Apa itu aerodinamik kereta?

Melihat gambar-gambar bersejarah model kereta legenda, siapa pun akan segera menyedari bahawa ketika kita semakin dekat dengan zaman kita, bodi kenderaan menjadi semakin kurang bersudut.

Ini disebabkan oleh aerodinamik. Mari kita pertimbangkan apakah keunikan kesan ini, mengapa penting untuk mempertimbangkan undang-undang aerodinamik, dan juga kereta mana yang mempunyai pekali penyederhanaan yang buruk, dan mana yang baik.

Apa itu aerodinamik kereta

Seakan peliknya, semakin cepat kereta bergerak di sepanjang jalan, semakin cenderung untuk turun dari tanah. Sebabnya ialah aliran udara yang dilanggar oleh kenderaan dipotong menjadi dua bahagian oleh badan kereta. Yang satu melintasi bahagian bawah dan permukaan jalan, dan yang lain melintasi bumbung, dan mengelilingi kontur mesin.

Sekiranya anda melihat badan kereta dari sisi, maka secara visual ia akan menyerupai sayap pesawat dari jauh. Keistimewaan elemen pesawat ini adalah bahawa aliran udara di selekoh melewati lebih banyak jalan daripada di bawah bahagian lurus bahagian tersebut. Kerana ini, vakum, atau vakum, dibuat di atas sayap. Dengan kepantasan yang semakin meningkat, kekuatan ini mengangkat badan lebih banyak.

Kesan mengangkat serupa dibuat untuk kereta. Hulu mengalir di sekitar bonet, bumbung dan batang, sementara hilir mengalir di sekitar bahagian bawah. Elemen lain yang menghasilkan rintangan tambahan adalah bahagian badan yang hampir dengan menegak (gril radiator atau kaca depan).

Kelajuan pengangkutan secara langsung mempengaruhi kesan mengangkat. Lebih-lebih lagi, bentuk badan dengan panel menegak menimbulkan pergolakan tambahan, yang mengurangkan daya tarikan kenderaan. Atas sebab ini, pemilik banyak kereta klasik dengan bentuk sudut, semasa menala, semestinya memasang spoiler dan elemen lain ke badan yang memungkinkan untuk meningkatkan kekuatan kereta.

Kenapa perlu

Memperkemas membolehkan udara mengalir lebih cepat ke seluruh badan tanpa pusaran yang tidak perlu. Ketika kendaraan terhambat oleh peningkatan rintangan udara, mesin akan menghabiskan lebih banyak bahan bakar, seolah-olah kenderaan itu membawa muatan tambahan. Ini akan mempengaruhi bukan sahaja ekonomi kereta, tetapi juga berapa banyak bahan berbahaya yang akan dilepaskan melalui saluran ekzos ke persekitaran.

Semasa merancang kereta dengan aerodinamik yang lebih baik, jurutera dari pengeluar kereta terkemuka mengira petunjuk berikut:

• Berapa banyak udara yang harus masuk ke dalam ruang enjin sehingga mesin mendapat penyejukan semula jadi yang betul;
• Di bahagian badan mana udara segar akan dibawa masuk ke bahagian dalam kereta, dan juga di mana ia akan dikeluarkan;
• Apa yang boleh dilakukan untuk menjadikan udara kurang bising di dalam kereta;
• Daya angkat mesti diagihkan ke setiap gandar sesuai dengan ciri bentuk badan kenderaan.

Semua faktor ini diambil kira semasa mengembangkan model mesin baru. Dan jika lebih awal unsur tubuh dapat berubah secara dramatik, hari ini para saintis telah mengembangkan bentuk yang paling ideal yang memberikan pekali pengurangan frontal yang dikurangkan. Atas sebab ini, banyak model generasi terkini mungkin hanya berbeza dengan perubahan kecil pada bentuk penyebar atau sayap berbanding dengan generasi sebelumnya.

Sebagai tambahan kepada kestabilan jalan raya, aerodinamik dapat menyumbang kepada pengurangan pencemaran pada bahagian badan tertentu. Oleh itu, dalam perlanggaran dengan tiupan angin frontal, lampu depan yang terletak secara menegak, bumper dan kaca depan akan menjadi lebih cepat kotor dari serangga kecil yang pecah.

Untuk mengurangkan kesan negatif pengangkatan, pembuat kereta bertujuan untuk mengurangkan pelepasan ke nilai maksimum yang dibenarkan. Walau bagaimanapun, kesan frontal bukanlah satu-satunya daya negatif yang mempengaruhi kestabilan mesin. Jurutera sentiasa "mengimbangi" antara penyederhanaan frontal dan lateral. Adalah mustahil untuk mencapai parameter ideal di setiap zon, oleh itu, ketika membuat jenis badan baru, pakar selalu membuat kompromi tertentu.

Fakta asas aerodinamik

Dari mana datangnya rintangan ini? Semuanya sangat sederhana. Di sekitar planet kita terdapat atmosfera yang terdiri daripada sebatian gas. Rata-rata, ketumpatan lapisan pepejal atmosfer (ruang dari tanah ke pandangan mata burung) adalah kira-kira 1,2 kg / meter persegi. Ketika objek bergerak, ia bertabrakan dengan molekul gas yang membentuk udara. Semakin tinggi kelajuan, semakin kuat unsur-unsur ini akan memukul objek. Atas sebab ini, ketika memasuki atmosfer bumi, kapal angkasa mula panas dengan kuat akibat geseran.

Tugas pertama yang cuba ditangani oleh pembangun reka bentuk model baru adalah bagaimana mengurangkan seretan. Parameter ini meningkat sebanyak 4 kali jika kenderaan memecut dalam jarak dari 60 km / j hingga 120 km / j. Untuk memahami betapa pentingnya ini, pertimbangkan contoh kecil.

Berat pengangkutan adalah 2 ribu kg. Pengangkutan mempercepat hingga 36 km / j. Pada masa yang sama, hanya 600 watt kuasa yang dibelanjakan untuk mengatasi daya ini. Semua yang lain dihabiskan untuk overclocking. Tetapi sudah dengan kelajuan 108 km / j. Kuasa 16 kW sudah digunakan untuk mengatasi rintangan frontal. Semasa memandu dengan kelajuan 250 km / j. kereta itu sudah menghabiskan sebanyak 180 kuasa kuda pada daya tarik. Sekiranya pemandu mahu memecut kereta lebih jauh lagi, hingga 300 kilometer / jam, selain kekuatan untuk meningkatkan kelajuan, motor perlu menggunakan 310 kuda untuk mengatasi aliran udara frontal. Itulah sebabnya kereta sport memerlukan tenaga yang kuat.

Untuk membangunkan pengangkutan yang paling lancar, tetapi pada masa yang sama cukup selesa, jurutera mengira pekali Cx. Parameter ini dalam penerangan model adalah yang paling penting berkaitan dengan bentuk badan yang ideal. Setetes air mempunyai ukuran yang ideal di kawasan ini. Dia mempunyai pekali ini 0,04. Tidak ada pembuat kenderaan yang akan bersetuju dengan reka bentuk asli seperti itu untuk model kereta barunya, walaupun sebelumnya terdapat pilihan dalam reka bentuk ini.

Terdapat dua cara untuk mengurangkan ketahanan angin:

1. Tukar bentuk badan supaya aliran udara mengalir di sekitar kereta sebanyak mungkin;
2. Buat kereta menjadi sempit.

Semasa mesin bergerak, daya menegak bertindak di atasnya. Ia boleh memberi kesan tekanan bawah, yang memberi kesan positif pada daya tarikan. Sekiranya tekanan pada kereta tidak meningkat, pusaran yang dihasilkan akan memastikan pemisahan kenderaan dari tanah (setiap pengeluar berusaha untuk menghilangkan kesan ini sebanyak mungkin).

Sebaliknya, semasa kereta bergerak, daya ketiga bertindak di atasnya - daya sisi. Kawasan ini bahkan kurang terkawal kerana dipengaruhi oleh banyak kuantiti yang berubah-ubah, seperti putaran angin ketika memandu lurus ke depan atau menikung. Kekuatan faktor ini tidak dapat diramalkan, jadi jurutera tidak mengambil risiko dan membuat kes dengan lebar yang memungkinkan kompromi tertentu dalam nisbah Cx dibuat.

Untuk menentukan sejauh mana parameter daya menegak, frontal dan lateral dapat dipertimbangkan, pengeluar kenderaan terkemuka sedang menubuhkan makmal khusus yang menjalankan ujian aerodinamik. Bergantung pada kemungkinan material, makmal ini mungkin termasuk terowong angin, di mana kecekapan penyederhanaan pengangkutan diperiksa di bawah aliran udara yang besar.

Sebaik-baiknya, pengeluar model kereta baru berusaha sama ada membawa produk mereka ke nilai pekali 0,18 (hari ini adalah yang ideal), atau melampauinya. Tetapi belum ada yang berjaya pada yang kedua, kerana mustahil untuk menghilangkan kekuatan lain yang bertindak pada mesin.

Daya penjepit dan pengangkat

Inilah satu lagi nuansa yang mempengaruhi pengurusan pengangkutan. Dalam beberapa kes, drag tidak dapat dikurangkan. Contohnya ialah kereta F1. Walaupun badan mereka sempurna, roda terbuka. Zon ini menimbulkan masalah paling besar bagi pengeluar. Untuk pengangkutan seperti itu, Cx berada dalam jarak antara 1,0 hingga 0,75.

Sekiranya pusaran belakang tidak dapat dihilangkan dalam hal ini, maka aliran dapat digunakan untuk meningkatkan daya tarikan dengan trek. Untuk melakukan ini, bahagian tambahan dipasang pada badan yang membuat downforce. Sebagai contoh, bumper depan dilengkapi dengan spoiler yang menghalangnya dari mengangkat dari tanah, yang sangat penting untuk kereta sport. Sayap serupa dipasang di bahagian belakang kereta.

Sayap depan tidak mengarahkan aliran di bawah kereta, tetapi di bahagian atas badan. Kerana itu, hidung kenderaan selalu diarahkan ke jalan raya. Kekosongan terbentuk dari bawah, dan kereta nampaknya melekat di trek. Spoiler belakang menghalang pembentukan pusaran di belakang kereta - bahagian itu memecahkan aliran sebelum mula disedut ke zon vakum di belakang kenderaan.

Unsur-unsur kecil juga mempengaruhi pengurangan seretan. Contohnya, hujung tudung hampir semua kereta moden meliputi bilah pengelap. Oleh kerana bahagian depan kereta menghadapi banyak lalu lintas, perhatian diberikan kepada unsur-unsur kecil seperti deflektor pengambilan udara.

Semasa memasang kit badan sukan, anda perlu mengambil kira bahawa kekuatan tambahan menjadikan kereta lebih yakin di jalan raya, tetapi pada masa yang sama aliran arah meningkatkan daya tarikan. Oleh kerana itu, kecepatan puncak pengangkutan tersebut akan lebih rendah daripada tanpa unsur aerodinamik. Kesan negatif lain ialah kereta menjadi lebih rakus. Benar, kesan kit badan sukan akan dirasakan pada kelajuan 120 kilometer sejam, jadi dalam kebanyakan situasi di jalan raya awam terdapat perincian seperti itu.

Model dengan daya tarikan aerodinamik yang buruk:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Pemburu)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ "klasik" (01, 03, 05, 06, 07)

Berat 0,54 - Mercedes-Benz (kelas G)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Model dengan daya tarikan aerodinamik yang baik:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300j)

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (Model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Kelas Mercedes-Benz C

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (3-siri di belakang E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-Class)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26 - Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Selain itu, tonton video pendek mengenai aerodinamik kereta:

Aerodinamik kereta, apa itu? Bagaimana meningkatkan aerodinamik? Bagaimana TIDAK membuat pesawat keluar dari kereta?