Çfarë është aerodinamika e makinave?

Duke parë fotografitë historike të modeleve legjendare të makinave, çdokush menjëherë do të vërejë se ndërsa i afrohemi ditëve tona, trupi i automjetit po bëhet gjithnjë e më pak këndor.

Kjo është për shkak të aerodinamikës. Le të shqyrtojmë se cila është veçantia e këtij efekti, pse është e rëndësishme të merren parasysh ligjet aerodinamike, dhe gjithashtu se cilat makina kanë një koeficient të keq riorganizimi, dhe cilat janë të mira.

Çfarë është aerodinamika e makinave

Sado e çuditshme të duket, sa më shpejt që lëviz makina përgjatë rrugës, aq më shumë do të tentojë të zbresë nga toka. Arsyeja është se rrjedha e ajrit me të cilën automjeti përplaset pritet në dy pjesë nga trupi i makinës. Njëra shkon midis pjesës së poshtme dhe sipërfaqes së rrugës, dhe tjetra kalon mbi çati dhe sillet rreth konturit të makinës.

Nëse shikoni trupin e makinës nga ana, atëherë vizualisht do të ngjajë në distancë me një krah aeroplani. Veçori e këtij elementi të avionit është se rrjedha e ajrit mbi kthesën kalon më shumë shteg sesa nën pjesën e drejtë të pjesës. Për shkak të kësaj, një vakum, ose vakum, krijohet mbi krahun. Me rritjen e shpejtësisë, kjo forcë ngre trupin më shumë.

Një efekt i ngjashëm ngritës është krijuar për makinën. Në rrjedhën e sipërme rrjedhin rreth kapakut, çatisë dhe bagazhit, ndërsa rrjedha e poshtme rrjedh rreth pjesës së poshtme. Një element tjetër që krijon rezistencë shtesë janë pjesët e trupit afër vertikalit (grilë radiatori ose xhami i përparmë).

Shpejtësia e transportit ndikon drejtpërdrejt në efektin ngritës. Për më tepër, forma e trupit me panele vertikale krijon turbulencë shtesë, e cila zvogëlon tërheqjen e automjetit. Për këtë arsye, pronarët e shumë makinave klasike me forma këndore, kur akordohen, domosdoshmërisht bashkojnë një spoiler dhe elementë të tjerë në trup që lejojnë të rrisin forcën e rënies së makinës.

Pse është e nevojshme

Ristrukturimi lejon që ajri të rrjedhë më shpejt përgjatë trupit pa vorbulla të panevojshme. Kur makina pengohet nga rezistenca e rritur e ajrit, motori do të përdorë më shumë karburant, sikur makineria të mbante ngarkesë shtesë. Kjo do të ndikojë jo vetëm në ekonominë e makinës, por edhe sa substanca të dëmshme do të lirohen përmes tubit të shkarkimit në mjedis.

Kur dizajnoni makina me aerodinamikë të përmirësuar, inxhinierët nga prodhuesit kryesorë të makinave llogaritin treguesit e mëposhtëm:

• Sa ajër duhet të futet në dhomën e motorit në mënyrë që motori të marrë ftohjen e duhur natyrore;
• Në cilat pjesë të trupit do të merret ajri i pastër për brendësinë e makinës, si dhe ku do të shkarkohet;
• Çfarë mund të bëhet për ta bërë ajrin më pak të zhurmshëm në makinë;
• Forca ngritëse duhet të shpërndahet në secilin bosht në përputhje me karakteristikat e formës së trupit të automjetit.

Të gjithë këta faktorë merren parasysh gjatë zhvillimit të modeleve të reja të makinës. Dhe nëse më herët elementët e trupit mund të ndryshonin në mënyrë drastike, sot shkencëtarët tashmë kanë zhvilluar format më ideale që sigurojnë një koeficient të reduktuar të ngritjes ballore. Për këtë arsye, shumë modele të gjeneratës së fundit mund të ndryshojnë nga jashtë vetëm nga ndryshime të vogla në formën e difuzorëve ose krahut në krahasim me gjeneratën e mëparshme.

Përveç stabilitetit të rrugës, aerodinamika mund të kontribuojë në më pak ndotje të pjesëve të caktuara të trupit. Pra, në një përplasje me një erë ballore të erës, fenerët e vendosur vertikalisht, parakolp dhe xhami do të bëhen më shpejt të ndotura nga insektet e vogla të copëtuara.

Për të zvogëluar efektin negativ të ashensorit, prodhuesit e makinave synojnë të ulin pastrimi në vlerën maksimale të lejuar. Sidoqoftë, efekti frontal nuk është forca e vetme negative që ndikon në qëndrueshmërinë e makinës. Inxhinierët gjithmonë "ekuilibrojnë" midis ristrukturimit frontal dhe lateral. Shtë e pamundur të arrihet parametri ideal në secilën zonë, prandaj, kur prodhoni një lloj të ri të trupit, specialistët gjithmonë bëjnë një kompromis të caktuar.

Fakte themelore aerodinamike

Nga vjen kjo rezistencë? Gjithçka është shumë e thjeshtë. Rreth planetit tonë ekziston një atmosferë e përbërë nga përbërës gazi. Mesatarisht, dendësia e shtresave të ngurta të atmosferës (hapësira nga toka në pamjen e shpendëve) është rreth 1,2 kg / metër katror. Kur një objekt është në lëvizje, ai përplaset me molekulat e gazit që përbëjnë ajrin. Sa më e lartë të jetë shpejtësia, aq më shumë forcë do të godasin këta elementë në objekt. Për këtë arsye, kur hyn në atmosferën e tokës, anija kozmike fillon të nxehet fort nga fërkimet.

Detyra e parë që zhvilluesit e modelit të ri të modelit po përpiqen të përballojnë është se si të zvogëlojnë tërheqjen. Ky parametër rritet me 4 herë nëse automjeti përshpejton brenda intervalit nga 60 km / orë në 120 km / orë. Për të kuptuar se sa domethënëse është kjo, merrni parasysh një shembull të vogël.

Pesha e transportit është 2 mijë kg. Transporti përshpejtohet në 36 km / orë. Në të njëjtën kohë, vetëm 600 watt energji harxhohen për të kapërcyer këtë forcë. Çdo gjë tjetër është shpenzuar në overclocking. Por tashmë me një shpejtësi prej 108 km / orë. 16 kW energji tashmë po përdoret për të kapërcyer rezistencën ballore. Kur ngasni makinën me shpejtësi 250 km / orë. makina tashmë harxhon deri në 180 kuaj fuqi në forcën e tërheqjes. Nëse shoferi dëshiron të përshpejtojë makinën edhe më shumë, deri në 300 kilometra / orë, përveç fuqisë për të rritur shpejtësinë, motori do të duhet të konsumojë 310 kuaj për të përballuar rrjedhën ballore të ajrit. Kjo është arsyeja pse një makinë sportive ka nevojë për një kabllo të fuqisë kaq të fuqishme.

Për të zhvilluar transportin më të efektshëm, por në të njëjtën kohë mjaft të rehatshëm, inxhinierët llogarisin koeficientin Cx. Ky parametër në përshkrimin e modelit është më i rëndësishmi për sa i përket formës ideale të trupit. Një pikë ujë ka një madhësi ideale në këtë zonë. Ajo ka këtë koeficient 0,04. Asnjë prodhues automobilistik nuk do të pranojë një model të tillë origjinal të modelit të saj të ri të makinës, megjithëse ka pasur mundësi në këtë dizajn më parë.

Ka dy mënyra për të zvogëluar rezistencën e erës:

1. Ndryshoni formën e trupit në mënyrë që rrjedha e ajrit të rrjedhë rreth makinës sa më shumë që të jetë e mundur;
2. Bëni makinën të ngushtë.

Kur makina është duke lëvizur, një forcë vertikale vepron mbi të. Mund të ketë një efekt nën presion që ka një efekt pozitiv në tërheqje. Nëse nuk rritni presionin në makinë, vorbulli që rezulton do të sigurojë ndarjen e automjetit nga toka (secili prodhues përpiqet ta eleminojë këtë efekt sa më shumë që të jetë e mundur).

Nga ana tjetër, ndërsa makina është në lëvizje, forca e tretë vepron në të - forca anësore. Kjo zonë është edhe më pak e kontrollueshme, pasi ndikohet nga shumë sasi të ndryshueshme, siç është era e kundërt kur lëviz drejt ose përpara në kthesë. Fuqia e këtij faktori nuk mund të parashikohet, kështu që inxhinierët nuk ndërmarrin rreziqe dhe krijojnë raste me një gjerësi që lejon të bëhet një kompromis i caktuar në raportin Cx.

Për të përcaktuar se në çfarë mase mund të merren parasysh parametrat e forcave vertikale, ballore dhe anësore, prodhuesit kryesorë të automjeteve po krijojnë laboratorë të specializuar që kryejnë prova aerodinamike. Në varësi të mundësive materiale, ky laborator mund të përfshijë një tunel me erë, në të cilin kontrollohet efikasiteti i transportit të efektshëm nën një rrjedhë të madhe ajri.

Në mënyrë ideale, prodhuesit e modeleve të reja të makinave kërkojnë t'i sjellin produktet e tyre në një koeficient prej 0,18 (sot ky është ideal), ose ta tejkalojnë atë. Por askush nuk ka arritur ende në të dytën, sepse është e pamundur të eliminohen forcat e tjera që veprojnë në makinë.

Forca e fiksimit dhe ngritjes

Këtu është një nuancë më shumë që ndikon në menaxhueshmërinë e transportit. Në disa raste, tërheqja nuk mund të minimizohet. Një shembull i kësaj janë veturat F1. Edhe pse trupi i tyre është i efektshëm në mënyrë të përsosur, rrotat janë të hapura. Kjo zonë paraqet problemet më të mëdha për prodhuesit. Për një transport të tillë, Cx është në intervalin nga 1,0 në 0,75.

Nëse vorbulla e pasme nuk mund të eliminohet në këtë rast, atëherë rrjedha mund të përdoret për të rritur tërheqjen me pistën. Për ta bërë këtë, pjesë të tjera janë instaluar në trup, të cilat krijojnë forcë të dobët. Për shembull, parakolpja e përparme është e pajisur me një spoiler që e pengon atë të ngrihet nga toka, gjë që është jashtëzakonisht e rëndësishme për një makinë sportive. Një krah i ngjashëm është i bashkangjitur në pjesën e pasme të makinës.

Krahu i përparmë nuk e drejton rrjedhën nën veturë, por në pjesën e sipërme të trupit. Për shkak të kësaj, hunda e automjetit drejtohet gjithmonë drejt rrugës. Një vakum formohet nga poshtë, dhe makina duket se qëndron në pistë. Spolerja e pasme parandalon formimin e një vorbulle prapa makinës - pjesa prish rrjedhën para se të fillojë të thithet në zonën e vakumit prapa automjetit.

Elementet e vegjël gjithashtu ndikojnë në zvogëlimin e tërheqjes. Për shembull, buza e kapakut të pothuajse të gjitha makinave moderne mbulon fletët e fshirësit. Meqenëse pjesa e përparme e makinës, mbi të gjitha, has trafik të afruar, vëmendja u kushtohet edhe elementëve të tillë të vegjël si deflektorët e marrjes së ajrit.

Kur instaloni kits të trupit sportiv, duhet të merrni parasysh se forca shtesë e bën makinën më të sigurt në rrugë, por në të njëjtën kohë rrjedha e drejtimit rrit zvarritjen. Për shkak të kësaj, shpejtësia kulmore e një transporti të tillë do të jetë më e ulët sesa pa elemente aerodinamike. Një efekt tjetër negativ është se makina bëhet më e pangopur. Vërtetë, efekti i kompletit të trupit sportiv do të ndihet me shpejtësi prej 120 kilometra në orë, kështu që në shumicën e situatave në rrugët publike detaje të tilla.

Modele me tërheqje të dobët aerodinamike:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, gjuetar)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

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

Pesha 0,54-Mercedes-Benz (klasa G)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Modele me tërheqje të mirë aerodinamike:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Modeli 3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

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

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (Modeli X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C klas

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Kutia 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (seri 3 në pjesën e pasme të E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

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

Kutia 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Për më tepër, shikoni një video të shkurtër në lidhje me aerodinamikën e makinave:

Aerodinamika e makinave, çfarë është ajo? Si të përmirësojmë aerodinamikën? Si MOS të bëni një aeroplan nga një makinë?