellä on tämä kerroin 0,04. Yksikään autovalmistaja ei hyväksy uuden mallinsa alkuperäistä mallia, vaikka tässä mallissa on ollut vaihtoehtoja aiemmin.
Tuulen vastusta voidaan vähentää kahdella tavalla:
- Vaihda rungon muoto niin, että ilmavirta virtaa auton ympärillä mahdollisimman paljon;
- Tee autosta kapea.
Kun kone liikkuu, siihen vaikuttaa pystysuora voima. Sillä voi olla alipainevaikutus, jolla on positiivinen vaikutus pitoon. Jos autoon kohdistuvaa painetta ei lisätä, tuloksena oleva pyörre varmistaa ajoneuvon irtoamisen maasta (kukin valmistaja yrittää poistaa tämän vaikutuksen mahdollisimman paljon).
Toisaalta, kun auto liikkuu, siihen vaikuttaa kolmas voima - sivuvoima. Tätä aluetta on vielä vähemmän hallittavissa, koska siihen vaikuttavat monet vaihtelevat määrät, kuten sivutuuli suoraan eteenpäin ajettaessa tai kaarteissa. Tämän tekijän vahvuutta on mahdotonta ennustaa, joten insinöörit eivät vaaranna sitä ja luovat tapauksia, joiden leveys sallii tietyn kompromissin Cx-suhteessa.
Johtavat ajoneuvovalmistajat perustavat erikoistuneita laboratorioita, jotka suorittavat aerodynaamisia testejä selvittääkseen, missä määrin pystysuoran, etu- ja sivuttaisvoiman parametrit voidaan ottaa huomioon. Materiaalimahdollisuuksista riippuen tämä laboratorio voi sisältää tuulitunnelin, jossa kuljetuksen virtaviivaistamisen tehokkuus tarkistetaan suuren ilmavirran alla.
Ihannetapauksessa uusien automallien valmistajat pyrkivät joko saattamaan tuotteitaan kertoimeen 0,18 (tänään tämä on ihanteellinen) tai ylittämään sen. Mutta kukaan ei ole vielä onnistunut toisessa, koska on mahdotonta poistaa muita koneeseen vaikuttavia voimia.
Kiristys- ja nostovoima
Tässä on vielä yksi vivahde, joka vaikuttaa kuljetuksen hallittavuuteen. Joissakin tapauksissa vetoa ei voida minimoida. Esimerkki tästä ovat F1-autot. Vaikka heidän rungonsa on täysin virtaviivainen, pyörät ovat auki. Tämä alue aiheuttaa eniten ongelmia tuottajille. Tällaisessa kuljetuksessa Cx on välillä 1,0 - 0,75.
Jos takapyörää ei voida eliminoida tässä tapauksessa, virtausta voidaan käyttää piton lisäämiseen radan kanssa. Tätä varten runkoon asennetaan ylimääräisiä osia, jotka luovat alivoimaa. Esimerkiksi etupuskuri on varustettu spoilerilla, joka estää sitä nostamasta maasta, mikä on erittäin tärkeää urheiluautolle. Vastaava siipi on kiinnitetty auton takaosaan.
Etusiipi ei ohjaa virtausta auton alle, vaan korin yläosaan. Tämän vuoksi ajoneuvon nenä on aina suunnattu tielle. Tyhjiö muodostuu alhaalta, ja auto näyttää pysyvän radalla. Takaspoileri estää pyörteen muodostumisen auton taakse - osa rikkoo virtauksen ennen kuin se alkaa imeytyä ajoneuvon takana olevaan tyhjiöalueeseen.
Pienet elementit vaikuttavat myös vastuksen vähentämiseen. Esimerkiksi melkein kaikkien nykyaikaisten autojen konepellin reuna peittää pyyhkijänsulat. Koska auton etuosa kohtaa ennen kaikkea tulevaa liikennettä, huomiota kiinnitetään jopa sellaisiin pieniin elementteihin kuin ilmanoton ohjaimet.
Kun asennat urheilullisia korisarjoja, sinun on otettava huomioon, että lisävoiman ansiosta auto on varmempi tiellä, mutta samalla suuntaava virtaus lisää vastusta. Tämän vuoksi tällaisen kuljetuksen huippunopeus on pienempi kuin ilman aerodynaamisia elementtejä. Toinen kielteinen vaikutus on, että autosta tulee ahneempi. Totta, urheilukehopaketin vaikutus tuntuu nopeudella 120 kilometriä tunnissa, joten useimmissa julkisilla teillä tällaiset yksityiskohdat.
Mallit, joiden aerodynaaminen vastus on heikko:
Mallit, joilla on hyvä aerodynaaminen vastus:
Katso lisäksi lyhyt video auton aerodynamiikasta:
2 комментария
Bogdan
Hei. Tietämätön kysymys.
Jos auto kulkisi 100 km/h nopeudella 2000 rpm ja sama auto 200 km/h 2000 rpm, olisiko kulutus erilainen? Mitä jos se on erilainen? Korkea arvo?
Tai mikä on auton kulutus? Moottorin nopeudella tai nopeudella?
kiitos
Tore
Auton nopeuden kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa vierintävastuksen ja nelinkertaistaa ilmanvastuksen, joten energiaa tarvitaan enemmän. Tämä tarkoittaa, että sinun on poltettava enemmän polttoainetta, vaikka kierrosluku olisi vakio, joten painat kaasupoljinta ja jakotukin paine kasvaa ja jokaiseen sylinteriin tulee suurempi massa ilmaa. Tämä tarkoittaa, että moottorisi ruiskuttaa enemmän polttoainetta, joten kyllä, vaikka kierrosluku pysyisi samana, käytät noin 4.25 kertaa enemmän polttoainetta kilometriä kohden.