Անհանգիստ հոսք
Պարունակություն
Ինչպես է ժամանակակից տեխնոլոգիան փոխում մեքենաների աերոդինամիկան
Օդի ցածր դիմադրությունը օգնում է նվազեցնել վառելիքի սպառումը: Այս առումով, սակայն, զարգացման ահռելի հնարավորություններ կան: Առայժմ, իհարկե, աերոդինամիկայի մասնագետները համաձայն են դիզայներների կարծիքի հետ:
«Աերոդինամիկա նրանց համար, ովքեր չեն կարող մոտոցիկլ պատրաստել»: Այս խոսքերը արտասանվել են Enzo Ferrari- ի կողմից 60-ականներին և հստակ ցույց են տալիս ժամանակի շատ դիզայներների վերաբերմունքը մեքենայի այս տեխնոլոգիական կողմի նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, միայն տաս տարի անց եկավ առաջին նավթային ճգնաժամը, և դրանց արժեքների ամբողջ համակարգը արմատապես փոխվեց: Այն ժամանակները, երբ մեքենայի շարժման մեջ դիմադրության բոլոր ուժերը, և հատկապես դրանք, որոնք առաջանում են օդային շերտերի միջով անցնելու արդյունքում, հաղթահարվում են լայն տեխնիկական լուծումներով, ինչպիսիք են շարժիչների տեղաշարժի և հզորության բարձրացումը, անկախ սպառված վառելիքի քանակից, նրանք անցնում են, և ինժեներները սկսում են փնտրեք ձեր նպատակներին հասնելու ավելի արդյունավետ ուղիներ:
Այս պահին աերոդինամիկայի տեխնոլոգիական գործոնը ծածկված է մոռացության փոշու հաստ շերտով, բայց դիզայներների համար այն բոլորովին նոր չէ: Տեխնոլոգիայի պատմությունը ցույց է տալիս, որ նույնիսկ քսաներորդական թվականներին առաջադեմ և հնարամիտ ուղեղները, ինչպիսիք են գերմանացի Էդմունդ Ռամպլերը և հունգարացի Պոլ arayարայը (ով ստեղծել է Tatra T77- ի պաշտամունքը), ձևավորել են պարզեցված մակերեսներ և հիմք դրել մեքենայի թափքի դիզայնի աերոդինամիկ մոտեցմանը: Նրանց հաջորդեց աերոդինամիկայի մասնագետների երկրորդ ալիքը, ինչպիսիք են բարոն Ռայնհարդ ֆոն Կոնիչ-Ֆաքսենֆելդը և Վունիբալդ Կամը, ովքեր իրենց գաղափարները մշակեցին 1930-ականներին:
Բոլորի համար պարզ է, որ արագության ավելացման հետ մեկտեղ գալիս է մի սահման, որից բարձր օդի դիմադրությունը դառնում է մեքենա վարելու կարևոր գործոն: Աերոդինամիկորեն օպտիմիզացված ձևերի ստեղծումը կարող է զգալիորեն տեղափոխել այս սահմանը դեպի վեր և արտահայտվում է այսպես կոչված հոսքի գործակցով Cx, քանի որ 1,05 արժեքն ունի օդի հոսքին ուղղահայաց շրջված խորանարդ (եթե այն պտտվում է 45 աստիճանով իր առանցքի երկայնքով, այնպես, որ դրա վերին հոսանքի եզրը կրճատվում է մինչև 0,80): Այնուամենայնիվ, այս գործակիցը օդի դիմադրության հավասարման միայն մի մասն է. մեքենայի ճակատային տարածքի չափը (A) պետք է ավելացվի որպես հիմնական տարր: Աերոդինամիկների խնդիրներից առաջինը մաքուր, աերոդինամիկորեն արդյունավետ մակերեսների ստեղծումն է (որոնց գործոնները, ինչպես կտեսնենք, շատ են մեքենայում), որն ի վերջո հանգեցնում է հոսքի գործակցի նվազմանը։ Վերջինս չափելու համար անհրաժեշտ է հողմային թունել, որը ծախսատար և չափազանց բարդ օբյեկտ է. դրա օրինակն է BMW-ի 2009 միլիոն եվրո արժողությամբ թունելը, որը շահագործման է հանձնվել 170 թվականին: Դրա մեջ ամենակարևոր բաղադրիչը ոչ թե հսկա օդափոխիչն է, որն այնքան էլեկտրաէներգիա է սպառում, որ անհրաժեշտ է առանձին տրանսֆորմատորային կայան, այլ ճշգրիտ գլանափաթեթը, որը չափում է բոլոր ուժերն ու պահերը, որոնք օդային շիթը գործադրում է մեքենայի վրա: Նրա գործն է գնահատել մեքենայի ողջ փոխազդեցությունը օդի հոսքի հետ և օգնել մասնագետներին ուսումնասիրել յուրաքանչյուր մանրուք և փոխել այն այնպես, որ այն ոչ միայն արդյունավետ դարձնի օդի հոսքի մեջ, այլև դիզայներների ցանկությանը համապատասխան: . Հիմնականում հիմնական քաշող բաղադրիչները, որոնց բախվում է մեքենան, գալիս են այն ժամանակ, երբ դիմացի օդը սեղմվում և տեղաշարժվում է, և ինչ-որ չափազանց կարևոր բան՝ հետևի ետևում գտնվող ինտենսիվ տուրբուլենտությունից: Այնտեղ ձևավորվում է ցածր ճնշման գոտի, որը հակված է քաշելու մեքենան, որն իր հերթին խառնվում է հորձանուտի ուժեղ ազդեցությանը, որը աերոդինամիկները նաև անվանում են «մեռած գրգռում»։ Տրամաբանական պատճառներով, գույքային մոդելների հետևում, իջեցված ճնշման մակարդակն ավելի բարձր է, ինչի հետևանքով վատանում է հոսքի գործակիցը։
Աերոդինամիկական քարշման գործոններ
Վերջինս կախված է ոչ միայն այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են մեքենայի ընդհանուր ձևը, այլ նաև կոնկրետ մասերից և մակերեսներից: Գործնականում ժամանակակից մեքենաների ընդհանուր ձևն ու համամասնությունները կազմում են օդի ընդհանուր դիմադրության 40 տոկոսը, որի մեկ քառորդը որոշվում է օբյեկտի մակերեսի կառուցվածքով և այնպիսի հատկանիշներով, ինչպիսիք են հայելիները, լույսերը, պետհամարանիշը և ալեհավաքը: Օդի դիմադրության 10%-ը պայմանավորված է անցքերով դեպի արգելակներ, շարժիչ և փոխանցումատուփ: 20%-ը տարբեր հատակի և կախովի կառույցների հորձանուտի արդյունք է, այսինքն՝ այն ամենը, ինչ տեղի է ունենում մեքենայի տակ։ Իսկ ամենահետաքրքիրն այն է, որ օդի դիմադրության մինչև 30%-ը պայմանավորված է անիվների և թեւերի շուրջ ստեղծված հորձանուտներով։ Այս երևույթի գործնական ցուցադրումը հստակ ցույց է տալիս դրա մասին. սպառման գործակիցը 0,28-ից մեկ մեքենայի համար նվազում է մինչև 0,18, երբ անիվները հանվում են և թևի անցքերը ծածկվում են մեքենայի ձևի լրացմամբ: Պատահական չէ, որ բոլոր զարմանալիորեն ցածր վազքի մեքենաները, ինչպես առաջին Honda Insight-ը և GM-ի EV1 էլեկտրական մեքենան, ունեն թաքնված հետևի փետուրներ: Ընդհանուր աերոդինամիկ ձևը և փակ առջևի ծայրը, պայմանավորված այն հանգամանքով, որ էլեկտրական շարժիչը չի պահանջում մեծ քանակությամբ հովացման օդ, թույլ տվեց GM մշակողներին մշակել EV1 մոդելը միայն 0,195 հոսքի գործակիցով: Tesla մոդել 3-ն ունի Cx 0,21: Ներքին այրման շարժիչներով մեքենաներում անիվների շուրջ հորձանուտը նվազեցնելու համար, այսպես կոչված. «Օդային վարագույրները» օդի բարակ ուղղահայաց հոսքի տեսքով ուղղվում են առջևի բամպերի բացվածքից՝ փչելով անիվների շուրջը և կայունացնելով պտուտները։ Դեպի շարժիչի հոսքը սահմանափակվում է աերոդինամիկ փեղկերով, իսկ հատակն ամբողջությամբ փակ է։
Որքան ցածր են գլանափաթեթի կողմից չափվող ուժերը, այնքան ցածր է Cx-ը: Ըստ ստանդարտի՝ այն չափվում է 140 կմ/ժ արագությամբ, օրինակ՝ 0,30 արժեքը նշանակում է, որ օդի 30 տոկոսը, որով անցնում է մեքենան, արագանում է մինչև իր արագությունը: Ինչ վերաբերում է առջևի հատվածին, ապա դրա ընթերցումը պահանջում է շատ ավելի պարզ ընթացակարգ՝ դրա համար լազերի օգնությամբ ուրվագծվում են մեքենայի արտաքին ուրվագիծը, երբ դիտվում է առջևից, իսկ փակ տարածքը հաշվարկվում է քառակուսի մետրերով։ Այն հետագայում բազմապատկվում է հոսքի գործակցով՝ մեքենայի օդի ընդհանուր դիմադրությունը քառակուսի մետրով ստանալու համար:
Վերադառնալով մեր աերոդինամիկ նկարագրության պատմական ուրվագծին՝ մենք գտնում ենք, որ 1996 թվականին վառելիքի սպառման չափման ստանդարտացված ցիկլի (NEFZ) ստեղծումը իրականում բացասական դեր է խաղացել ավտոմեքենաների աերոդինամիկ էվոլյուցիայի մեջ (որը զգալիորեն առաջադիմել է 1980-ականներին): ) քանի որ աերոդինամիկ գործոնը քիչ ազդեցություն ունի բարձր արագությամբ շարժման կարճ ժամանակահատվածի պատճառով: Չնայած հոսքի գործակիցը նվազում է ժամանակի ընթացքում, յուրաքանչյուր դասի տրանսպորտային միջոցների չափի մեծացումը հանգեցնում է ճակատային տարածքի ավելացմանը և, հետևաբար, օդի դիմադրության բարձրացմանը: Մեքենաները, ինչպիսիք են VW Golf-ը, Opel Astra-ն և BMW 7 Series-ն ավելի բարձր օդային դիմադրություն ունեին, քան 1990-ականների իրենց նախորդները: Այս միտումը խթանում է տպավորիչ ամենագնաց մոդելների խումբը՝ իրենց մեծ ճակատային տարածքով և վատթարացող երթևեկությամբ: Մեքենաների այս տեսակը քննադատության է ենթարկվել հիմնականում իր հսկայական քաշի համար, բայց գործնականում այս գործոնն ավելի ցածր հարաբերական նշանակություն է ստանում արագության աճով, մինչդեռ քաղաքից դուրս մոտ 90 կմ/ժ արագությամբ վարելիս օդի դիմադրության մասնաբաժինը կազմում է. մոտ 50 տոկոս, մայրուղու արագության դեպքում այն աճում է մինչև տրանսպորտային միջոցի հանդիպած ընդհանուր քաշքշուկի 80 տոկոսը:
Աերոդինամիկ խողովակ
Տրանսպորտային միջոցների աշխատանքի մեջ օդի դիմադրության դերի մեկ այլ օրինակ `տիպիկ Smart քաղաքի մոդելը: Երկտեղանի մեքենան կարող է ճարպիկ ու ճարպիկ լինել քաղաքի փողոցներում, բայց կարճ և համաչափ մարմինը աերոդինամիկ տեսանկյունից չափազանց անարդյունավետ է: Թեթև քաշի ֆոնին, օդի դիմադրությունը դառնում է ավելի կարևոր տարր և Smart- ով այն սկսում է ուժեղ ազդեցություն ունենալ 50 կմ / ժամ արագության վրա: Notարմանալի չէ, որ այն ցածր էր ցածր գնի սպասումներից ՝ չնայած իր թեթև դիզայնին:
Չնայած Smart-ի թերություններին, այնուամենայնիվ, մայր ընկերության՝ Mercedes-ի մոտեցումը աերոդինամիկայի նկատմամբ մեթոդական, հետևողական և ակտիվ մոտեցում է արդյունավետ ձևեր ստեղծելու գործընթացին: Կարելի է պնդել, որ այս ընկերությունում հատկապես տեսանելի են հողմային թունելներում կատարված ներդրումների և այս ոլորտում քրտնաջան աշխատանքի արդյունքները։ Այս գործընթացի ազդեցության հատկապես վառ օրինակ է այն փաստը, որ ներկայիս S դասը (Cx 0,24) ունի ավելի քիչ քամու դիմադրություն, քան Golf VII-ը (0,28): Ավելի շատ ներքին տարածություն գտնելու գործընթացում կոմպակտ մոդելի ձևը ձեռք է բերել բավականին մեծ ճակատային տարածք, և հոսքի գործակիցը ավելի վատ է, քան S դասի ավելի կարճ երկարության պատճառով, ինչը թույլ չի տալիս երկար հարթեցված մակերեսներ: և հիմնականում թիկունքի կտրուկ անցման շնորհիվ՝ նպաստելով հորձանուտների առաջացմանը։ VW-ն հաստատակամ էր, որ ութերորդ սերնդի նոր Golf-ը կունենա զգալիորեն ավելի քիչ օդի դիմադրություն և ավելի ցածր և ավելի պարզ ձև, բայց չնայած նոր դիզայնին և փորձարկման հնարավորություններին, դա չափազանց դժվար էր մեքենայի համար: այս ձևաչափով։ Այնուամենայնիվ, 0,275 գործակցով սա երբևէ ստեղծված ամենաաերոդինամիկ գոլֆն է: Ներքին այրման շարժիչով մեկ մեքենայի համար գրանցված վառելիքի սպառման ամենացածր գործակիցը՝ 0,22, դա Mercedes CLA 180 BlueEfficiency-ն է:
Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների առավելությունը
Աերոդինամիկական ձևի կարևորության կարևորության մեկ այլ օրինակ են ժամանակակից հիբրիդային մոդելները և էլ ավելի էլեկտրական մեքենաներ: Օրինակ, Prius- ի դեպքում, բարձր աերոդինամիկ ձևի անհրաժեշտությունը թելադրվում է նաև այն փաստով, որ արագության մեծացման հետ մեկտեղ `հիբրիդային շարժիչի արդյունավետությունը նվազում է: Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների դեպքում չափազանց կարեւոր է այն ամենը, ինչը կապված է էլեկտրական ռեժիմում վազքի ավելացման հետ: Փորձագետների կարծիքով, 100 կգ քաշի կորուստը կբարձրացնի մեքենայի վազքը ընդամենը մի քանի կիլոմետրով, բայց մյուս կողմից էլեկտրամոբիլի համար աերոդինամիկան առաջնային նշանակություն ունի: Նախ, քանի որ այդ մեքենաների մեծ զանգվածը նրանց թույլ է տալիս վերականգնել վերականգնման արդյունքում սպառված էներգիայի մի մասը, և երկրորդ, քանի որ էլեկտրական շարժիչի մեծ մոմենտը թույլ է տալիս նրան փոխհատուցել մեկնարկի ընթացքում քաշի ազդեցությունը, և դրա արդյունավետությունը նվազում է բարձր արագությամբ և բարձր արագությամբ: Բացի այդ, էլեկտրական էլեկտրոնիկան և էլեկտրական շարժիչը պահանջում են ավելի քիչ հովացման օդ, ինչը թույլ է տալիս ավելի փոքր բացել մեքենայի առջևում, ինչը, ինչպես նշեցինք, մարմնի հոսքի նվազման հիմնական պատճառն է: Designersամանակակից plug-in հիբրիդային մոդելներում ավելի աերոդինամիկորեն արդյունավետ ձևեր ստեղծելու համար դիզայներներին դրդելու մեկ այլ տարր է `առանց արագացման էլեկտրական, միայն շարժիչ ռեժիմը կամ այսպես կոչված: ծովագնացություն Ի տարբերություն առագաստանավերի, որտեղ օգտագործվում է տերմինը, և քամին ստիպված է շարժել նավը, մեքենաներում էլեկտրական վազքը կավելանա, եթե մեքենան ունենա ավելի քիչ օդային դիմադրություն: Աերոդինամիկորեն օպտիմիզացված ձևի ստեղծումը վառելիքի սպառումը նվազեցնելու ամենաարդյունավետ միջոցն է:
Որոշ հայտնի մեքենաների սպառման գործակիցները.
Mercedes Simplex
Արտադրություն 1904, Cx = 1,05
Rumpler կաթիլ վագոն
Արտադրություն 1921, Cx = 0,28
Ford Model T
Արտադրություն 1927, Cx = 0,70
Կամա փորձարարական մոդել
Արտադրվել է 1938 թվականին ՝ Cx = 0,36:
Mercedes ռեկորդային մեքենա
Արտադրություն 1938, Cx = 0,12
VW ավտոբուս
Արտադրություն 1950, Cx = 0,44
Volkswagen «Կրիա»
Արտադրություն 1951, Cx = 0,40
Պանհարդ Դինա
Արտադրվել է 1954 թվականին ՝ Cx = 0,26:
Porsche 356 Ա
Արտադրվել է 1957 թվականին ՝ Cx = 0,36:
MG EX 181
1957-ի արտադրություն, Cx = 0,15
Citroen DS 19
Արտադրություն 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Prince
Արտադրություն 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
Արտադրություն 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 Estate
Արտադրություն 1975, Cx = 0,47
Աուդի 100
Արտադրություն 1983, Cx = 0,31
Mercedes W124
Արտադրություն 1985, Cx = 0,29
Lamborghini countach
Արտադրություն 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1 թ
Արտադրություն 1997, Cx = 0,29
