Аэродинамичный автомобиль

theJeKa › Блог › Аэродинамика автомобиля

Всем привет!
Хотел бы сегодня поговорить о аэродинамике автомобиля!

Так что же такое само понятие — аэродинамика автомобиля?!
Сейчас, мы разберёмся, товарищи!

Понятие «аэродинамика автомобиля» включает в себя много аспектов, важнейшими из которых являются:
— обеспечение минимальной силы сопротивления воздуха при движении автомобиля с целью уменьшения расхода топлива или повышения скорости движения;
— уменьшение аэродинамической подъемной силы, стремящейся оторвать автомобиль от дороги и снижающей сцепление колес с дорожным покрытием;
— снижение загрязнения стекол, ручек дверей и других поверхностей автомобиля;
— обеспечение оптимальных воздушных потоков для снабжения двигателя воздухом, его охлаждения, вентиляции салона;
— снижение аэродинамического шума.

Снижение коэффициента Сх легковых автомобилей в конце XX века

Изменение аэродинамических свойств кузова автомобилей ВАЗ

Этот эффект достигнут за счет выбора оптимальных углов наклона панелей кузова (ветрового и заднего стекол, капота, крышки багажника и т. д.), удалении с поверхности кузова мелких выступающих деталей (водосливных желобков на крыше, ободков фар, размещении щеток стеклоочистителей в нише под капотом), придание оставшимся выступающим деталям, например зеркалам, аэродинамических форм, сглаживания острых углов кузова.

Кузов современного легкового автомобиля

Кузов современного легкового автомобиля в профиль напоминает самолетное крыло. Поэтому при движении на автомобиль действует аэродинамическая подъемная сила, которая ухудшает управляемость, устойчивость и безопасность движения.

Схема установки аэродинамических элементов на гоночном автомобиле:

При грамотном проектировании формы кузова подъемная сила может быть существенно снижена, более того, может быть обеспечена сила, прижимающая автомобиль к дороге. Иногда для увеличения прижимающей силы применяют дополнительные кузовные элементы — спойлеры и антикрылья (профиль перевернутого самолетного крыла). Величина аэродинамической прижимающей силы для гоночного автомобиля при движении на большой скорости может в несколько раз превышать его вес.

Кабина грузового автомобиля Volvo FH

Аэродинамика грузовых автомобилей и автобусов хуже, чем у легковых, что объясняется невозможностью принципиально поменять форму кузова: для оптимального размещения грузов и пассажиров основа кузова должна приближаться к прямоугольному параллелепипеду. Правда, и влияние аэродинамики на эксплуатационные свойства таких автомобилей меньше, что связано с более низкими скоростями движения грузовиков и автобусов. Тем не менее в последние годы кабины и кузовы названных транспортных средств проектируются с учетом аэродинамических требований. Это проявляется в придании кабинам более округлых форм, увеличении угла наклона ветрового стекла, установке между кабиной и кузовом аэродинамических обтекателей и закрылков.

Противогрязевые обтекатели автомобиля КамАЗ

Загрязняемость поверхностей кузова определяется его формой, расположением выступающих деталей и учитывается конструктором при проектировании кузова. Иногда для снижения загрязняемости боковых или задних стекол на кузове устанавливают дополнительные аэродинамические устройства, воздушный поток от которых отбрасывает летящую грязь.

На этом пока всё, друзья!
Благодарю за внимание=)

Аэродинамичный автомобиль

Уменьшить расход бензина можно позаботившись об уменьшении действующих на автомобиль сил сопротивления. Расскажем что такое аэродинамика машины, основные термины и понятия, что на неё влияет в первую очередь.

На больших скоростях основной вклад вносит сила аэродинамического сопротивления. Аэродинамика имеет прямое отношение к управляемости, устойчивости и безопасности, особенно при движении с высокой скоростью. Даже способность загрязняться напрямую зависит, насколько качественно, с точки зрения аэродинамики, продуман автомобиль. А знаете, что такое «воздушный мешок» или «аэродинамическая тень», что такое «граунд-эффект»? Давайте разбираться.

Основные понятия аэродинамики

Чтобы легче разобраться в аэродинамике, определимся с терминами, принятыми в этой науке.

Сила аэродинамического сопротивления (Рх) — сила, с которой поток воздуха «давит» на движущийся автомобиль. Всегда действует в сторону, противоположную движению. Чем больше, тем ниже максимальная скорость и динамика автомобиля при прочих равных условиях.

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх). Безразмерная величина, обычно меньше единицы. Определяется экспериментальным путем в аэродинамической трубе или с помочью расчетов. Физический смысл — отношение аэродинамической силы к скоростному напору и характерной площади. У современных автомобилей значение Сх в районе 0,30. Внедорожники имеют чуть больший коэффициент Сх из-за большей площади кузова.

Подъемная сила (Рz) — направлена перпендикулярно к скорости автомобиля. При обтекании автомобиля частицы потока, обтекающие днище, проходят меньший путь, чем частицы, обтекающие капот, крышу и крышку багажника, то есть более выпуклую поверхность. А согласно уравнению Бернулли давление среды больше там, где скорость частиц меньше. Автомобиль превращается в крыло. Если ситуацию «запустить», с ростом скорости колеса машина будет терять контакт с дорогой, что негативно скажется на управляемости и устойчивости.

Коэффициент подъемной силы (Су). Тоже безразмерный, определяется аналогично Сх. Зависит от форм автомобиля, его ориентации в пространстве, чисел Рейнольдса и Маха.

Мидель (от middel — средняя) – наибольшая площадь сечения автомобиля, перпендикулярная направлению движения.

Опрокидывающий момент (Му) — определяет перераспределение нагрузок между передними и задними осями автомобиля. Возникает из-за того, что Рх всегда действует под углом к продольной оси автомобиля. По Му можно судить о возможном изменении управляемости на высоких скоростях, а нулевое значение говорит о том, что независимо от скорости автомобиля тот будет управляться одинаково, а заложенный производителем баланс нагрузок на колеса не нарушится.

Момент крена (Мх) и разворачивающий момент (Мz) – характеризуют способность автомобиля противостоять порывам бокового ветра. Чем меньше абсолютные значения, тем меньше водитель чувствует влияние капризов природы.

Как меняют аэродинамику автомобиля?

Задача специалистов по аэродинамике состоит в уменьшении паразитных сил и моментов (Рх, Рz, Му, Мх и Мz). Добиться можно с помощью дополнительных аэродинамических элементов, что ведет к увеличению площади миделя и как следствие – к увеличению силы лобового сопротивления. Тупик? Нет, оказывается, грамотно сконструированные и тщательно продутые в аэродинамической трубе элементы позволяют уменьшить Сх! Что это за устройства? Обычно при слове обвес речь идет о бамперах, порогах, спойлерах и антикрыльях.

Антикрыло. Создано для борьбы с подъемной силой. Первостепенная задача – создать прижимную силу, чтобы колеса не теряли контакт с дорогой ни при каких условиях. Взгляните на болиды Ф1. Вот где антикрылья – усилия работы специалистов по аэродинамике! Но перебарщивать с размерами нельзя – резко растет аэродинамическое сопротивление, а значит – падает скорость, увеличивается расход топлива. Практически на всех спортивных автомобилях рабочая часть крыла выполнена регулируемой для возможности изменения угла атаки и возможности настройки.

Спойлер (от spoil — портить). Аэродинамический элемент с одной рабочей поверхностью для изменения направления движения воздушного потока. Основная задача «правильного» спойлера – организация безотрывного и «плавного» обтекания воздушным потоком всей поверхности автомобиля, что повышает устойчивости при движении с высокими скоростями. Спойлер может бороться с подъемной силой, отсюда его сложные формы. Но эта деталь всегда примыкает к кузову автомобиля. По большому счету, бамперы и пороги это тоже большие спойлеры.

Диффузор. Дальше всех пошли спортсмены – они решили присосать автомобиль к трассе! Появились болиды с днищем, имитирующим «трубку Вентури» – создающие резкий рост скорости воздушного потока под машиной. В результате создавалась мощная прижимная сила. Плодами этого открытия норовит воспользоваться каждый автопроизводитель: диффузоры, обеспечивающие ускорение потока, появляются в задней части гражданских машин.

Проблема, что для максимально эффективной реализации т.н. «граунд-эффекта» нужны по возможности плоское днище и минимальный дорожный просвет. Если строители спортивных машин могут это позволить, то, к примеру, на Evolution диффузор служит скорее украшением, чем полноценным аэродинамическим элементом.

Что влияет на коэффициент Сх?

Один из лучших методов улучшения динамики машины – удалить все, что создает лишнее аэродинамическое сопротивление. Это могут быть банальные вещи. Вот как они увеличивают коэффициент Сх:

  • открытые окна + 5%
  • зеркала заднего вида + 5%
  • антенна + 2%
  • открытый люк + 3%.
  • широкие шины + 3%,
  • скромные брызговики колес + 3%
  • нескромные брызговики колес + 6%
  • багажник на крыше +10%

ТОП-10 лучших автомобилей по аэродинамике

Статья про лучшие автомобили по аэродинамическим показателям: топ-10 моделей, их некоторые технические особенности. В конце статьи — видео про худшие машины по аэродинамике.

Содержание статьи:

  • Машины с лучшими аэродинамическими характеристиками
  • Видео про худшие машины по аэродинамике

Из года в год автопроизводители всего мира пытаются сделать свои автомобили ещё более быстрыми, более устойчивыми и экономичными. Поэтому инженеры и конструкторы, занимающиеся проектированием и сборкой машин, так много времени уделяют аэродинамическим показателям своих творений.

Чем меньше уровень аэродинамического сопротивления автомобиля, чем выше его предельная скорость, меньше расход топлива и стабильнее поведение на дороге. В сегодняшней подборке — автомобили, обладающие наилучшими аэродинамическими характеристиками.

Машины с лучшими аэродинамическими характеристиками

Mercedes-Benz CLA BlueEFFICIENCY

В 2013-м компания Mercedes представила специальную версию седана CLA BlueEFFICIENCY, при разработке которой огромное внимание было уделено аэродинамике.

Так, автомобиль получил специальные аэродинамические выштамповки, особый дизайн передних стоек и внешних зеркал, а также особый дизайн легкосплавных дисков. В результате величина сопротивления встречным потокам воздуха составила всего 0,22 Сх.

Tesla Model 3

Коэффициент Сх для электрокаров – один из наиболее значимых показателей, ведь чем он ниже, тем меньше автомобиль расходует электроэнергии и тем большее расстояние способен проехать.

В стандартном исполнении электрокар способен преодолеть 215 миль (346 км), при этом с нуля до сотни машина разгоняется за каких-то 6 сек.

Volkswagen XL1

В 2013 году Volkswagen показал модель XL1, которая, несмотря на свою футуристическую и, откровенно говоря, спорную внешность все же была запущена в серийное производство.

Читайте также:  Замена масла в Bugatti Veyron

Всего было выпущено 250 экземпляров модели. Оправданием столь необычного дизайна стал низкий коэффициент аэродинамического сопротивления равный 0,19 Сх, что является самым лучшим результатом среди серийных автомобилей.

Daihatsu UFE-III Concept

В 2005 году руководство компании Daihatsu в рамках Токийской автовыставки продемонстрировало концептуальный автомобиль компакт-класса, получивший название UFE-III.

Под капотом авто располагался экономичный гибридный силовой агрегат, представленный 0,66-литровым бензиновиком и небольшим электродвигателем.

Модель могла похвастаться небольшим расходом топлива, не превышающим 1,6 л/100 км, а также отменной аэродинамикой – коэффициент лобового сопротивления равнялся всего 0,168 Сх.

General Motors Precept Concept

Precept Concept был представлен в 2002 году. Машина обладала необычной внешностью, выполненной в стилистике культового Citroen DS, а также скоромным аппетитом, не превышающим 3л/100 км.

При этом Precept мог похвастаться наличием 5-местного салона, а также коэффициентом аэродинамического сопротивления в 0,163 Сх.

К сожалению, производитель посчитал машину чрезмерно дорогой и сложной в конструировании, из-за чего было принято решение не пускать её в серийное производство.

Volkswagen 1 Liter Car Соncept

В 2002 году немецкий автоконцерн VW представил свою новую разработку – концептуальную модель 1 Liter Car Concept.

При создании авто перед производителями стояла задача создания максимально экономичного авто, и им это удалось. Средний расход топлива авто составил всего 0,99 л/100 км. Добиться такого показателя получилось за счёт небольшой массы (290 кг) и минимального аэродинамического сопротивления, составляющего всего 0,159 Сх.

JCB Dieselmax

В 2006 году дизельный JCB Dieselmax установил рекорд скорости, разогнавшись сначала до впечатляющих 529 км/ч, а потом до 563,42 км/час. Таким образом, машина смогла побить предыдущий рекорд в 380 км/ч, который был установлен в далёком 1973 году.

Заезды проводились на соляном озере Бонневиль, расположенном на территории штата Юта (США).

Автомобиль мог похвастать обтекаемым кузовом, имеющим коэффициент аэродинамического сопротивления в 0,147 Сх, а также парой дизельных двигателей, устанавливаемых на экскаваторах.

В настоящее время автомобиль хранится в музее компании JCB.

Fiat Turbina

В 1954 году итальянский автопроизводитель Fiat представил модель Turbina, ставшей первым европейским авто с газотурбинным двигателем.

Максимальная отдача силовой установки достигала 300 л. с., а максимальная скорость достигала отметки в 250 км/ч. Однако самой главной особенностью модели был её аэродинамически высокоэффективный кузов, величина аэродинамического сопротивления которого составляла всего 0,14 Сх.

Несмотря на наличие первоклассной аэродинамики, машина была признана бесперспективной и отправлена на хранение в Туринский автомузей, где она находится по сегодняшний день.

Ford Probe V Concept

В 1983 году компания Ford начала разработку концепт-кара Probe V Concept, официальный дебют которого состоялся в 1985 году.

Машина обладала футуристической внешностью со сдвижными боковыми дверьми. Кроме того инженеры закрыли колеса специальными щитками, а стекла вклеили в оконные проёмы заподлицо с поверхностью кузова.

Но несмотря на все усилия разработчика, автомобиль так и не пошёл в серийное производство, оставшись необычным и стильным концептом.

Goldenrod Land Speed Race Car

Goldenrod Land Speed Race Car был сконструирован братьями Саммерсами в далёком 1965 году, при этом автомобиль по сегодняшний день носит звание самого аэродинамичного в мире.

Так, показатель лобового сопротивления «автомобильной торпеды» составляет всего 0,117 Сх. В движение машина приводилась посредством 4-х семилитровых 8-цилиндровых бензиновых моторов, расположенных продольно друг за другом и суммарно генерирующих мощность 2400 л. с.

Заключение

Борьба за лучшую аэродинамику продолжается, а значит, уже совсем скоро мы можем увидеть концепт или серийную версию авто, аэродинамические показатели которого смогут превзойти показатели Goldenrod Land Speed Race Car.

Видео про худшие машины по аэродинамике:


Аэродинамика автомобиля

Зачем это нужно

Для чего нужна аэродинамика автомобилю, знают все. Чем обтекаемее его кузов, тем меньше сопротивление движению и расход топлива. Такой автомобиль не только сбережет ваши деньги, но и в окружающую среду выбросит меньше всякой дряни. Ответ простой, но далеко не полный. Специалисты по аэродинамике, доводя кузов новой модели, еще и:

  • рассчитывают распределение по осям подъемной силы, что очень важно с учетом немалых скоростей современных автомобилей,
  • обеспечивают доступ воздуха для охлаждения двигателя и тормозных механизмов,
  • продумывают места забора и выхода воздуха для системы вентиляции салона,
  • стремятся понизить уровень шумов в салоне,
  • оптимизируют форму деталей кузова для уменьшения загрязнения стекол, зеркал и светотехники.

Причем решение одной задачи зачастую противоречит выполнению другой. Например, снижение коэффициента лобового сопротивления улучшает обтекаемость, но одновременно ухудшает устойчивость автомобиля к порывам бокового ветра. Поэтому специалисты должны искать разумный компромисс.

Снижение лобового сопротивления

От чего зависит сила лобового сопротивления? Решающее влияние на нее оказывают два параметра – коэффициент аэродинамического сопротивления Сх и площадь поперечного сечения автомобиля (мидель). Уменьшить мидель можно, сделав кузов ниже и уже, но вряд ли на такой автомобиль найдется много покупателей. Поэтому основным направлением улучшения аэродинамики автомобиля является оптимизация обтекания кузова, другими словами – уменьшение Сх. Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх – это безразмерная величина, которая определяется экспериментальным путем. Для современных автомобилей она лежит в пределах 0,26-0,38. В зарубежных источниках коэффициент аэродинамического сопротивления иногда обозначают Cd (drag coefficient – коэффициент сопротивления). Идеальной обтекаемостью обладает каплевидное тело, Сх которого равен 0,04. При движении оно плавно рассекает воздушные потоки, которые затем беспрепятственно, без разрывов, смыкаются в его «хвосте».

Иначе ведут себя воздушные массы при движении автомобиля. Здесь сопротивление воздуха складывается из трех составляющих:

  • внутреннего сопротивления при прохождении воздуха через подкапотное пространство и салон,
  • сопротивления трения воздушных потоков о внешние поверхности кузова и
  • сопротивления формы.

Третья составляющая оказывает наибольшее влияние на аэродинамику автомобиля. Двигаясь, автомобиль сжимает находящиеся перед ним воздушные массы, создавая область повышенного давления. Потоки воздуха обтекают кузов, а там, где он заканчивается, происходит отрыв воздушного потока, создаются завихрения и область пониженного давления. Таким образом, область высокого давления спереди мешает автомобилю двигаться вперед, а область пониженного давления сзади «засасывает» его назад. Сила завихрений и величина области пониженного давления определяется формой задней части кузова.

Передняя часть и боковые поверхности автомобиля особых хлопот конструкторам в плане аэродинамики не доставляют. Здесь главное – избегать резких переходов и выступов, предотвращая тем самым отрыв воздушного потока от поверхности кузова.

А вот с задней частью кузова все гораздо сложнее. Как нетрудно догадаться, наименее аэродинамичными являются универсалы – их форма меньше всего напоминает идеальную «каплю». За их обширным «задком» образуется внушительная зона разряжения, которая не только снижает Сх, но и «засасывает» пыль и грязь, оседающую на заднем стекле. Немного уменьшить ее вредное воздействие можно с помощью установки дефлектора на верху пятой двери. Он направляет часть воздушного потока вниз, снижая разряжение и уменьшая загрязнение.

Не все просто и с хэтчбеками, хотя, на первый взгляд, их форма кажется наиболее обтекаемой. Впечатление обманчиво – яркий пример непредсказуемости аэродинамики. Сх хэтчбеков зависит от угла наклона задней части. При большом угле наклона (а таких моделей большинство) процесс обтекания практически не отличается от универсалов – воздушный поток отрывается от верхней кромки крыши и создает значительную зону разряжения.

С уменьшением угла наклона до 30-35 градусов точка отрыва потока перемещается на нижнюю кромку задней части. Казалось бы, зона разряжения и, соответственно, Сх должны уменьшиться. Но, как это на первый взгляд ни парадоксально, происходит все наоборот. Дело в том, что в этом случае воздушные потоки с боков кузова, попадая на наклонную поверхность, образуют кромочные вихри, которые, закручиваясь по спирали, создают за автомобилем еще большую зону разряжения. Борются с этим явлением с помощью спойлера, устанавливаемого на кромке крыши. При этом точка отрыва потока перемещается с нижней кромки задней части на верхнюю, что предотвращает образование кромочных вихрей и несколько улучшает общую аэродинамику.

А вот если уменьшить наклон «задка» до 20-23 градусов, воздушный поток с крыши почти идеально обтекает автомобиль, отрываясь от нижней кромки. При этом кромочные вихри уже не образуются, и зона разряжения получается минимальной. Но такие автомобили теряют в практичности и поэтому среди серийных моделей их совсем немного.

Наилучшие показатели обтекаемости демонстрируют автомобили со ступенчатой формой задней части – седаны и купе. Объяснение простое – сорвавшийся с крыши поток воздуха тут же попадает на крышку багажника, где нормализуется и затем окончательно срывается с его кромки. Боковые потоки тоже попадают на багажник, который не дает возникать вредным вихрям за автомобилем. Поэтому чем выше и длиннее крышка багажника, тем лучше аэродинамические показатели. На больших седанах и купе иногда даже удается достичь безотрывного обтекания кузова. Небольшое сужение задней части также помогает снизить Сх. Кромку багажника делают острой или в виде небольшого выступа – это обеспечивает отрыв воздушного потока без завихрений. В результате область разряжения за автомобилем получается небольшой.

Днище автомобиля также оказывает влияние на его аэродинамику. Выступающие детали подвески и выхлопной системы увеличивают сопротивление. Для его уменьшения стараются максимально сгладить днище или прикрыть щитками все, что «торчит» ниже бампера. Иногда устанавливают небольшой передний спойлер. Спойлер снижает поток воздуха под автомобилем. Но тут важно знать меру. Большой спойлер существенно увеличит сопротивление, но зато автомобиль будет лучше «прижиматься» к дороге. Но об этом – в следующем разделе.

Читайте также:  Машины актера Роберта Дауни-младшего

Прижимная сила

При движении автомобиля поток воздуха под его днищем идет по прямой, а верхняя часть потока огибает кузов, то есть, проходит больший путь. Поэтому скорость верхнего потока выше, чем нижнего. А согласно законам физики, чем выше скорость воздуха, тем ниже давление. Следовательно, под днищем создается область повышенного давления, а сверху – пониженного. Таким образом создается подъемная сила. И хотя ее величина невелика, неприятность состоит в том, что она неравномерно распределяется по осям. Если переднюю ось подгружает поток, давящий на капот и лобовое стекло, то заднюю дополнительно разгружает зона разряжения, образующаяся за автомобилем. Поэтому с ростом скорости снижается устойчивость и автомобиль становится склонен к заносу.

Каких-либо специальных мер для борьбы с этим явлением конструкторам обычных серийных автомобилей выдумывать не приходится, так как то, что делается для улучшения обтекаемости, одновременно увеличивает прижимную силу. Например, оптимизация задней части уменьшает зону разряжения за автомобилем, а значит и снижает подъемную силу. Выравнивание днища не только уменьшает сопротивление движению воздуха, но и повышает скорость потока и, следовательно, снижает давление под автомобилем. А это, в свою очередь, приводит к уменьшению подъемной силы. Точно так же две задачи выполняет и задний спойлер. Он не только уменьшает вихреобразование, улучшая Сх, но и одновременно прижимает автомобиль к дороге за счет отталкивающегося от него потока воздуха. Иногда задний спойлер предназначают исключительно для увеличения прижимной силы. В этом случае он имеет большие размеры и наклон или делается выдвижным, вступая в работу только на высоких скоростях.

Для спортивных и гоночных моделей описанные меры будут, естественно, малоэффективны. Чтобы удержать их на дороге, нужно создать большую прижимную силу. Для этого применяются большой передний спойлер, обвесы порогов и антикрылья. А вот установленные на серийных автомобилях, эти элементы будут играть только лишь декоративную роль, теша самолюбие владельца. Никакой практической выгоды они не дадут, а наоборот, увеличат сопротивление движению. Многие автолюбители, кстати, путают спойлер с антикрылом, хотя различить их довольно просто. Спойлер всегда прижат к кузову, составляя с ним единое целое. Антикрыло же устанавливается на некотором расстоянии от кузова.

Практическая аэродинамика

Выполнение нескольких несложных правил позволит вам получить экономию из воздуха, снизив расход топлива. Однако эти советы будут полезны только тем, кто часто и много ездит по трассе.

При движении значительная часть мощности двигателя тратится на преодоление сопротивления воздуха. Чем выше скорость, тем выше и сопротивление (а значит и расход топлива). Поэтому если вы снизите скорость даже на 10 км/ч, сэкономите до 1 л на 100 км. При этом потеря времени будет несущественной. Впрочем, эта истина известна большинству водителей. А вот другие «аэродинамические» тонкости известны далеко не всем.

Расход топлива зависит от коэффициента лобового сопротивления и площади поперечного сечения автомобиля. Если вы думаете, что эти параметры заложены на заводе, и автовладельцу изменить их не под силу, то вы ошибаетесь! Изменить их совсем несложно, причем можно добиться как положительного, так и отрицательного эффекта.

Что увеличивает расход? Непомерно «съедает» топливо груз на крыше. И даже бокс обтекаемой формы будет отнимать не менее литра на сотню. Нерационально сжигают топливо открытые во время движения окна и люк. Если перевозите длинномерный груз с приоткрытым багажником — тоже получите перерасход. Различные декоративные элементы типа обтекателя на капоте («мухобойки»), «кенгурятника», антикрыла и других элементов доморощенного тюнинга хоть и принесут эстетическое наслаждение, но заставят вас дополнительно раскошелиться. Загляните под днище — за все, что провисает и выглядывает ниже линии порога, придется доплачивать. Даже такая мелочь, как отсутствие пластиковых колпаков на стальных дисках, повышает расход. Каждый перечисленный фактор или деталь по отдельности увеличивают расход не на много — от 50 до 500 г на 100 км. Но если все суммировать, «набежит» опять же около литра на сотню. Эти расчеты справедливы для малолитражных автомобилей при скорости 90 км/ч. Владельцы больших автомобилей и любители блльших скоростей делайте поправку в сторону увеличения расхода.

Если выполнить все вышеперечисленные условия, мы сможем избежать излишних трат. А можно ли еще снизить потери? Можно! Но это потребует проведения небольшого внешнего тюнинга (речь идет, конечно, о профессионально выполненных элементах). Передний аэродинамический обвес не дает воздушному потоку «врываться» под днище автомобиля, накладки порогов прикрывают выступающую часть колес, спойлер препятствует образованию завихрений за «кормой» автомобиля. Хотя спойлер, как правило, уже включен в конструкцию кузова современного автомобиля.

Так что получать экономию из воздуха – вполне реально.

Автомодули – аэродинамичные концептуальные странности прошлого

Развивая тему предыдущей статьи, я бы хотел отметить, что изыскания в области аэродинамики проводились задолго до «великой гонки автомобильных вооружений», произошедшей в 70-х годах. Как правило, это были единичные проекты, не финансируемые никем, а потому загнувшиеся раньше, чем их смогли зафиксировать «радары» крупных предприятий. Зато наработки таких концептов стали тем «черным ящиком», который современные автомобильные инженеры изучают до сих пор. И именно они послужили основой того, что сегодня называется «модульным» дизайном.

Летучий Вомбат

Вомбаты на языке зоологов – это семейство двурезцовых сумчатых, обитающее в Австралии. Внешне эти зверьки напоминают маленьких медведей, но роют норы и употребляют лишь растительную пищу. Чем наш первый герой заслужил подобную кличку, неясно, однако та приклеилась к автомобилю намертво. Быть может, это и стало причиной финансовой несостоятельности проекта?

Автором сего чуда стал наследник «кетчуповой империи», Раст Хайнц, который, объединившись с Морисом Шварцем, инженером кузовного ателье Bohman&Schwartz, отважился влезть в автомобильный бизнес. Дело пришлось на 30-е годы, и по улицам родной Пасадены раскатывали такие тарантасы, что глазу не на чем было остановиться. Поэтому Хайнц решил сделать автомобиль, который повергал бы прохожих в ступор. Одним своим видом он должен был внушать людям трепет и вызывать в них уважение к тем, кто находится внутри такой машины.

Ни единой щелочки на черной «коже» этого «неопознанного аппарата». В машине отсутствовали даже дверные ручки, а сами двери открывались с помощью электрических кнопок, скрытых под ее корпусом и на приборной панели

Начинающий промышленник ориентировался на премиум-сегмент, поэтому сразу определился, что выпуск его концепта будет мелкосерийным. Он сделал эскизы будущей модели, и хоть те изображения сильно напоминали НЛО из модных тогда космоопер, компаньон Раста м-р Шварц быстро смекнул, как выполнить его из стали и алюминия. И когда модель была готова, ее крупный кузов со сверхплавными линиями выглядел так, словно не имел ни швов, ни стыков. Гармония форм в этом аэродинамическом монолите была исключительной: глухие колесные арки, ребра воздухозаборников, прочертившие гигантский нос, фары, утопленные в крылья, низкая крыша и стекла-амбразуры выглядели уместно и убедительно. Это была не машина, а летающая тарелка «во плоти», потому и название получила соответствующее – Phantom Corsair.

Кроме необычной внешности Phantom Corsair имел и необычное содержание. Например, посадочные места в машине были организованы по формуле 4+2, т.е. большой передний диван и маленький задний. Количество пассажиров пришлось уменьшить, чтобы установить в салоне барный шкафчик с напитками. Также на приборной панели концепта разместились приборы вроде компаса и высотометра – нечастые гости в автомобильном убранстве

В качестве основы для этой модели взяли лучшее, что мог предложить американский рынок того времени – великолепный Cord 810. Чтобы увеличить длину прототипа, конструкцию готового шасси пришлось перекраивать (все-таки 6 метров в длину не достигали даже катафалки). Так, Фантом получил передний привод, независимую подвеску с регулировкой амортизаторов и четырехступенчатую АКПП с электронным управлением. Чтобы сдвинуть с места этот двухтонный космический крейсер, под капотом был установлен 4,7-литровый Lycoming V8, модифицированный со 125 до 190 л.с. Это (и небывалая аэродинамическая фактура модели) позволило ей развить солидную для 30-х годов скорость в 185 км/ч.

На строительство флагмана своего будущего производства Раст Хайнц потратил $24 тысячи, что эквивалентно $350 «штукам» на данный момент. Прототип достойно показал себя на трассе, да и в обществе шороху наделал. Многие смотрели на машину с недоумением, но Хайнц знал, что своего покупателя найдет – главное не продешевить. Планы Раста оборвались в июле 1939-го. Он погиб в дорожной аварии всего на 25-м году жизни… Если бы этого не произошло, автомобильная эволюция пошла бы другим путем.

Теперь единственный экземпляр Phantom Corsair хранится в Национальном автомобильном музее, что в городе Рино, штат Невада. Его реальная стоимость до сих пор остается загадкой. Подозреваем, что она неплохо подросла с начальных $12,5 тысяч

Плюсы: первый в мире действующий Бэтмобиль. Что о таком еще скажешь?!

Минусы: «гадливость» этого утенка была лишь в том, что он намного опередил свое время. Всем прочим «птицам», как мы хорошо знаем, это никогда не нравилось.

Итальянская жужелица

Если кому-то не понятна концепция модульного дизайна, то в этой модели вся ее суть возведена в абсолют. Знакомьтесь, Alfa-Romeo Carabo собственной персоной! Автор проекта, Марчелло Гандини, а по совместительству главный дизайнер ателье Bertone, начал свою «иконописчую» деятельность с попытки усовершенствовать динамику среднемоторного спорткара. Проблемы с подъемной силой наблюдались у одной из его первых работ, Lamborghini Miura, и мастер не без оснований подозревал, что причина этого кроется не только в правильной развесовке по осям. Ателье как раз получило заказ от Alfa Romeo на дорожную оптимизацию спорткупе Tipo 33, так что у дизайнера появился весомый повод приступить к экспериментам. Чтобы проверить свою теорию, Гандини нуждался в кузове абсолютно нового типа. Не наблюдая вокруг ничего подходящего, мастер взял и сам его придумал.

Читайте также:  Отечественные машины в шоу Top Gear

Самым проблемным местом в машине были стекла. Во-первых, ядреная тонировка осложняла пилоту обзор, а во-вторых, слишком низкая линия дверей заставила разработчиков забыть об автоматических окнах. Поэтому их заменили такими неудобными створками

Решения, воплощенные в модели Carabo, произвели настоящую революцию среди законодателей автомобильной моды. Даже Энцо Феррари, прознав о новом проекте конкурентов, не мог найти себе места до тех пор, пока его спецы не сделали купе Modulo 512S. В отместку Гандини оно было по-настоящему модульным и экстремальным. Но вышло на целых два года позже судьбоносной «Жужелицы». А скорость в «гонке вооружений» традиционно решает все. Секрет сверхбыстрой работы Марчелло состоял в том, что дизайнер рисовал машины сразу в натуральную величину. К тому же он, в отличие от его заказчиков, никого не хотел обойти, обставить – мастер просто делал свое дело, создавая странные и не до конца еще понятые шедевры.

Архитектура «Жужелицы» основывалась на несущей пространственной раме и кузове из листового дюралюминия ручной штамповки. Самыми выдающимися особенностями в облике концепта являлись его низкая посадка, остро заточенный клином нос, «слепые» фары, отсутствие фальшрадиаторной решетки и малая габаритная высота. Ах да, еще в этой модели Гандини впервые были применены так называемые сейчас «ламбо-двери», то есть «гильотины», которые станут фирменной фишкой мастера. Любопытно, что этот концепт, построенный Bertone всего за 2,5 месяца, был одной из четырех вариаций дорожного спорткупе AF Tipo 33. Но именно Carabo запомнился миру как новый канон в автомобильном дизайне.

Аэродинамическое сопротивление автомобиля

В процессе проектирования и создания конструкторами очень тщательно прорабатывается аэродинамика автомобиля, поскольку она оказывает значительное влияние на технические показатели модели.

При движении автомобиля большая часть мощности силовой установки уходит на преодоление сопротивления, создаваемого воздухом. И правильно созданная аэродинамика автомобиля позволяет уменьшить это сопротивление, а значит на борьбу с противодействием находящего воздушного потока потребуется затратить меньше мощности, и соответственно – топлива.

Измерение аэродинамики автомобиля проводится для изучения сил, создаваемых воздушным потоком и воздействующих на транспортное средство. И таких сил несколько – подъемные и боковые, а также лобовое сопротивление.

Лобовое сопротивление и коэффициент Сх

По большей части все работы с кузовом авто направлены на преодоление лобового сопротивления, поскольку именно эта сила самая значительная.

Движение потоков воздуха

За основу при расчетах берется сила сопротивления воздуха. Для вычисления результата используются такие данные как плотность воздуха, площадь поперечной проекции авто, коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх) — это важнейший показатель в аэродинамике автомобиля. При этом на силу сопротивления в значительной мере влияет также скорость движения. Так, увеличение скорости вдвое будет сопровождаться повышением сопротивлением в 4 раза. Скорость один из мощных факторов увеличения расхода.

Например, для хорошо обтекаемого авто с площадью проекции 2 м 2 и коэффициентом 0,3 при движении на скорости 60 км/ч для преодоления сопротивления воздуха необходимо 2,4 л.с., а при скорости 120 км/ч уже 19,1 л.с. Разница расхода топлива при таких условиях достигает 30% на 100 км.

Если вам, в данный момент, требуется максимальная экономия топлива, необходимо придерживаться постоянной скорости около 60 км/ч. В этом режиме движения расход будет минимальным даже у авто с большим Cx.

Рассмотрим все по-простому. У воздуха есть своя плотность, причем немалая. При движении автомобилю приходится проходить через имеющиеся воздушные массы, при этом создается поток, который обтекает кузов. И чем легче авто будет «резать» воздушную массу, тем меньше он затратит на это энергии.

Но не все так просто. Во время движения перед авто создается область увеличенного давления (машина сжимает воздушную массу), то есть спереди образуется такой себе невидимый барьер, осложняющий «разрезание» воздушной массы.

Также после обтекания кузова происходит отрыв воздушного потока от поверхности, что становиться причиной появления завихрений и разрежения за авто. В сочетании с повышенным давлением возникающее разрежение еще больше увеличивает сопротивление.

Поскольку повлиять на плотность воздуха невозможно, то конструкторам остается только вносить коррективы в две другие расчетные составляющие – площадь авто и коэффициент аэродинамического сопротивления.

Но уменьшить проекцию авто не представляется особо возможным без ущерба для полезных пространств кузова (просто невозможно сделать авто меньше, чем он есть), поэтому остается только изменение коэффициента Сх.

Этот коэффициент устанавливается экспериментальным путем (в аэродинамической трубе) и характеризует он соотношение лобового сопротивления к скоростному напору и площади поперечного сечения кузова. Величина его безразмерная.

Наименьший коэффициент аэродинамического сопротивления имеет каплевидное тело. При движении в воздушной массе такое тело плавно перед собой разводит поток, не создавая области повышенного давления, а имеющийся «хвост» позволяет за собой сомкнуть поток без обрывов и завихрений, то есть разрежение тоже отсутствует. Получается, что воздух просто обтекает тело, создавая минимальное сопротивление. Для такого тела коэффициент Сх составляет всего 0,05.

Конструкторам, работая с аэродинамикой автомобиля добиться, таких показателей пока не удается. И все потому, что при движении сопротивление создается несколькими факторами:

  • Формой кузова;
  • Трением потока о поверхности при обтекании;
  • Попаданием потока в подкапотное пространство и салон.

Поэтому для современных авто коэффициент аэродинамического сопротивления считается отличным, если его значение ниже 0,3. К примеру, у Peugeot 308 коэффициент составляет 0,29, у Audi A2 он равен 0,25, а у Toyota Prius – 0,26. Но стоит отметить, что это расчетные показатели в идеальных условиях. На практике же во время движения на авто воздействуют множество разнообразных факторов, которые негативным образом сказываются на сопротивлении кузова.

Примечательно, что на коэффициент оказывает наибольшее влияние не передок авто, а его задняя часть. И виной этому становится создание разрежения и завихрений в результате отрыва потока от кузова. Поэтому конструкторы по большей части занимаются приданием необходимой формы именно задней части.

Коэффициент сопротивления Volkswagen XL1 составляет всего 0,19

Снизить коэффициент Сх позволяет также уменьшение количества выступающих частей, причем везде на авто (бока, крыша, днище, передок), а тем элементам, которые не удается убрать с поверхности придается максимально возможная обтекаемая форма.

Подъемная и прижимная сила

В результате неравномерного обтекания потоком воздуха автомобиля с разных сторон возникает разница в скорости его движения.

Действующие подъемная и прижимная силы

Автомобиль движется и рассекает поток воздуха, при этом часть этого потока уходит под авто и проходит под днищем, то есть движется практически по прямой. А вот верхней части потока приходится повторять форму кузова, и ей приходится проходить большее расстояние. Из-за этого возникает разница в скорости воздуха – верхняя часть движется быстрее нижней, проходящей под авто. А поскольку увеличение скорости сопровождается снижением давления, то под днищем образуется зона повышенного давления, которая приподнимает машину.

Проблем добавляет и лобовое сопротивление. Область повышенного давления воздушной массы перед машиной прижимает передок к дороге, в то время как разрежение и завихрения позади наоборот – способствуют приподнятию кузова. Подъемная сила, как и лобовое сопротивление, возрастает при увеличении скорости движения.

Но эта сила может оказывать и положительное действие. При внесении корректив в конструкцию авто возможно преобразование подъемной силы в прижимную, которая будет обеспечивать лучшее сцепление с дорогой, устойчивость авто, его управляемость на высоких скоростях.

При этом для получения прижимной силы не требуется каких-либо отдельных решений. Все разработки, направленные на снижение коэффициента Сх также сказываются и на прижиме. К примеру, оптимизация формы задней части приводит к уменьшению завихрений и разрежения, из-за чего подъемная сила тоже снижается, а прижимная — повышается. Установка заднего спойлера действует таким же образом.

Уменьшение завихрений при установке спойлера

Боковые же силы при установлении аэродинамики автомобиля, особо в расчет не берутся, в силу того, что они не постоянны, а также значительного влияния на показатели авто не оказывают.

Но это все теория аэродинамики автомобиля. На практике все можно пояснить одним предложением — чем хуже аэродинамика, тем выше расход топлива.

Что ещё влияет на аэродинамику?

Конечно, конструкторы стараются по максимуму снизить сопротивление авто при движении и повысить прижимную силу. Но особенности эксплуатации авто и свой взгляд автовладельцев на внешние особенности машины вносят свои коррективы, причем в некоторых случаях – значительны.

Аэродинамическое сопротивление разных автомобилей в зависимости от скорости

К примеру, установка багажника на крышу, даже с аэродинамической формой увеличивает поперечную проекцию авто и сильно влияет на обтекаемость, это сразу сказывается на потреблении топлива.

Также расход повышается от езды с открытыми окнами и люком, использование защитных и декоративных обвесов, перевозка негабаритных грузов, выступающих за авто, нарушение положения конструктивных элементов, расположенных под днищем, повышение клиренса.

Но автовладелец также может и внести коррективы, которые положительно повлияют на аэродинамику автомобиля. К ним относится использование аэродинамических обвесов, установка спойлера, уменьшение клиренса.

Добавить комментарий