Vad är bilens aerodynamik?
Innehåll
När man tittar på historiska fotografier av legendariska bilmodeller kommer någon att märka omedelbart att när vi kommer närmare våra dagar blir karossen på ett fordon mindre och mindre vinklad.
Detta beror på aerodynamik. Låt oss överväga vad som är speciellt med denna effekt, varför det är viktigt att ta hänsyn till de aerodynamiska lagarna och även vilka bilar som har en dålig effektiviseringskoefficient och vilka som är bra.
Vad är bil aerodynamik
Så konstigt som det kanske låter, ju snabbare bilen rör sig längs vägen, desto mer tenderar den att gå av marken. Anledningen är att luftflödet som fordonet kolliderar med skärs i två delar av bilens kaross. En går mellan botten och vägytan, och den andra - över taket och går runt maskinens kontur.
Om du tittar på bilens kaross från sidan kommer den visuellt att likna en flygplanvinge. Det speciella med detta flygplanselement ligger i det faktum att luftflödet över krökningen passerar mer väg än under delens raka del. På grund av detta skapas ett vakuum eller vakuum över vingen. Med ökande hastighet lyfter denna kraft kroppen mer.
En liknande lyfteffekt skapas för bilen. Uppströmsflödet flyter runt motorhuven, taket och bagageutrymmet, medan nedströmsflödet strömmar runt botten. Ett annat element som skapar ytterligare motstånd är kroppsdelarna nära vertikalen (kylargrill eller vindruta).
Transporthastighet påverkar direkt lyfteffekten. Dessutom skapar karossformen med vertikala paneler ytterligare turbulens, vilket minskar fordonets dragkraft. Av denna anledning fäster ägarna till många klassiska bilar med vinklade former, vid inställning, nödvändigtvis en spoiler och andra element i karossen som gör det möjligt att öka bilens nedkraft.
Varför behöver du det
Effektivisering låter luften flyta snabbare längs kroppen utan onödiga virvlar. När maskinen hindras av det ökade luftmotståndet kommer motorn att använda mer bränsle, som om maskinen bär extra belastning. Detta påverkar inte bara bilens ekonomi utan också hur mycket skadliga ämnen som kommer att släppas ut genom avgasröret i miljön.
Designa bilar med förbättrad aerodynamik, ingenjörer från ledande biltillverkare beräknar följande indikatorer:
- Hur mycket luft måste komma in i motorrummet för att motorn ska få korrekt naturlig kylning;
- I vilka delar av kroppen den friska luften kommer att tas in i bilens interiör, liksom var den kommer att släppas ut;
- Vad kan göras för att göra luften mindre buller i bilen;
- Lyftkraften måste fördelas på varje axel i enlighet med egenskaperna hos fordonets karossform.
Alla dessa faktorer beaktas när nya maskinmodeller utvecklas. Och om kroppselementen tidigare kunde förändras drastiskt, har forskare idag redan utvecklat de mest ideala formerna som ger en reducerad frontlyftkoefficient. Av den anledningen kan många modeller av den senaste generationen skilja sig externt endast genom mindre förändringar i formen på diffusorerna eller vingen jämfört med föregående generation.
Förutom vägstabilitet kan aerodynamik bidra till mindre förorening av vissa kroppsdelar. Så vid en kollision med ett vindvind i fronten blir vertikalt placerade strålkastare, stötfångare och vindruta smutsiga snabbare från krossade små insekter.
För att minska den negativa effekten av hiss, syftar biltillverkarna att minska undanröjning till det maximalt tillåtna värdet. Fronteffekten är dock inte den enda negativa kraften som påverkar maskinens stabilitet. Ingenjörer "balanserar" alltid mellan frontal och lateral effektivisering. Det är omöjligt att uppnå den ideala parametern i varje zon, därför gör specialister alltid en viss kompromiss vid tillverkning av en ny typ av kaross.
Grundläggande aerodynamiska fakta
Varifrån kommer detta motstånd? Allt är väldigt enkelt. Runt vår planet finns en atmosfär som består av gasformiga föreningar. I genomsnitt är densiteten hos atmosfärens fasta lager (utrymme från marken till fågelperspektivet) cirka 1,2 kg / kvadratmeter. När ett objekt är i rörelse kolliderar det med gasmolekyler som utgör luften. Ju högre hastighet, desto mer kraft kommer dessa element att träffa objektet. Av denna anledning börjar rymdfarkosten när den går in i jordens atmosfär kraftigt från friktion.
Den allra första uppgiften som utvecklarna av den nya modelldesignen försöker hantera är hur man minskar drag. Denna parameter ökar med 4 gånger om fordonet accelererar inom intervallet från 60 km / h till 120 km / h. För att förstå hur viktigt detta är, överväga ett litet exempel.
Transportens vikt är 2 tusen kg. Transport accelererar till 36 km / h. Samtidigt spenderas endast 600 watt för att övervinna denna kraft. Allt annat spenderas på överklockning. Men redan med en hastighet på 108 km / h. 16 kW effekt används redan för att övervinna frontmotståndet. Vid körning med en hastighet av 250 km / h. bilen spenderar redan så mycket som 180 hästkrafter på dragkraft. Om föraren vill accelerera bilen ännu mer, upp till 300 kilometer / timme, förutom kraften att öka hastigheten, kommer motorn att behöva konsumera 310 hästar för att klara det främre luftflödet. Det är därför en sportbil behöver ett så kraftfullt drivaggregat.
För att utveckla den mest strömlinjeformade, men samtidigt ganska bekväma transporten, beräknar ingenjörer koefficienten Cx. Denna parameter i beskrivningen av modellen är den viktigaste med avseende på den idealiska kroppsformen. En droppe vatten har en idealisk storlek i detta område. Hon har denna koefficient på 0,04. Ingen biltillverkare skulle gå med på en sådan originaldesign för sin nya bilmodell, även om det har funnits alternativ i denna design tidigare.
Det finns två sätt att minska vindmotståndet:
- Ändra karossens form så att luftflödet flyter så mycket som möjligt runt bilen;
- Gör bilen smal.
När maskinen rör sig verkar en vertikal kraft på den. Det kan ha en nedtryckseffekt som har en positiv effekt på dragkraften. Om trycket på bilen inte ökas kommer den resulterande virveln att säkerställa att fordonet separeras från marken (varje tillverkare försöker eliminera denna effekt så mycket som möjligt).
Å andra sidan, medan bilen rör sig, verkar en tredje kraft på den - sidokraften. Detta område är ännu mindre kontrollerbart, eftersom det påverkas av många variabla värden, såsom en sidvind när man kör rakt fram eller svänger. Styrkan hos denna faktor kan inte förutsägas, så ingenjörer riskerar det inte och skapar fall med en bredd som gör det möjligt att göra en viss kompromiss i Cx-förhållandet.
För att bestämma i vilken utsträckning parametrarna för vertikala, frontala och laterala krafter kan beaktas, inrättar ledande fordonstillverkare specialiserade laboratorier som utför aerodynamiska tester. Beroende på materialmöjligheterna kan detta laboratorium inkludera en vindtunnel, där effektiviteten i transportens effektivisering kontrolleras under ett stort luftflöde.
Helst vill tillverkare av nya bilmodeller antingen föra sina produkter till en koefficient på 0,18 (idag är detta idealet) eller överskrida den. Men ingen har ännu lyckats i det andra, eftersom det är omöjligt att eliminera andra krafter som verkar på maskinen.
Spänn- och lyftkraft
Här är en annan nyans som påverkar transporthanteringen. I vissa fall kan dra inte minimeras. Ett exempel på detta är F1-bilarna. Även om deras kropp är perfekt strömlinjeformad är hjulen öppna. Denna zon utgör de största problemen för producenterna. För sådan transport ligger Cx i intervallet från 1,0 till 0,75.
Om den bakre virveln inte kan elimineras i detta fall kan flödet användas för att öka dragkraften med spåret. För att göra detta installeras ytterligare delar på kroppen som skapar downforce. Den främre stötfångaren är till exempel utrustad med en spoiler som förhindrar att den lyfter från marken, vilket är extremt viktigt för en sportbil. En liknande vinge är fäst på baksidan av bilen.
Den främre vingen riktar inte flödet under bilen utan till karossens övre del. På grund av detta är fordonets näsa alltid riktad mot vägen. Ett vakuum bildas underifrån och bilen verkar hålla fast vid banan. Den bakre spoilern förhindrar bildandet av en virvel bakom bilen - delen bryter flödet innan den sugs in i vakuumzonen bakom fordonet.
Små element påverkar också minskningen av drag. Till exempel täcker kanten på huven på nästan alla moderna bilar torkarbladen. Eftersom framsidan av bilen framför allt möter mötande trafik ägnas uppmärksamhet även till så små element som luftintagsavvisare.
När du installerar sportkarosserisatser måste du ta hänsyn till att ytterligare downforce gör bilen mer säker på vägen, men samtidigt ökar luftriktningen. På grund av detta kommer topphastigheten för sådan transport att vara lägre än utan aerodynamiska element. En annan negativ effekt är att bilen blir mer glupsk. Det är sant att effekten av sportkroppssatsen kommer att kännas med hastigheter på 120 kilometer i timmen, så i de flesta situationer på allmänna vägar sådana detaljer.
Modeller med dåligt aerodynamiskt drag:
Modeller med bra aerodynamisk drag:
Se även en kort video om bilens aerodynamik:
2 kommentar
bogdan
Hallå. En okunnig fråga.
Om en bil gick i 100 km/h vid 2000 rpm, och samma bil gick i 200 km/h vid 2000 rpm, skulle förbrukningen vara annorlunda? Tänk om det är annorlunda? Högt värde?
Eller vad är förbrukningen på bilen? Vid motorvarvtal eller varvtal?
tack
Tore
En fördubbling av hastigheten på en bil fördubblar rullmotståndet och fyrdubblar luftmotståndet, så det behövs mer energi. Det betyder att du behöver bränna mer bränsle, även om varvtalet är konstant, så du trycker på gaspedalen och grenrörstrycket ökar och en större mängd luft kommer in i varje cylinder. Det betyder att din motor sprutar in mer bränsle, så ja, även om ditt varvtal förblir detsamma, kommer du att använda cirka 4.25 gånger mer bränsle per km.