Rrjedha e trazuar
Përmbajtje
Si po ndryshon teknologjia moderne aerodinamika e makinave
Rezistenca e ulët e ajrit ndihmon në zvogëlimin e konsumit të karburantit. Në këtë drejtim, megjithatë, ka mundësi të jashtëzakonshme për zhvillim. Deri më tani, sigurisht, ekspertët e aerodinamikës pajtohen me mendimin e projektuesve.
"Aerodinamika për ata që nuk mund të bëjnë motoçikleta". Këto fjalë janë thënë nga Enzo Ferrari në vitet '60 dhe tregojnë qartë qëndrimin e shumë dizenjatorëve të kohës ndaj këtij aspekti teknologjik të makinës. Sidoqoftë, vetëm dhjetë vjet më vonë erdhi kriza e parë e naftës dhe i gjithë sistemi i tyre i vlerave ndryshoi rrënjësisht. Kohët kur të gjitha forcat e rezistencës në lëvizjen e makinës, dhe veçanërisht ato që lindin si rezultat i kalimit të saj nëpër shtresat e ajrit, kapërcehen nga zgjidhje të gjera teknike, të tilla si rritja e zhvendosjes dhe fuqisë së motorëve, pavarësisht nga sasia e karburantit të konsumuar, ato zhduken dhe inxhinierët fillojnë kërkoni mënyra më efektive për të arritur qëllimet tuaja.
Për momentin, faktori teknologjik i aerodinamikës është i mbuluar me një shtresë të trashë pluhuri harrese, por nuk është krejtësisht e re për projektuesit. Historia e teknologjisë tregon se edhe në të njëzetat, trurët e përparuar dhe krijues të tillë si gjermani Edmund Rumpler dhe hungarezi Paul Jaray (i cili krijoi kultin e Tatra T77) formuan sipërfaqe të efektshme dhe vunë bazat për një qasje aerodinamike në modelimin e trupit të makinës. Ata u pasuan nga një valë e dytë e specialistëve aerodinamikë si Baron Reinhard von Könich-Faxenfeld dhe Wunibald Kam, të cilët zhvilluan idetë e tyre në vitet 1930.
Është e qartë për të gjithë se me rritjen e shpejtësisë vjen një kufi, mbi të cilin rezistenca e ajrit bëhet një faktor kritik në drejtimin e një makine. Krijimi i formave të optimizuara në mënyrë aerodinamike mund ta zhvendosë ndjeshëm këtë kufi lart dhe shprehet me të ashtuquajturin koeficienti i rrjedhës Cx, pasi një vlerë prej 1,05 ka një kub të përmbysur pingul me rrjedhën e ajrit (nëse rrotullohet 45 gradë përgjatë boshtit të tij, në mënyrë që buza e tij e sipërme është reduktuar në 0,80). Megjithatë, ky koeficient është vetëm një pjesë e ekuacionit të rezistencës së ajrit - madhësia e zonës ballore të makinës (A) duhet të shtohet si një element thelbësor. E para nga detyrat e aerodinamistëve është krijimi i sipërfaqeve të pastra, aerodinamikisht efikase (faktorët e të cilëve, siç do të shohim, ka shumë në makinë), gjë që përfundimisht çon në një ulje të koeficientit të rrjedhës. Për të matur këtë të fundit, nevojitet një tunel me erë, i cili është një strukturë e kushtueshme dhe jashtëzakonisht komplekse – një shembull i kësaj është tuneli 2009 milionë euro i BMW-së i vënë në punë në vitin 170. Komponenti më i rëndësishëm në të nuk është një ventilator gjigant, i cili harxhon aq shumë energji elektrike saqë i duhet një stacion transformator i veçantë, por një stendë e saktë rul që mat të gjitha forcat dhe momentet që avioni i ajrit ushtron mbi makinën. Detyra e tij është të vlerësojë të gjithë ndërveprimin e makinës me rrjedhën e ajrit dhe të ndihmojë specialistët të studiojnë çdo detaj dhe ta ndryshojnë atë në mënyrë që jo vetëm ta bëjë atë efikas në rrjedhën e ajrit, por edhe në përputhje me dëshirat e projektuesve. . Në thelb, komponentët kryesorë të tërheqjes me të cilat ballafaqohet një makinë vijnë nga kur ajri përpara saj ngjesh dhe zhvendoset dhe – diçka jashtëzakonisht e rëndësishme – nga turbulencat e forta prapa saj në pjesën e pasme. Aty formohet një zonë me presion të ulët e cila tenton të tërheqë makinën, e cila nga ana tjetër përzihet me ndikimin e fortë të vorbullës, të cilën aerodinamistët e quajnë edhe "ngacmim i vdekur". Për arsye logjike, pas modeleve të pasurive, niveli i presionit të reduktuar është më i lartë, si rezultat i të cilit koeficienti i rrjedhjes përkeqësohet.
Faktorët tërheqës aerodinamikë
Kjo e fundit varet jo vetëm nga faktorë të tillë si forma e përgjithshme e makinës, por edhe nga pjesë dhe sipërfaqe specifike. Në praktikë, forma e përgjithshme dhe proporcionet e makinave moderne kanë një pjesë prej 40 për qind të rezistencës totale të ajrit, një e katërta e së cilës përcaktohet nga struktura e sipërfaqes së objektit dhe karakteristikat si pasqyrat, dritat, targat dhe antena. 10% e rezistencës së ajrit është për shkak të rrjedhjes përmes vrimave në frena, motor dhe kuti ingranazhi. 20% janë rezultat i vorbullës në strukturat e ndryshme të dyshemesë dhe pezullimit, domethënë gjithçka që ndodh nën makinë. Dhe gjëja më interesante është se deri në 30% të rezistencës së ajrit është për shkak të vorbullave të krijuara rreth rrotave dhe krahëve. Një demonstrim praktik i këtij fenomeni jep një tregues të qartë për këtë - koeficienti i konsumit nga 0,28 për makinë ulet në 0,18 kur hiqen rrotat dhe vrimat në krah mbulohen me plotësimin e formës së makinës. Nuk është rastësi që të gjitha makinat me kilometrazh të ulët çuditërisht, si makina e parë Honda Insight dhe makina elektrike EV1 e GM, kanë parafango të pasmë të fshehur. Forma e përgjithshme aerodinamike dhe pjesa e përparme e mbyllur, për shkak të faktit se motori elektrik nuk kërkon një sasi të madhe ajri ftohës, lejoi zhvilluesit e GM të zhvillojnë modelin EV1 me një koeficient rrjedhjeje prej vetëm 0,195. Modeli 3 i Tesla ka Cx 0,21. Për të reduktuar vorbullën rreth rrotave në automjetet me motorë me djegie të brendshme, të ashtuquajturat. "Perdet e ajrit" në formën e një rryme të hollë vertikale ajri drejtohen nga hapja në parakolpin e përparmë, duke fryrë rreth rrotave dhe duke stabilizuar vorbullat. Rrjedha në motor është e kufizuar nga grilat aerodinamike, dhe pjesa e poshtme është plotësisht e mbyllur.
Sa më të ulëta të jenë forcat e matura nga mbështetësi i rrotullës, aq më i ulët është Cx. Sipas standardit, matet me një shpejtësi prej 140 km / orë - një vlerë prej 0,30, për shembull, do të thotë që 30 përqind e ajrit nëpër të cilin kalon një makinë përshpejtohet në shpejtësinë e saj. Sa i përket zonës së përparme, leximi i saj kërkon një procedurë shumë më të thjeshtë - për këtë, me ndihmën e një lazeri, konturet e jashtme të makinës përshkruhen kur shihen nga përpara, dhe llogaritet zona e mbyllur në metra katrorë. Kjo shumëzohet më pas me faktorin e rrjedhës për të marrë rezistencën totale të ajrit të automjetit në metra katrorë.
Duke iu rikthyer përshkrimit historik të përshkrimit tonë aerodinamik, zbulojmë se krijimi i ciklit të standardizuar të matjes së konsumit të karburantit (NEFZ) në 1996 luajti një rol negativ në evolucionin aerodinamik të automobilave (i cili përparoi ndjeshëm në vitet 1980). ) sepse faktori aerodinamik ka pak efekt për shkak të periudhës së shkurtër të lëvizjes me shpejtësi të lartë. Megjithëse koeficienti i rrjedhjes zvogëlohet me kalimin e kohës, rritja e madhësisë së automjeteve në secilën klasë rezulton në një rritje të zonës ballore dhe për rrjedhojë një rritje të rezistencës së ajrit. Makinat si VW Golf, Opel Astra dhe BMW 7 Series kishin rezistencë më të lartë ndaj ajrit se paraardhësit e tyre në vitet 1990. Ky trend nxitet nga një grup modelesh mbresëlënëse SUV me zonën e tyre të madhe ballore dhe trafikun e përkeqësuar. Ky lloj makine është kritikuar kryesisht për peshën e tij të madhe, por në praktikë ky faktor merr një rëndësi më të ulët relative me rritjen e shpejtësisë - ndërsa kur vozitni jashtë qytetit me një shpejtësi prej rreth 90 km/h, përqindja e rezistencës së ajrit është rreth 50 për qind, me shpejtësi në autostradë, rritet në 80 për qind të tërheqjes totale me të cilën përballet automjeti.
Tub aerodinamik
Një shembull tjetër i rolit të rezistencës së ajrit në performancën e automjeteve është modeli tipik i qytetit Smart. Një makinë me dy vende mund të jetë e shkathët dhe e shkathët në rrugët e qytetit, por një trup i shkurtër dhe me proporcion të mirë është jashtëzakonisht joefikas nga pikëpamja aerodinamike. Përkundër sfondit të peshës së lehtë, rezistenca e ajrit po bëhet një element gjithnjë e më i rëndësishëm dhe me Smart-in ai fillon të ketë një ndikim të fortë me shpejtësi prej 50 km / orë. Nuk është për t'u habitur, ajo nuk arriti të priste për kosto të ulët pavarësisht nga dizajni i saj i lehtë.
Pavarësisht nga mangësitë e Smart, megjithatë, qasja e kompanisë mëmë Mercedes ndaj aerodinamikës ilustron një qasje metodike, të qëndrueshme dhe proaktive ndaj procesit të krijimit të formave efikase. Mund të argumentohet se në këtë kompani janë veçanërisht të dukshme rezultatet e investimeve në tunelet e erës dhe puna e palodhur në këtë fushë. Një shembull veçanërisht i mrekullueshëm i efektit të këtij procesi është fakti që S-Class aktual (Cx 0,24) ka më pak rezistencë ndaj erës sesa Golf VII (0,28). Në procesin e gjetjes së më shumë hapësirës së brendshme, forma e modelit kompakt ka fituar një zonë ballore mjaft të madhe, dhe koeficienti i rrjedhës është më i keq se ai i klasës S për shkak të gjatësisë më të shkurtër, e cila nuk lejon sipërfaqe të gjata të thjeshtuara. dhe kryesisht për shkak të një tranzicioni të mprehtë në pjesën e pasme, duke nxitur formimin e vorbullave. VW ishte e bindur se gjenerata e re e tetë Golf do të kishte dukshëm më pak rezistencë ajri dhe një formë më të ulët dhe më të efektshme, por pavarësisht nga dizajni i ri dhe aftësitë e testimit, kjo rezultoi jashtëzakonisht sfiduese për makinën. me këtë format. Megjithatë, me një faktor prej 0,275, ky është Golfi më aerodinamik i bërë ndonjëherë. Raporti më i ulët i regjistruar i konsumit të karburantit prej 0,22 për automjet me motor me djegie të brendshme është ai i Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.
Avantazhi i automjeteve elektrike
Një shembull tjetër i rëndësisë së formës aerodinamike kundrejt peshës janë modelet moderne hibride dhe madje edhe më shumë automjete elektrike. Në rastin e Prius, për shembull, nevoja për një formë shumë aerodinamike diktohet edhe nga fakti që me rritjen e shpejtësisë, efikasiteti i motorit hibrid zvogëlohet. Në rastin e automjeteve elektrike, gjithçka që lidhet me kilometrazhin e rritur në modalitetin elektrik është jashtëzakonisht e rëndësishme. Sipas ekspertëve, një humbje peshe prej 100 kg do të rrisë kilometrazhin e makinës me vetëm disa kilometra, por nga ana tjetër, aerodinamika është e një rëndësie të madhe për një makinë elektrike. Së pari, sepse masa e madhe e këtyre automjeteve i lejon ata të rikuperojnë një pjesë të energjisë së konsumuar nga rikuperimi, dhe së dyti, sepse çift rrotullimi i lartë i motorit elektrik lejon që ajo të kompensojë efektin e peshës gjatë fillimit, dhe efikasiteti i tij zvogëlohet me shpejtësi të lartë dhe shpejtësi të lartë. Përveç kësaj, elektronika e fuqisë dhe motori elektrik kërkojnë më pak ajër ftohës, gjë që lejon një hapje më të vogël në pjesën e përparme të makinës, e cila, siç vumë re, është shkaku kryesor i zvogëlimit të rrjedhës së trupit. Një element tjetër i motivimit të disenjatorëve për të krijuar forma më efikase aerodinamikisht në modelet moderne plug-in hibride është modaliteti i drejtimit elektrik vetëm pa nxitim, ose i ashtuquajturi. lundrimi Ndryshe nga varkat me vela, ku përdoret termi dhe era duhet ta lëvizë barkën, në makina, kilometrazhi me energji elektrike do të rritej nëse makina do të kishte më pak rezistencë të ajrit. Krijimi i një forme të optimizuar në mënyrë aerodinamike është mënyra më efektive me kosto për të zvogëluar konsumin e karburantit.
Koeficientët e konsumit të disa makinave të famshme:
Mercedes Simplex
Prodhim 1904, Cx = 1,05
Kamionçinë rënkeje
Prodhim 1921, Cx = 0,28
Ford Model T.
Prodhim 1927, Cx = 0,70
Modeli eksperimental Kama
Prodhuar në vitin 1938, Cx = 0,36.
Makinë rekord Mercedes
Prodhim 1938, Cx = 0,12
VW Bus
Prodhim 1950, Cx = 0,44
Volkswagen "Turtle"
Prodhim 1951, Cx = 0,40
Panhard Dina
Prodhuar në vitin 1954, Cx = 0,26.
Porsche 356 A
Prodhuar në vitin 1957, Cx = 0,36.
MG EX 181
Prodhimi i vitit 1957, Cx = 0,15
Citroen DS 19
Prodhim 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Prince
Prodhim 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
Prodhim 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 Estate
Prodhim 1975, Cx = 0,47
Audi 100
Prodhim 1983, Cx = 0,31
Mercedes W 124
Prodhim 1985, Cx = 0,29
Lamborghini countach
Prodhim 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1
Prodhim 1997, Cx = 0,29
