Аэродинамика боюнча колдонмо

Унаанын абага туруштук берүүсүнө таасир этүүчү эң маанилүү факторлор

Абанын төмөн каршылыгы күйүүчү майдын чыгымын азайтууга жардам берет. Бирок, ушул жагынан алганда, өнүгүүгө чоң орун бар. Албетте, аэродинамика боюнча адистер дизайнерлердин пикири менен макул болсо.

"Мотоцикл жасай албагандарга аэродинамика". Бул сөздөрдү Энцо Феррари алтымышынчы жылдары айткан жана ошол кездеги көптөгөн дизайнерлердин унаанын ушул технологиялык тарабына болгон мамилесин айкын көрсөтүп турат. Бирок, он жыл өткөндөн кийин гана алардын биринчи баалуулук тутумун түп-тамырынан бери өзгөрткөн биринчи мунай кризиси болуп өттү. Унаанын кыймылы учурунда, айрыкча аба катмарлары аркылуу өткөндө пайда болуучу бардык каршылык күчтөрүн, керектелген күйүүчү майдын көлөмүнө карабастан, кыймылдаткычтардын жылышуусун жана кубаттуулугун жогорулатуу сыяктуу кеңири техникалык чечимдер жеңип чыккан учурлар, алар кетип, инженерлер издей башташат. максаттарга жетүүнүн натыйжалуу жолдору.

Учурда аэродинамиканын технологиялык фактору унутулган чаңдын калың катмары менен капталган, бирок дизайнерлер үчүн бул жаңылык эмес. Технологиянын тарыхы көрсөткөндөй, 77-жылдары деле немис Эдмунд Румплер жана венгриялык Пол Жарай сыяктуу (өнөктөш Татра TXNUMXту жараткан) өнүккөн жана ойлоп табуучулук акылдар жеңилдетилген беттерди калыптандырып, автоунаа кузовунун дизайнына аэродинамикалык ыкма үчүн негиз салган. Алардын артынан Барон Рейнхард фон Кёних-Факсенфельд жана Вунибальд Кам сыяктуу аэродинамика адистеринин экинчи толкуну келип, алар өз идеяларын XNUMX-жылдары иштеп чыгышкан.

Ылдамдыктын жогорулашы менен абанын каршылыгы автоунааны айдоо үчүн чечүүчү фактор болуп санала турган чек келери баарына түшүнүктүү. Аэродинамикалык жактан оптималдаштырылган фигураларды түзүү бул чекти кыйла жогорулата алат жана агымдын Cx деп аталган фактору менен көрсөтүлөт, анткени 1,05 мааниси аба агымына перпендикуляр болгон кубга ээ (эгерде ал өз огу боюнча 45 градуска бурулса, агымдын өйдө жагына кыры 0,80ге чейин төмөндөйт). Бирок, бул коэффициент аба каршылык теңдемесинин бир гана бөлүгү болуп саналат - маанилүү элемент катары унаанын алдыңкы аянтынын өлчөмүн (A) кошуу керек. Аэродинамикалыктардын милдеттеринин биринчиси – таза, аэродинамикалык жактан эффективдүү беттерди түзүү (алардын факторлору, биз көрүп тургандай, машинада көп), бул акыр аягында агымдын төмөнкү коэффициентине алып келет. Акыркысын өлчөө үчүн шамал туннели керектелет, бул кымбат жана өтө татаал түзүлүш – буга мисал катары 2009-жылы пайдаланууга берилген туннелди айтсак болот. Компанияга 170 миллион евро чыгым тарткан BMW. Андагы эң маанилүү компонент өзүнчө трансформатордук көмөкчордонду талап кылгандай көп электр энергиясын сарптаган гигант желдеткич эмес, аба агымы унаага тийгизген бардык күчтөрдү жана моменттерди өлчөй турган так ролик стенд. Анын милдети - унаанын аба агымы менен бүт өз ара аракеттенүүсүнө баа берүү жана адистерге ар бир майда-чүйдөсүн изилдеп, аба агымында гана эффективдүү болбостон, конструкторлордун каалоолоруна ылайык өзгөртүүгө жардам берүү. . Негизинен, унаа жолуккан негизги сүйрөө компоненттери анын алдындагы аба кысылып, жылыганда келип чыгат, жана эң негизгиси - артындагы катуу турбуленттиктен. Машинаны тартууга ыктаган төмөнкү басым зонасы бар, ал өз кезегинде аэродинамисттер «өлүү толкундануу» деп да атаган күчтүү куюн эффектиси менен аралашат. Логикалык себептерден улам станциялык вагон моделдеринен кийин вакуум деңгээли жогору, натыйжада керектөө коэффициенти начарлайт.

Аэродинамикалык тоскоолдук факторлору

Акыркысы унаанын жалпы формасы сыяктуу факторлорго гана эмес, ошондой эле белгилүү бир бөлүктөргө жана беттерге да көз каранды. Практикада заманбап унаалардын жалпы формасы жана пропорциялары жалпы аба каршылыгынын 40 пайызын түзөт, анын төрттөн бир бөлүгү объекттин бетинин түзүлүшү жана күзгү, жарыктар, мамлекеттик номур жана антенна сыяктуу өзгөчөлүктөрү менен аныкталат. Аба каршылыгынын 10% вентиляторлор аркылуу тормоздорго, кыймылдаткычка жана трансмиссияга агып чыгуу менен шартталган. 20% ар кандай пол жана суспензия конструкцияларындагы куюндун натыйжасы, башкача айтканда, машинанын астында болуп жаткан бардык нерсе. Эң кызыгы – абанын каршылыгынын 30%ы дөңгөлөктөрдүн жана канаттардын айланасында пайда болгон куюндарга байланыштуу. Бул кубулушту практикалык демонстрациялоо муну ачык көрсөтүп турат - дөңгөлөктөрдү алып салганда жана вентиляторлордун вентиляторлору жабылганда ар бир унаада 0,28ден 0,18ге чейин төмөндөйт. Бардык таң калыштуу пробегиндеги унаалардын, мисалы, Honda нын биринчи Insight жана GM EV1 электромобилдеринин арткы капталдары жашырылганы кокусунан эмес. Жалпы аэродинамикалык форма жана жабык алдыңкы учу, электр кыймылдаткычы муздаткыч абаны көп талап кылбагандыктан, GM дизайнерлерине 1 агым коэффициенти менен EV0,195 моделин иштеп чыгууга мүмкүндүк берди. Tesla Model 3 Cx 0,21ге ээ. Ички күйүүчү кыймылдаткычтары бар унаалардын дөңгөлөктөрүнүн айлануусун азайтуу үчүн деп аталган. Алдыңкы бампердеги тешиктен багытталган жука вертикалдуу аба агымы түрүндөгү «Аба пардалары» дөңгөлөктөрдү айланта үйлөп, куюндарды турукташтырат, кыймылдаткычка агым аэродинамикалык жапкычтар менен чектелет, түбү толугу менен жабылат.

Ролик стенди менен өлчөнгөн күчтөрдүн маанилери канчалык төмөн болсо, Cx ошончолук аз болот. Ал, адатта, 140 км/саат ылдамдыкта өлчөнөт - 0,30 мааниси, мисалы, бир унаа өткөн абанын 30 пайызы анын ылдамдыгына чейин тездетилген дегенди билдирет. Алдыңкы жагына келсек, аны окуу бир топ жөнөкөй процедураны талап кылат - бул үчүн машинанын сырткы контурлары лазер менен алдыңкы тараптан каралып, жабылган аянт чарчы метр менен эсептелинет. Андан кийин ал агым коэффициентине көбөйтүлүп, чарчы метрде машинанын жалпы аба каршылыгын алат.

Биздин аэродинамикалык баяныбыздын тарыхый контуруна кайрылып, биз 1996-жылы стандартташтырылган күйүүчү май керектөөнүн өлчөө циклинин (NEFZ) түзүлүшү чындыгында автоунаалардын аэродинамикалык эволюциясында терс ролду ойногондугун табабыз (ал 7-жылы олуттуу өнүккөн). ) анткени жогорку ылдамдыктагы кыймылдын кыска меенетунен улам аэродинамикалык фактор аз таасир этет. Жылдар ичинде керектөө коэффициентинин төмөндөшүнө карабастан, ар бир класстагы унаалардын габариттеринин көбөйүшү фронталдык аянттын чоңоюшуна жана натыйжада абанын каршылыгынын жогорулашына алып келет. VW Golf, Opel The Astra жана BMW 90 Series сыяктуу унаалар 90-жылдардагы мурункуларына караганда абага туруштук берүү жагынан жогору болгон. Бул тенденцияга алдыңкы аянты чоң жана начарлап бара жаткан жол тандабас моделдери көмөктөшөт. Транспорттун бул түрү негизинен жогорку салмагы үчүн сынга алынган, бирок иш жүзүндө бул фактор ылдамдыктын жогорулашы менен салыштырмалуу мааниге ээ болбой калат - шаардын сыртында болжол менен 50 км/саат ылдамдыкта айдаганда абанын каршылык үлүшү болжол менен 80 пайыз, шоссе ылдамдыгында ал унаа туш болгон жалпы каршылыктан XNUMX пайызга чейин көбөйөт.

Аэродинамикалык түтүк

Унаанын иштөөсүндөгү абанын каршылыгынын ролунун дагы бир мисалы - Smart City үлгүсү. Эки орундуу шаар көчөлөрүндө шамдагай жана шамдагай болушу мүмкүн, бирок анын кыска жана пропорционалдуу кузову аэродинамикалык көз караштан алганда өтө натыйжасыз. Аз салмактын фонунда абанын каршылыгы барган сайын маанилүү элементке айланып, Smart менен 50 км/саат ылдамдыкта күчтүү таасир бере баштайт.Жеңил дизайнга карабастан, ал үмүттөрдү актай албаганы таң калыштуу эмес. салыштырмалуу төмөн баада.

Бирок Смарттын кемчиликтерине карабастан, башкы компания Мерседестин аэродинамикага болгон мамилеси укмуштуудай формаларды түзүү процессине методикалык, ырааттуу жана активдүү мамиленин үлгүсү болуп саналат. Айрыкча бул ишканада шамал туннелдерине жумшалган инвестициянын жана бул жаатта талыкпаган эмгектин натыйжасы байкалат деп айтууга болот. Бул процесстин эффектинин өзгөчө айкын мисалы - азыркы S-Class (Cx 0,24) Golf VIIге (0,28) караганда абанын каршылыгына азыраак. Көбүрөөк ички мейкиндикти издөөдө, компакт моделдин формасы кыйла чоң фронталдык аймакка ээ болду, ал эми агым коэффициенти S классынан начар, анын узундугу кыскараак, бул жөнөкөйлөштүрүлгөн беттерге жана көп санга жол бербейт. көбүрөөк. - ансыз деле арттан кескин өтүү менен байланыштуу, куюндардын пайда болушуна өбөлгө түзөт. Бирок, VW кийинки муун Гольфтун абага каршылыктары кыйла азыраак болуп, төмөндөтүлүп, жөнөкөйлөштүрүлөт деп бекем ишенет. Ар бир ICE унаасына 0,22 күйүүчү май керектөөнүн эң төмөнкү катталган коэффициенти Mercedes CLA 180 BlueEfficiency болуп саналат.

Электромобилдердин артыкчылыгы

Салмактын фонунда аэродинамикалык форманын маанилүүлүгүнүн дагы бир мисалы - заманбап гибриддик моделдер жана андан да көп электромобилдер. Мисалы, Prius үлгүсүндө, жогорку аэродинамикалык долбоордун зарылдыгы, ылдамдык жогорулаган сайын, гибриддик энерготранспорттун эффективдүүлүгү кескин төмөндөйт. Электр унааларында, электр режиминде километрдин көбөйүшүнө байланыштуу бардык нерсе өтө маанилүү. Эксперттердин айтымында, салмагын 100 кгга түшүрсөңүз, унаанын басып өткөн жолун бир нече чакырымга көбөйтөсүз, бирок экинчи жагынан, электродром үчүн аэродинамика биринчи орунда турат.

Биринчиден, бул унаалардын жогорку массасы калыбына келтирүү үчүн колдонулган энергиянын бир бөлүгүн калыбына келтирүүгө мүмкүндүк бергендиктен, экинчиден, электр кыймылдаткычынын жогорку моменти ишке киргизүүдө салмактын таасирин компенсациялоого мүмкүндүк берет жана анын натыйжалуулугу төмөндөйт. жогорку ылдамдыкта жана жогорку ылдамдыкта. Мындан тышкары, күч электроникасына жана электр кыймылдаткычына муздаткыч аба азыраак керек, бул унаанын алдыңкы жагында кичине ачууга мүмкүндүк берет, бул, биз буга чейин белгилегендей, кузовдун айланасындагы агымдын начарлашынын негизги себеби болуп саналат. Азыркы плагин гибриддик моделдеринде аэродинамикалык жактан эффективдүү формаларды түзүүгө дизайнерлердин мотивациясынын дагы бир элементи - бул электр кыймылдаткычынын жардамы менен ылдамдатуусуз кыймыл режими же аталган. парустуу спорт. Бул термин кайдан келип чыккан жана кайыкты шамал кыймылдата турган желкендүү кайыктардан айырмаланып, электр унаалары абанын каршылыгы азыраак болсо, километрди көбөйтөт. Аэродинамикалык жактан оптималдаштырылган форманы түзүү - күйүүчү майдын чыгымын азайтуунун эң үнөмдүү жолу.

Текст: Георгий Колев

Айрым белгилүү унаалардын керектөө факторлору:

Mercedes Simplex

1904 өндүрүш, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921 өндүрүш, Cx = 0,28

Форд модели Т.

1927 өндүрүш, Cx = 0,70

Эксперименталдык модель Kam

1938 өндүрүш, Cx = 0,36

Мерседес автоунаа

1938 өндүрүш, Cx = 0,12

VW автобус

1950 өндүрүш, Cx = 0,44

VW "ташбака"

1951 өндүрүш, Cx = 0,40

Panhard Dina

1954 өндүрүш, Cx = 0,26

Porsche 356

1957 өндүрүш, Cx = 0,36

МГ EX 181

1957 өндүрүш, Cx = 0,15

Citroen DS 19

1963 өндүрүш, Cx = 0,33

NSU Sport Prince

1966 өндүрүш, Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970 өндүрүш, Cx = 0,29

Volvo 245 Van

1975 өндүрүш, Cx = 0,47

Audi 100

1983 өндүрүш, Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985 өндүрүш, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997 өндүрүш, Cx = 0,29