Турбулентен проток
содржина
Како современата технологија ја менува аеродинамиката на автомобилот
Ниската отпорност на воздух помага да се намали потрошувачката на гориво. Во овој поглед, сепак, постојат огромни можности за развој. Досега, се разбира, експертите за аеродинамика се согласуваат со мислењето на дизајнерите.
„Аеродинамика за оние кои не можат да прават мотоцикли“. Овие зборови ги кажуваше Енцо Ферари во 60-тите години и јасно го демонстрираат односот на многу дизајнери од тоа време кон овој технолошки аспект на автомобилот. Сепак, само десет години подоцна дојде првата нафтена криза и целиот нивни систем на вредности се смени радикално. Паралелно кога сите сили на отпор при движењето на автомобилот, а особено оние што произлегуваат како резултат на неговото поминување низ воздушните слоеви, се надминуваат со обемни технички решенија, како што се зголемување на работното место и моќноста на моторите, без оглед на количината на потрошено гориво, тие поминуваат, а инженерите започнуваат барајте поефикасни начини да ги постигнете своите цели.
Во моментот, технолошкиот фактор на аеродинамиката е покриен со дебел слој прашина од заборав, но тој не е сосема нов за дизајнерите. Историјата на технологијата покажува дека дури и во дваесетите години, напредните и инвентивни мозоци како Германецот Едмунд Рамплер и Унгарецот Пол Јарај (кој го создаде култот на Татра Т77) обликуваа рационализирани површини и ги поставија темелите за аеродинамички пристап кон дизајнот на каросеријата на автомобилот. Нив ги следеше вториот бран специјалисти за аеродинамика како што се Барон Рајнхард фон Конич-Факсенфелд и Вунибалд Кам, кои ги развија своите идеи во 1930-тите години на минатиот век.
На сите им е јасно дека со зголемување на брзината доаѓа до граница, над која отпорот на воздухот станува критичен фактор за возење автомобил. Создавањето на аеродинамички оптимизирани форми може значително да ја помести оваа граница нагоре и се изразува со таканаречениот коефициент на проток Cx, бидејќи вредноста од 1,05 има коцка превртена нормално на протокот на воздух (ако се ротира за 45 степени долж својата оска, така што нејзиниот возводен раб е намален на 0,80). Сепак, овој коефициент е само еден дел од равенката на отпорот на воздухот - како суштински елемент мора да се додаде големината на предната површина на автомобилот (A). Првата од задачите на аеродинамичарите е да создадат чисти, аеродинамички ефикасни површини (фактори од кои, како што ќе видиме, има многу во автомобилот), што на крајот доведува до намалување на коефициентот на проток. За да се измери второто, потребен е тунел за ветер, кој е скап и исклучително сложен објект - пример за тоа е тунелот на BMW од 2009 милиони евра, пуштен во употреба во 170 година. Најважната компонента во него не е џиновски вентилатор, кој троши толку многу електрична енергија што му треба посебна трансформаторска станица, туку прецизен држач за ролери што ги мери сите сили и моменти што воздушниот млаз ги врши врз автомобилот. Неговата работа е да ја процени целата интеракција на автомобилот со протокот на воздух и да им помогне на специјалистите да го проучат секој детал и да го променат на таков начин што не само што ќе го направат ефикасен во протокот на воздух, туку и во согласност со желбите на дизајнерите. . Во основа, главните компоненти за влечење со кои се соочува автомобилот доаѓаат од кога воздухот пред него се компресира и се поместува и – нешто исклучително важно – од интензивните турбуленции зад него одзади. Таму се формира зона со низок притисок која има тенденција да го влече автомобилот, што пак се меша со силното влијание на вителот, што аеродинамичарите го нарекуваат и „мртво возбудување“. Од логични причини, зад моделите на имот, нивото на намален притисок е повисоко, како резултат на што се влошува коефициентот на проток.
Аеродинамички фактори на влечење
Последново не зависи само од фактори како што е целокупната форма на автомобилот, туку и од одредени делови и површини. Во пракса, целокупната форма и пропорции на модерните автомобили имаат 40 проценти удел во вкупниот отпор на воздухот, од кои една четвртина се одредува според структурата на површината на објектот и карактеристиките како што се ретровизори, светла, регистарски таблички и антена. 10% од отпорот на воздухот се должи на протокот низ дупките до сопирачките, моторот и менувачот. 20% се резултат на вител во различни дизајни на подот и суспензијата, односно сè што се случува под автомобилот. А најинтересно е што до 30% од отпорот на воздухот се должи на вртлозите создадени околу тркалата и крилата. Практичната демонстрација на овој феномен дава јасен показател за тоа - коефициентот на потрошувачка од 0,28 по автомобил се намалува на 0,18 кога се отстрануваат тркалата и се покриваат дупките на крилото со комплетирање на обликот на автомобилот. Не е случајно што сите автомобили со изненадувачки мала километража, како првиот Honda Insight и електричниот автомобил EV1 на GM, имаат скриени задни браници. Целокупната аеродинамична форма и затворениот преден дел, поради фактот што на електричниот мотор не му треба многу воздух за ладење, им овозможи на програмерите на GM да го развијат моделот EV1 со фактор на проток од само 0,195. Тесла моделот 3 има Cx 0,21. За да се намали вителот околу тркалата кај возилата со мотори со внатрешно согорување, т.н. „Воздушни завеси“ во форма на тенок вертикален проток на воздух се насочени од отворот во предниот браник, дувајќи околу тркалата и стабилизирајќи ги вировите. Протокот до моторот е ограничен со аеродинамички ролетни, а дното е целосно затворено.
Колку се помали силите измерени со држачот за ролери, толку е помал Cx. Според стандардот, се мери со брзина од 140 км/ч - вредност од 0,30, на пример, значи дека 30 проценти од воздухот низ кој поминува автомобилот се забрзува до неговата брзина. Што се однесува до предната површина, неговото читање бара многу поедноставна процедура - за ова, со помош на ласер, надворешните контури на автомобилот се оцртуваат кога се гледаат од напред, а се пресметува затворената површина во квадратни метри. Последователно, тој се множи со факторот на проток за да се добие вкупниот отпор на воздухот на возилото во квадратни метри.
Враќајќи се на историскиот преглед на нашиот аеродинамички опис, откриваме дека создавањето на стандардизираниот циклус за мерење на потрошувачката на гориво (NEFZ) во 1996 година всушност одигра негативна улога во аеродинамичната еволуција на автомобилите (која значително напредуваше во 1980-тите). ) бидејќи аеродинамичниот фактор има мал ефект поради краткиот период на движење со голема брзина. Иако коефициентот на проток се намалува со текот на времето, зголемувањето на големината на возилата во секоја класа резултира со зголемување на фронталната површина и со тоа зголемување на отпорот на воздухот. Автомобилите како VW Golf, Opel Astra и BMW Серија 7 имаа поголем отпор на воздухот од нивните претходници во 1990-тите. Овој тренд е поттикнат од група на импресивни SUV модели со нивната голема фронтална површина и влошениот сообраќај. Овој тип на автомобили е критикуван главно поради неговата огромна тежина, но во пракса овој фактор добива помала релативна важност со зголемувањето на брзината - додека при возење надвор од градот со брзина од околу 90 km/h, процентот на отпорот на воздухот е околу 50 проценти, при брзини на автопат, се зголемува до 80 проценти од вкупното влечење со кое се соочува возилото.
Аеродинамична цевка
Друг пример за улогата на отпорот на воздухот во перформансите на возилото е типичен модел на град со паметни телефони. Двосед автомобил може да биде пргав и пргав на градските улици, но краткото и добро пропорционално тело е крајно неефикасно од аеродинамична гледна точка. Наспроти позадината на мала тежина, отпорот на воздухот станува сè поважен елемент и со „Паметниот“ почнува да има силно влијание со брзина од 50 км / ч.Не е изненадувачки што тој не успеа во однос на очекувањата за ниска цена и покрај неговиот лесен дизајн.
Сепак, и покрај недостатоците на Smart, пристапот на матичната компанија Mercedes кон аеродинамиката е пример за методичен, конзистентен и проактивен пристап кон процесот на создавање ефикасни форми. Може да се тврди дека во оваа компанија особено се видливи резултатите од инвестициите во ветерни тунели и напорната работа во оваа област. Посебно впечатлив пример за ефектот на овој процес е фактот дека сегашната S-Class (Cx 0,24) има помал отпор на ветер од Golf VII (0,28). Во процесот на наоѓање повеќе внатрешен простор, обликот на компактниот модел се здоби со прилично голема фронтална површина, а коефициентот на проток е полош од оној на S-класата поради помалата должина, што не дозволува долги рационализирани површини. и главно поради острата транзиција кон задниот дел, промовирајќи формирање на вртлози. VW беше категоричен дека новата осма генерација на Golf ќе има значително помал воздушен отпор и пониска и порационализирана форма, но и покрај новиот дизајн и способности за тестирање, ова се покажа како исклучително предизвик за автомобилот. со овој формат. Сепак, со коефициент од 0,275, ова е најаеродинамичниот Golf некогаш направен. Најнискиот регистриран однос на потрошувачката на гориво од 0,22 по возило со мотор со внатрешно согорување е оној на Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.
Предноста на електричните возила
Друг пример за важноста на аеродинамичката форма наспроти тежината се модерните хибридни модели и уште повеќе електрични возила. Во случајот на Prius, на пример, потребата за високо аеродинамична форма е диктирана и од фактот дека со зголемувањето на брзината, ефикасноста на хибридниот погонски систем се намалува. Во случај на електрични возила, сè што е поврзано со зголемена километража во електричен режим е исклучително важно. Според експертите, слабеењето од 100 кг ќе го зголеми опсегот на автомобилот за само неколку километри, но од друга страна, аеродинамиката е од огромно значење за електричниот автомобил. Прво, затоа што големата маса на овие возила им овозможува да повратат дел од енергијата потрошена од закрепнувањето, и второ, бидејќи големиот вртежен момент на електричниот мотор му овозможува да компензира за ефектот на тежината при стартување, а неговата ефикасност се намалува при големи брзини и големи брзини. Покрај тоа, електрониката за напојување и електромоторот бараат помалку воздух за ладење, што овозможува помал отвор во предниот дел на автомобилот, што, како што забележавме, е главната причина за намален проток на телото. Друг елемент за мотивирање на дизајнерите да создадат повеќе аеродинамички ефикасни форми во современите plug-in-хибридни модели е режимот на погон само со електрична енергија без забрзување, или т.н. едрење За разлика од едрилиците, каде што се користи терминот и ветерот треба да го придвижува бродот, во автомобилите, километражата со електричен погон би се зголемила доколку автомобилот има помал отпор на воздухот. Создавањето аеродинамички оптимизирана форма е најефективниот начин за намалување на потрошувачката на гориво.
Коефициенти на потрошувачка на некои познати автомобили:
Симплекс на Мерцедес
Производство 1904 година, Cx = 1,05
Капан за пад на рампелер
Производство 1921 година, Cx = 0,28
Форд модел Т.
Производство 1927 година, Cx = 0,70
Експериментален модел Кама
Произведено во 1938 година, Cx = 0,36.
Рекорден автомобил на Мерцедес
Производство 1938 година, Cx = 0,12
Автобус VW
Производство 1950 година, Cx = 0,44
Фолксваген „желка“
Производство 1951 година, Cx = 0,40
Панхард Дин
Произведено во 1954 година, Cx = 0,26.
Порше 356 А.
Произведено во 1957 година, Cx = 0,36.
Mg ex 181
Производство од 1957 година, Cx = 0,15
Цитроен ДС 19
Производство 1963 година, Cx = 0,33
НСУ Спорт Принц
Производство 1966 година, Cx = 0,38
Мерцедес С 111
Производство 1970 година, Cx = 0,29
Волво 245 имот
Производство 1975 година, Cx = 0,47
Ауди 100
Производство 1983 година, Cx = 0,31
Мерцедес W 124
Производство 1985 година, Cx = 0,29
Ламборџини грофот
Производство 1990 година, Cx = 0,40
Тојота Приус 1 година
Производство 1997 година, Cx = 0,29
