Aerodynamik Handbuch

Déi wichtegst Faktoren déi d'Loftwiderstands vum Gefier beaflossen

Niddereg Loftbeständegkeet hëlleft de Verbrauch ze reduzéieren. Wéi och ëmmer, an dëser Hisiicht ass et enorm Plaz fir Entwécklung. Wann natierlech Aerodynamik Experten averstane sinn mat der Meenung vun den Designer.

"Aerodynamik fir déi, déi kee Motorrieder kënne maachen." Dës Wierder goufe vum Enzo Ferrari an de sechzeger Joere geschwat a beweisen däitlech d'Astellung vu ville Designer aus där Zäit zu dëser technologescher Säit vum Auto. Wéi och ëmmer, et war nëmmen zéng Joer méi spéit datt déi éischt Uelegkris geschitt ass, déi hire ganze Wärtsystem grondleeënd verännert huet. Zäiten, wou all d'Resistenzkräfte wärend der Bewegung vum Auto, a besonnesch déi, déi entstinn, wa se duerch d'Loftschichte passéiert, duerch extensiv technesch Léisungen iwwerwonne ginn, sou wéi d'Verleeung an d'Kraaft vu Motoren erhéijen, onofhängeg vun der Quantitéit u verbrauchtem Brennstoff, si ginn ewech, an d'Ingenieure fänken un ze kucken. méi effektiv Weeër fir Är Ziler z'erreechen.

De Moment ass den technologesche Faktor vun der Aerodynamik mat enger décker Schicht vergiess Stëbs bedeckt, awer fir d'Designers ass dat näischt Neies. D'Geschicht vun der Technologie weist datt och an de 77er, fortgeschratt an inventiv Geeschter wéi den Däitschen Edmund Rumpler an den Ungar Paul Zharai (deen den ikonesche Tatra TXNUMX erstallt huet) gestreamte Flächen geformt an de Fundament geluecht fir eng aerodynamesch Approche zum Design vum Auto. Si goufen vun enger zweeter Welle vu Aerodynamik Spezialiste gefollegt wéi de Baron Reinhard von Könich-Faxenfeld a Wunibald Kam, déi hir Iddien an den XNUMXs entwéckelt hunn.

Jiddereen ass kloer, datt mat der Erhéijung vun der Geschwindegkeet eng Limit kënnt, iwwer déi d'Loftresistenz e kritesche Faktor fir Autofueren gëtt. Aerodynamesch optimiséiert Formen ze kreéieren kann dës Limit erheblech eropdrängen a gëtt duerch de sougenannte Flowfaktor Cx ausgedréckt, well e Wäert vun 1,05 e Würfel senkrecht zum Loftfloss ëmgedréint huet (wann en 45 Grad laanscht seng Achs gedréit gëtt, sou datt de Upstream Kant reduzéiert op 0,80). Wéi och ëmmer, dëse Koeffizient ass nëmmen een Deel vun der Loftresistenzgleichung - Dir musst d'Gréisst vun der Frontfläch vum Auto (A) als e wichtegt Element addéieren. Déi éischt vun den Aufgaben vun Aerodynamik ass et propper, aerodynamesch effizient Flächen ze kreéieren (Facteure vun deenen, wéi mir wäerte gesinn, vill an engem Auto), wat schlussendlech zu engem méi nidderegen Flowkoeffizient féiert. D'Miessung vun der leschter erfuerdert e Wandtunnel, wat eng deier an extrem komplex Struktur ass - e Beispill dovun ass den Tunnel, deen 2009 a Betrib geholl gouf. BMW, wat d'Firma 170 Milliounen Euro kascht huet. Déi wichtegst Bestanddeel doranner ass net e riesegen Fan, dee sou vill Stroum verbraucht, datt et eng separat Transformator-Ënnerstatioun brauch, mee e genee Roulestand, deen all d'Kräften a Momenter moosst, déi e Loftstrahl op en Auto ausübt. Seng Aufgab ass d'ganz Interaktioun vum Auto mat der Loftfloss ze evaluéieren an d'Spezialisten ze hëllefen all Detail ze studéieren an z'änneren, sou datt et net nëmmen am Loftfloss effektiv ass, awer och am Aklang mat de Wënsch vun den Designer. . Am Fong kommen d'Haaptdragkomponenten, déi en Auto begéint, aus wann d'Loft virun him kompriméiert a verréckelt, an - ganz wichteg - vun der intensiver Turbulenz hannendrun hannendrun. Et gëtt eng Déifdrockzon, déi éischter den Auto zitt, deen am Tour mat engem staarke Wirbeleffekt gemëscht gëtt, wat d'Aerodynamik och "dout excitation" nennen. Aus logesche Grënn, no de Modeller vu Stationwagen, ass de Vakuumniveau méi héich, als Resultat vun deem de Verbrauchskoeffizient verschlechtert.

Aerodynamesch Drag Faktoren

Déi lescht hänkt net nëmmen vu Faktoren wéi d'Gesamtform vum Auto of, awer och op spezifeschen Deeler a Flächen. An der Praxis sinn d'Gesamtform an d'Proportiounen vun modernen Autoen fir 40 Prozent vun der totaler Loftresistenz, e Véierel vun deem gëtt duerch Objektoberflächestruktur a Funktiounen wéi Spigelen, Luuchten, Nummerplack an Antenne bestëmmt. 10% vun der Loftresistenz ass wéinst dem Flux duerch d'Lüfter op d'Bremsen, de Motor an d'Transmissioun. 20% ass d'Resultat vum Wirbel a verschiddene Buedem- a Suspensiounsdesign, dat heescht alles wat ënner dem Auto geschitt. A wat am meeschten interessant ass - 30% vun der Loftresistenz ass wéinst de Wirbelen, déi ronderëm d'Rieder a Flilleken erstallt sinn. Eng praktesch Demonstratioun vun dësem Phänomen weist dat kloer - d'Flowrate vun 0,28 pro Gefier fällt op 0,18 wann d'Rieder ofgeschaaft ginn an d'Fender Vents zougemaach ginn. Et ass keen Zoufall datt all iwwerraschend niddereg Kilometer Autoen - wéi den éischten Insight vun Honda an den GM EV1 Elektroauto - verstoppt hënneschte Fender hunn. Déi allgemeng aerodynamesch Form an de zouenen Frontend, wéinst der Tatsaach, datt den Elektromotor net vill Ofkillluft erfuerdert, erlaabt GM Designer den EV1 Modell mat engem Flowfaktor vu just 0,195 z'entwéckelen. Tesla Model 3 huet Cx 0,21. Fir de Wirbel vun de Rieder an Gefierer mat Verbrennungsmotoren ze reduzéieren, de sougenannte. "Loft Riddoen" a Form vun engem dënnen vertikalen Loft Flux vun der Ouverture am viischten Bumper riicht, ronderëm d'Rieder bléist an d'Wirbelen stabiliséieren, de Flux op de Motor ass limitéiert duerch aerodynamesch Luede, an ënnen ass komplett zougemaach.

Wat méi niddereg d'Wäerter vun de Kräfte gemooss vum Rollerstand sinn, wat méi kleng Cx. Et gëtt typesch mat enger Geschwindegkeet vun 140 km/h gemooss - e Wäert vun 0,30, zum Beispill, heescht datt 30 Prozent vun der Loft duerch en Auto passéiert op seng Geschwindegkeet beschleunegt gëtt. Wat d'Front ugeet, erfuerdert seng Liesung eng vill méi einfach Prozedur - fir dëst sinn d'extern Konturen vum Auto mat engem Laser skizzéiert wann se vu viru gekuckt ginn an de zouenen Gebitt a Quadratmeter gëtt berechent. Et gëtt dann mam Flowfaktor multiplizéiert fir déi total Loftresistenz vum Auto a Quadratmeter ze kréien.

Zréck op den historesche Kontur vun eiser aerodynamescher narrativ, fanne mir datt d'Schafung vum standardiséierte Brennstoffverbrauchmesszyklus (NEFZ) am Joer 1996 tatsächlech eng negativ Roll an der aerodynamescher Evolutioun vun Autoen gespillt huet (déi wesentlech an den 7s fortgeschratt hunn). ) well den aerodynamesche Faktor wéineg Effekt huet wéinst der kuerzer Period vun der Héichgeschwindegkeet. Trotz der Ofsenkung vum Verbrauchskoeffizient iwwer d'Joren, féiert d'Erhéijung vun den Dimensiounen vun de Gefierer vun all Klass zu enger Erhéijung vun der Frontfläch an doduerch zu enger Erhéijung vun der Loftresistenz. Autoe wéi de VW Golf, Opel D'Astra an d'BMW 90 Serie haten méi héich Loftresistenz wéi hir Virgänger an den 90er. Dësen Trend gëtt erliichtert duerch beandrockend SUV Modeller mat hirem grousse Frontfläch a verschlechtert Streamlining. Dës Zort Gefier gouf virun allem wéinst sengem héije Gewiicht kritiséiert, mä an der Praxis gëtt dëse Faktor mat enger Erhéijung vun der Geschwindegkeet manner vun enger relativer Wichtegkeet - wann Dir ausserhalb vun der Stad mat enger Geschwindegkeet vu ronn 50 km/h fiert, ass den Undeel vun der Loftresistenz ongeféier 80 Prozent, bei Autobunnsgeschwindegkeet erhéicht se op XNUMX Prozent vum Gesamtresistenz vum Auto.

Aerodynamic Rouer

En anert Beispill vun der Roll vun der Loftresistenz an der Gefier Leeschtung ass en typesche Smart City Modell. En Zwee-Sëtzer ka flësseg a flësseg op Stadstroossen sinn, awer seng kuerz a proportional Kierper ass héich ineffizient aus engem aerodynamesche Standpunkt. Virun der Kuliss vu geréngem Gewiicht gëtt d'Loftresistenz zu engem ëmmer méi wichtegen Element, a mam Smart fänkt et staark un mat Geschwindegkeete vu 50 km / h ze hunn. vun engem relativ niddrege Käschten.

Wéi och ëmmer, trotz de Mängel vum Smart, ass d'Haltung vun der Mammefirma Mercedes zu der Aerodynamik e Beispill vun enger methodescher, konsequent a proaktiver Approche zum Prozess vun der Schafung vun spektakuläre Formen. Et kann argumentéiert ginn datt d'Resultater vun Investitiounen a Wandtunnelen an haarder Aarbecht an dësem Beräich besonnesch an dëser Firma opfälleg sinn. E besonnesch markant Beispill vum Effekt vun dësem Prozess ass d'Tatsaach, datt déi aktuell S-Klass (Cx 0,24) manner Loftresistenz huet wéi de Golf VII (0,28). Op der Sich no méi Interieurraum huet d'Form vum kompakte Modell e relativ grousst Frontfläche kritt, an de Flowkoeffizient ass méi schlëmm wéi dee vun der S-Klass wéinst senger méi kuerzer Längt, déi net streamlined Flächen a vill erlaabt. méi. - scho wéinst engem scharfen Iwwergang vun hannen, bäidroe fir d'Bildung vu Wirbelen. VW steet awer fest, datt déi nächst Generatioun Golf wesentlech manner Loftresistenz wäert hunn an erofgesat a rationaliséiert ginn. Den niddregsten opgeholle Brennstoffverbrauchsfaktor vun 0,22 pro ICE Gefier ass de Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.

De Virdeel vun elektresche Gefierer

En anert Beispill vun der Wichtegkeet vun der aerodynamescher Form versus Gewiicht si modern Hybrid Modeller an nach méi elektresch Gefierer. Am Fall vum Prius, zum Beispill, de Besoin fir en héicht aerodynamescht Design gëtt och diktéiert vun der Tatsaach datt wann d'Geschwindegkeet eropgeet, d'Effizienz vum Hybrid-Kraaftwierk dramatesch fällt. Am Fall vun elektresche Gefierer ass alles am Zesummenhang mat der Erhéijung vum Kilometerstand am elektresche Modus extrem wichteg. Entspriechen den Experten, d'Gewiicht ëm 100 kg ze reduzéieren, erhéicht de Kilometer vum Auto ëm nëmmen e puer Kilometer, awer op der anerer Säit ass d'Aerodynamik eng wichteg Bedeitung fir en Elektroauto.

Éischtens, well déi héich Mass vun dëse Gefierer hinnen erlaabt e puer vun der Energie benotzt fir Erhuelung ze recuperéieren, an zweetens, well den héije Dréimoment vun der Elektromotor erlaabt Iech den Effekt vum Gewiicht beim Start-up ze kompenséieren, a seng Effizienz reduzéiert. op héich Vitesse an héich Vitesse. Zousätzlech brauch d'Kraaftelektronik an den Elektromotor manner Kälteluft, wat eng méi kleng Ouverture virun der Auto erlaabt, wat, wéi mir scho festgestallt hunn, den Haaptgrond fir d'Verschlechterung vum Flow ronderëm de Kierper ass. En anert Element vun der Motivatioun vun Designer fir méi aerodynamesch effizient Formen an den haitegen Plug-In Hybrid Modeller ze kreéieren ass de Bewegungsmodus ouni Beschleunigung nëmme mat Hëllef vun engem Elektromotor, oder de sougenannten. segelen. Am Géigesaz zu Segelbooter, wou de Begrëff hierkënnt a wou de Wand d'Boot beweege soll, wäerten Elektroautoen de Kilometer erhéijen, wann den Auto manner Loftresistenz huet. Eng aerodynamesch optimiséiert Form ze kreéieren ass de wirtschaftlechste Wee fir de Brennstoffverbrauch ze reduzéieren.

Text: Georgy Kolev

De Verbrauchskoeffiziente vu berühmten Autoen:

Mercedes Simplex

1904 Produktioun, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921 Produktioun, Cx = 0,28

Ford Modell T.

1927 Produktioun, Cx = 0,70

Experimentelle Modell Kam

1938 Produktioun, Cx = 0,36

Mercedes Rekord Auto

1938 Produktioun, Cx = 0,12

VW Bus

1950 Produktioun, Cx = 0,44

VW "Schildkröt"

1951 Produktioun, Cx = 0,40

Panhard Dina

1954 Produktioun, Cx = 0,26

Porsche 356

1957 Produktioun, Cx = 0,36

MG EX 181

1957 Produktioun, Cx = 0,15

Citroën DS 19

1963 Produktioun, Cx = 0,33

NSU Sport Prënz

1966 Produktioun, Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970 Produktioun, Cx = 0,29

Volvo 245 Van

1975 Produktioun, Cx = 0,47

Audi 100

1983 Produktioun, Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985 Produktioun, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997 Produktioun, Cx = 0,29