6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобилей ваз

Аэродинамические испытания ВАЗ-2110

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ДУЭЛЬ

Начало теста для команды Тимерхан Восток-Лада выдалось весьма драматичным. Тольяттинцы чуть было не потеряли свою машину!

Дело было так. Желтый болид Виталия Дудина, который прибыл в Дмитров первым, был аккуратно сгружен с прицепа, чисто вымыт и приведен механиками команды в состояние полной боевой готовности. В моторном отсеке были сняты все защитные чехлы, установлены на место патрубки подвода воздуха к тормозным дискам, выставлено рабочее давление в шинах. Тольяттинцы и антенну на крыше закрепили — чтобы все было «как в жизни».

После кропотливой и неспешной процедуры измерения миделя (площади поперечной проекции) автомобиль перекатили в рабочую часть трубы на платформу прецизионных весов. Теперь машину надо зафиксировать, затянув стояночный тормоз и включив первую передачу, — что два механика команды и сделали, для верности по очереди нырнув внутрь машины. Можно начинать!

Плавно увеличивая частоту вращения гигантского вентилятора, оператор аэродинамической трубы постепенно увеличивает скорость воздушного потока: 10 метров в секунду, 20, 30. Но внезапно под растущим напором воздуха машина поползла назад! Хорошо, что наблюдатели вовремя среагировали, и оператор успел остановить разгон вентилятора. Иначе сдуло бы «десятку»! В Дмитрове помнят случай, когда «улетел» Ford Transit: автомобиль так приложило о решетку в конце трубы, что его потом собирали по частям.

После того, как эмоции поулеглись, выяснилось, что все дело в конструкции гидравлического «ручника». И включается, и выключается он одинаково — однократным подъемом рукоятки. Поэтому после того, как первый механик «ручник» включил, второй таким же движением его выключил! И машина оказалась только на передаче.

Красно-белый болид ЛУКОЙЛ Рейсинг, на котором выступает первый пилот московской команды Николай Мезенцев, был продут без подобных сюрпризов. Любопытно, что лукой-ловцы, помимо обычных приготовлений, еще и заклеили скотчем щели между дверьми и кузовными панелями. Неужели они это делают перед каждой гонкой? «Конечно!» — без колебаний ответили москвичи. И чуть менее уверенно добавили: «Если время позволяет. »

Кокова аэродинамика кольцевых болидов? За рубежом эти данные тщательно скрывают, а у нас. А у нас этого попросту никто не знает! Ведь пока ни одна из отечественных команд не «продувала» свои машины в аэродинамической трубе. Поэтому немудрено, что две команды российского «кольца» -Тимерхан Восток-Лада из Тольятти и ЛУКОЙЛ Рейсинг из Москвы — сразу согласились на аэродинамическую дуэль своих автомобилей, построенных на базе «десятки» для участия в гоночной серии Туризм-1600.

Действие подъемной силы на заднюю ось автомобилей

А теперь взгляните на результаты измерений. Во-первых, величина Сх у кольцевых болидов оказалась на одном уровне со стандартной «десяткой». Во-вторых, по этому параметру победа — у лукойловской машины: ее коэффициент аэродинамического сопротивления (0,345) практически один в один совпадает с характеристикой стандартной «десятки» и почти на 10% меньше, чем у машины из Тольятти (0,376). А это значит, что на кузов красно-белого болида Мезенцева действует меньшая сила лобового сопротивления, и при прочих равных условиях он сможет развить более высокую скорость.

Но величина Сх — лишь одна сторона медали. А как обстоят дела с подъемной силой? Ведь для спортивного болида это ничуть не менее важно. Именно дополнительный прижим машины к полотну трассы может позволить гонщику с большей скоростью проходить повороты. Естественно, у обоих спортивных автомобилей действующая подъемная сила оказалась намного меньше, чем у стандартного ВАЗ-2110.

Съемная поперечная планка (показана стрелкой) на задней кромке антикрыла тольяттинской машины создает дополнительный подпор воздуха на его рабочей плоскости, значительно уменьшая подъемную силу

Аэродинамические характеристики автомобилей,
предназначенных для участия в шоссейно-кольцевых гонках

ВАЗ-21103 Тимерхан Восток-Лада

ВАЗ-21103 ЛУКОЙЛ Рейсинг

Площадь миделя, м2

Сила лобовогосопротивления Рх, И

Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх

Подъемная сила, действующая на заднюю ось Pz2, Н

Момент крена Мх (при угле поворота платформы 15̊), Нм

Поворачивающий момент М2 (при угле поворота платформы 15°),

Выдержка из технических требований к легковым автомобилям, подготовленным для участия в кольцевых гонках в зачетной группе Туризм-1600.

Пункт 5.7.2. Внешний вид.

— Бамперы могут быть заменены деталями, имеющими омологацию РАФ и не выступающими за контур автомобиля при виде сверху.

— Разрешается установка аэродинамических приспособлений ниже горизонтальной плоскости, проходящей через центр ступиц колес. Эти аэродинамические приспособления не должны выступать за периметр стандартного автомобиля, видимый сверху.

— Разрешается устанавливать заднее аэродинамическое приспособление, имеющее омологацию РАФ и не выступающее за габариты кузова на видах спереди и сзади. Площадь таких приспособлений на виде сбоку не должна превышать 800 см2.

Оценить влияние задних анти-крыльев на изменение подъемной силы оказалось несложно. Кстати, их конструкции у болидов различны. У автомобиля из Тольятти оно с фиксированным углом атаки. А для изменения прижимной силы предусмотрена съемная поперечная планка, которая создает дополнительный подпор воздуха на рабочей плоскости антикрыла. Как оказалось, это нехитрое устройство вполне работоспособно: без планки прижим задней оси машины к дороге уменьшается, зато лобовое сопротивление при этом заметно снижается. А вот антикрыло лукойловской «десятки» с изменяемым углом атаки специалисты дмитровской трубы признали малоэффективным и очень удивились его необычному ковшеобразному профилю. Но главное, что антикрыло частично попадает в «аэродинамическую тень» крыши. Поэтому и изменение угла атаки здесь практически ничего не дает.

А вот корректно оценить эффективность передних спойлеров нам, к сожалению, не удалось, и вот почему. Во всех аэродинамических трубах, аналогичных по конструкции дмитровской, существует проблема так называемого пограничного слоя. Ее суть в том, что поток воздуха вблизи пола замедляется из-за трения, и это в значительной степени искажает картину обтекания элементов автомобиля, расположенных на высоте 100—110 мм от поверхности пола. При продувке обычных автомобилей с дорожным просветом140 мм и выше эффектом пограничного слоя обычно пренебрегают. Но на гоночных машинах передние спойлеры расположены очень низко — всего в 60—70 мм от дорожного полотна. И, увы, при продувке в обычной трубе они оказываются в пограничном слое.

Антикрыло на лукойловской «десятке» расположено слишком низко, поэтому его эффективность мало

Андрей Рузанов Автор дизайна автомобиля команды Тимерхан Восток-Лада:

— У меня уже есть опыт аэродинамических исследований — в начале 90-X я работал на ВАЗе в составе дизайнерской группы, ответственной за разработку внешности «десятки». Тогда мы провели в аэродинамической трубе Дмитровского полигона сотни часов — «продували» макеты, много экспериментировали, зачастую прямо в трубе. Жаль, что многие найденные тогда действительно интересные решения так и не пошли в серию.

Приступая по заказу команды Тимерхан Восток-Лада к созданию облика шоссейно-кольцевой «десятки», я постарался решить несколько задач. Во-первых, нужно было аэродинамически «облагородить» передний бампер и разработать эффективное антикрыло на крышке багажника. А во-вторых, я не хотел забывать о внешнем виде и постарался привнести в облик спортивной машины побольше динамизма и индивидуальности. Да и о жестких требованиях технического регламента нельзя было забывать — иначе автомобиль не допустят к соревнованиям.

В перспективе я хочу продолжить работу со спортивной машиной и более детально проработать элементы ее обвеса. Тут масса возможностей: ведь по-хорошему для каждой трассы необходимо отдельно подбирать размер и угол атаки переднего спойлера, положение антикрыла, «продувать» машины до начала сезона в аэродинамической трубе. Проблема в том, что бюджет ни одной из команд, участвующих в чемпионате России по шоссейно-кольцевым гонкам, не вынесет расходов на проведение полноценных аэродинамических исследований. Думаю, что, как только такие возможности появятся, скорости на трассах возрастут.

С этим борются по-разному. Например, в трубе Porsche воздух пограничного слоя отсасывают вниз, что почти восстанавливает скорость протекания потока вблизи пола. Специалисты трубы английского полигона MIRA, услугами которой, кстати, пользуются некоторые команды Формулы З000, поступают иначе. На точно рассчитанном расстоянии перед автомобилем они устанавливают на полу стальную пластину-турбулизатор, которая завихряет нижнюю часть воздушного потока, сводя к минимуму влияние пограничного слоя. А самым действенным вариантом является бегущая дорожка — такое дорогостоящее решение используют в своих трубах команды Формулы-1.

До нынешней «дуэли» в трубе Дмитровского автополигона с проблемой пограничного слоя сталкивались лишь однажды, когда в начале 90-х годов продували болид Восток-1600. Может быть, теперь картина изменится? Ведь инженеры обеих ко-манд-дуэлянтов отнеслись к результатам нашего теста с огромным интересом. Для них аэродинамика собственных машин — все еще terra incognita. А ведь при весьма близкой степени форсировки гоночных моторов у ведущих команд настройка обтекаемости машин может стать решающим условием победы.

Между прочим, несмотря на худшую обтекаемость желтого болида, на трассах чемпионата России по шоссейно-кольцевым гонкам тольяттинский пилот Виталий Дудин был чуть быстрее, чем Николай Мезенцев. Поэтому можно осторожно предположить, что уменьшение подъемной силы, а значит, и устойчивость в быстрых поворотах, для кольцевого болида все-таки важнее. Впрочем, многое здесь зависит от характера трассы, состояния покрытия и еще массы факторов. Поэтому ведущие зарубежные команды, особенно выступающие в классах различных «формул», уделяют аэродинамике огромное внимание. И под разные трассы подбирают разные аэродинамические настройки машины.

Кстати, в итоговом протоколе чемпионата Дудин оказался на строчку ниже Мезенцева: техника подвела.

Начиная работу над нашей машиной, мы собрали стопку российских и зарубежных автожурналов и стали изучать фотографии спортивных автомобилей. Больше всего нам понравился стиль машин британского чемпионата ВТСС. Его и приняли за основу нашего обвеса — сначала для «восьмерки», а теперь и для «десятки».

Со спойлерами и порогами было просто. Сначала сделали несколько эскизов на бумаге, а затем воплотили в пластике тот вариант, который показался наиболее удачным директору нашей команды.

А вот с задним антикрылом вышла заминка — никак не могли выбрать его форму и размер. Решение пришло неожиданно.. Бросив взгляд на выступавшую в прошлом году в составе нашей команды Хонду Аккорд, мы заметили, что линии заднего стекла и крышки багажника у этой машины очень похожи на «десяточные». И действительно, антикрыло от Prodrive отлично вписалось в облик ВАЗ-2110! Вышло не только красиво, но и недорого.

Но, по нашему мнению, наибольшую эффективность для кольцевой машины приносит не игра углами атаки антикрыльев, а грамотное использование «граунд-эффекта» — прижима автомобиля к дороге за счет разрежения воздушного потока под машиной. Специально для этого мы не просто сделали днище автомобиля гладким, но и тщательно выверили размеры накладок на порогах и диффузора под задним бампером.

А проверку результатов нашей работы мы проводим с помощью телеметрии. Используя датчики в подвеске, мы убедились, что кузов автомобиля с доработанным днищем действительно лучше прижимается к полотну трассы. И, конечно же, прислушиваемся к отзывам гонщиков. Например, по их просьбе сейчас разрабатываем модификацию переднего спойлера для медленных или мокрых трасс. На его углах мы разместим по одной или по две дополнительных горизонтальных плоскости, которые должны помочь прижать передок машины к полотну трассы.

А к следующему сезону будем строить новый автомобиль. Хотя вряд ли его внешность сильно изменится. Мы — за преемственность стиля.

Д. ШЕВЦОВ
Фото автора и Г. Голышева

Lada Kalina hatchback NFR на 8миклопе › Logbook › 43: ЛАДА Калина 1 как заготовка под тюнинг: жёсткость кузова, коэффициент лобового сопротивления, подъёмная сила, развесовка, безопасность+сравнение с иными авто

В 2016 году я не особо занимался авто, так как не до того — и финансы поют романсы, и став отцом чуть поумерил свои эгоистичные хотелки. Так что машина просто ездит, так как за первые 2 года владения довёл её до идеала. В следующем 2017 году правда планирую некоторые улучшалки, а там видно будет.
А пока решил поднять чисто теоретическую тему. ТАЗоводы тюнингуют любые машины — что в наличии, то и делают. А куда деваться. Часто тюнинг тазов делается потому что есть жгучее желание, но нет больших средств. НО нужно понимать, что ЛАДА это изначально бюджетный авто, плюс часто весьма устаревший по конструкции, так что такие немаловажные показатели как жёсткость кузова, аэродинамика оставляют желать лучшего. НО опять же, как я писал выше денег у людей нет, и никто не задумывается об этом. А ведь и среди лад есть более удачные, и совсем слабенькие. Так как этим вопросам я заранее уделял внимание, я и так знаю, что калина по российским меркам современный авто и при выборе я сознательно искал именно калину, так как на приору в хорошем состоянии чуть денег не добирал (чему давно уже рад, так как считаю калину в совокупности лучше приоры), а модели типа 2114 даже не смотрел, так как знал, что там по жёсткости и безопаности консервная банка. Вот и сравним калину с иными российскими авто, и бюджетными иномарками.
ПОГНАЛИ!

ЖЁСТКОСТЬ КУЗОВА НА КРУЧЕНИЕ (Нм/град.)
Если вес я привёл для интереса, и этот показатель на самом деле второстепенен, то жёсткость кузова это важнейший момент, если рассуждать об управляемости и безопасности авто, да и долговечности. Хотя на безопасность там ещё много чего влияет, но жёсткий кузов это основа пассивной безопасности.
Про жёсткость кузова ЛАДА Кализа завод прямо умолчал, выпустив такие данные: «В нем применено 12% деталей от веса кузова, изготовленных из сталей повышенной прочности; 65% поверхностей деталей с цинковым покрытием против 33% на автомобиле Лада 110 (за счет более широкого применения сталей с двухсторонним цинкованием). Жесткость кузова на кручение нового автомобиля на 20% выше, чем у «десятки»». Если взять официальные данные по десятому семейству и вспомнить про эти 20%, плюс посмотреть на данные по гранте, которая по сути таже калина 1, то получим жёсткость кузова около 10000 Нм/град. Много это или нет? Для Лады нормально, Калина среди лидеров, НО по современным меркам откровенно мало. Даже бюджетные современные иномарки имеют жёсткость около 15-20 000.
Результаты измерений жесткости кузовов в ОДК АвтоВАЗа (стенд фирмы Sсhenck, автомобиль в сборе, открыты двери, капот и крышка багажника)

Для сравнения вот пару цифр:
МЗМА-400 Москвич 2500
Ford Fiesta 1995 3-дверный хэтчбек 6500
Ford Focus 5d mk1 17.900 Н*м/град
BMW E36 Touring 10,900 Nm/deg
Daewoo Lanos 1997 3-дверный хэтчбек 10500
Fiat Punto 3d 19700
Peugeot 407 22700
VW Golf V GTI 25000
Porsche 911 Turbo (2000) – 13500
Audi TT – 10000
родстер BMW Z4 – 14500
Rolls-Royce Phantom 40500
Toyota Prius 2001 22700
ВАЗ-21106 (гоночный с каркасом) 51800
ПОЛНАЯ ТАБЛИЦА: topruscar.ru/terms/zhestkost-kuzova
ИТОГ: калина 1 по меркам российских моделей до сих пор имеет отличную жёсткость кузова на кручение, значительно опережая все предыдущие модели, особенно так любимые у нас «пацанские» чеПЫрки. Калина 2 и гранта это по сути та же калина, и только веста сделала серьёзный прыжок в плане жёсткости кузова, да думаю калина НФР за счёт подрамника прибавила тысячи 2 в этом показателе. Но вот с иномарками можно сравнивать, только если речь идёт про ино из 90-х, максимум начало 2000х. А так особо похвастаться нечем. Хотя некоторые бюджетные ино типа Хёндай Салярис вообще не светят этими цифрами, думаю в частности потому что похвастаться так же нечем.
Так что возвращаясь к моей записи в бортовике про установку распорки – жёсткость кузова никогда не бывает лишней, особенно для российских авто, и уж точно всяких там самар. Так что установка всяких распорок, усилителей кузова и прочего с точки зрения жёсткости кузова – это тема. Хотя с точки зрения безопасности всё не так однозначно.

КОЭФФИЦИЕНТ ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (Cx)
Сх. — это безразмерная величина, отражающая отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления движению цилиндра. Чем меньше Cx, тем лучше проработана аэродинамика автомобиля.
Если объяснять по простому, то коэффициент лобового сопротивления это, насколько машина легко разрезает воздушный поток, насколько велико сопротивление когда она несётся на скорости. Эти данные так же найти не сложно, так как все современные авто тщательно прорабатываются с этой точки зрения, так как это влияет и на скоростные характеристики, и на экономию топлива, и на аэродинамические шумы. У российских авто в вопросе аэродинамики прорыв произошёл, начиная с 10-го семейства и далее. Во встречающихся данных именно по калине есть какая то ошибка – различают именно калину в исполнении «норма» и «люкс», хотя эти модификации отличаются лишь наличием всяких опций, а в плане бамперов и просвета всё одинаково. Так что тут или имелось ввиду калина седан/хечбек, либо обычная калина и калина спорт, так как спорт и обвес имеет иной, и просвет меньше. В любом случае коэффициент лобового сопротивления у семейства калина опять же находится на лидирующих позициях среди российских авто, явно впереди только приора, которая являлась развитием и так очень удачной в этом плане десятки.

1. Лада Приора Cx — 0,32
2. ВАЗ 2110 Cх — 0,347
3. ВАЗ 2112 Cx — 0,335
4. ВАЗ 2111 Cx — 0,381
5. ВАЗ 21106 Cx — 0,385
6. ВАЗ 21103М Cx — 0,333
7. Лада Калина »Норма» Сх — 0,378
8. Лада Калина «Люкс» Cx — 0,347

9. ВАЗ 2108 Cx — 0,463
10. ВАЗ 2109 Сх — 0,463
11. ВАЗ 2114 Cx — 0,445
12. ВАЗ 21099 Cx — 0,453
13. ВАЗ 2115 Cx — 0,429
14. ВАЗ 2107 Cx — 0,546
15. ВАЗ 2101 Cx — 0,52
16. ВАЗ 2121-213, 214 Cx — 0,536
17. ВАЗ 2123 Шнива Cx — 0,455
18. ГАЗ 21 Cx — 0,497
19. ГАЗ 3110 Cx — 0,461
20. АЗЛК 2141 Cx — 0,44
21. АЗЛК 21415 Святогор Cx — 0,478(0,488 с передними брызговиками)
22. Иж Ода 2126 Cx — 0,462
Ещё данные:
Гранта — 0,356, по другим данным 0,367
Daewoo Matiz — 0,36
Ford Fiesta 1.4 S Mk2 — 0,40
Ford Focus ST (mk2) 2006 — 0,34
Honda Accord 2.0 EX mk3 — 0,32
Audi RS3 Sportback 2010 — 0,36
Lamborghini Diablo 6.0 2001 — 0,31
Audi TT Coupe 1.8T (mk1) 2000 — 0,32
Mazda6 MPS 2006 — 0,30
Mercedes Benz E320 CDi Avantgarde Estate W210 — 0,27
Mitsubishi Lancer EVO X 2009 — 0,34
Porsche 911 Carrera S (997) 2005 — 0,28

ПОДЪЁМНАЯ СИЛА, ДЕЙСТВУЮЩАЯ НА АВТО

А вот с хэтчбеками все не так однозначно. Здесь все зависит от геометрии задней части кузова — в основном от угла наклона заднего стекла. Если оно стоит почти вертикально, как, например, у хэтчбека VW Golf IV, то лобовое сопротивление такой машины будет больше, чем у седана. Ведь такой хэтчбек — почти универсал! Ну, а если стекло задней двери хэтчбека будет установлено столь же отлого, как на вазовской «двенадцатой» модели, то обтекаемость такой машины будет или такой же, как у седана, или лучшей. Впрочем, как показывает практика, лишь продувка в аэродинамической трубе может дать иногда неожиданный, но всегда точный ответ.

РАЗВЕСОВКА АВТОМОБИЛЯ.
Кто смотрел или читал различные обзоры авто, думаю не раз слышал об «идеальной развесовке» 50 на 50. Это означает что вес авто пропорционально распространяется на переднюю и заднюю ось авто. Об этом показателе я сам как то подзабыл, но наткнувшись решил чуть порассуждать, ведь этот показатель так же влияет почти на все показатели управляемости авто (разгон, торможение, маневрирование).
Вообще нужно опять же понимать, то автомобили лада это БЮДЖЕТНЫЕ авто, а не спорткары для кольца, чтоб они щеголяли какой то продуманной развесовкой. Вот кое какие цифры нашёл:
Lada Riva Estate (она же ВАЗ 2104) – 52/48
Lada Samara 1.3 SL – 62/38

БЕЗОПАСНОСТЬ.
Тут долго расписывать не буду. Тема безопасности авто хорошо в принципе известна и именно эти цифры автопроизводители с удовольствием «светят», ведь это уже главные моменты для соблазнения покупателя. Опять же замечу, что в россии вопросы безопасности впервые имели значение лишь при проектировании 10го семейства. Но реальными прорывами стали приора калина, которые по российской методике (близкой к евро эн кап) набирали по 3 звезды. Веста дотянулась до 4 звёзд. Всё остальное это гробы на колёсах, о чём говорят вышеназванные цифры по жёсткости кузова, хотя жёсткость это ещё не всё, в вопросах безопасности важны ещё и сминаемые зоны, подушки безопасности и ещё много чего.

ОБЩИЙ ИТОГ: смотрел недавно одно из видео Влада Путрова (не люблю его, но бывает полезная инфа), и он там стебался над калиной. Зато по иным его видео я вижу, что пацанскую четырку и тринаху он уважает, это тачка для наваливаний. И так рассуждают многие. НО думаю те, кто прочёл мою статейку видят, что если опираться не на домыслы и эмоции, а на реальные исследования и цифры, то именно и вазов самыми удачными для тюнинга являются калины/гранты/калины 2 (это одна и та же платформа с примерно одинаковой жесткостью кузова и аэродинамикой) и приоры. Десятое семейство уже уступает, но имеет хорошие показатели. Веста очень хороша по жёсткости кузова, самой платформе, НО двигатели на неё те же, что и на младшие модели, а при большем весе веста будет уступать, хотя тюнинг данной машине перспективен. Все иные автомобили, включая самары 1-2 и всю классику есть смысл пилить, только по принципу охота пуще не воли (хотя эта пословица подходит к тазодрочерству в целом), так как это устаревшие авто, с небезопасным мягким кузовом и плохой аэродинамикой.

Аэродинамические характеристики (Сх) Калины 2

Ни для кого не секрет, что чем быстрее машина может ехать — тем приятнее, или чем меньше шумов в салоне — тем комфортнее. А знаете ли вы что на скоростные качества (а также на расход топлива) автомобиля влияет кроме мощности двигателя еще и коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх)?

Что такое аэродинамическое сопротивление?

Дело в том, что при движении автомобиля спереди происходит сжатие встречного воздуха и тем самым, создается область с повышенным давлением воздуха. Из-за давления происходит переход потока воздуха в заднюю часть автомобиля, который скользит по контуру. Так как сзади воздух сходит с кузова автомобиля, там образуется область с низким давлением, куда постоянно происходит подсос воздуха от окружающего пространства. Наглядным примером такого образования является пыль, преобладающая в задней части машины.

Примечательно то, что чем дальше и позже получается срыв воздуха с кузова (чем длиннее кузов), тем меньше области пониженного давления.

Интересный факт: при езде двух автомобилей (в основном скоростных суперкаров) вплотную друг за другом происходит уменьшение области пониженного давления воздуха, и составляя одно единое целое, оба автомобиля получают меньшее лобовое сопротивление, и как следствие могут набрать скорость выше. Наглядно это можно наблюдать в играх Need For Speed и других.

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх)

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх) проверяется опытным путем в ходе испытаний. Он представляет собой отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления этому движению.

Мы уже упомянули, что для уменьшения лобового сопротивления воздуха необходимо делать кузов обтекаемым и не препятствующим движению воздуха. Помимо кузова на это могут влиять такие элементы, как дверные ручки, стеклоочистители, колпаки колес, выпирающие радиоантенны, мухобойники.

Старые автомобили имеют плохие показатели по аэродинамике, что нельзя сказать о современных. Тип кузова также оказывает влияние на коэффициент аэродинамического сопротивления. Традиционно меньшее значение имеют автомобили в кузове седан.

Аэродинамика Калины второго поколения

Новый дизайн Калины получился более дерзким, но существенных изменений в аэродинамику вложено не было.

Приведем сравнение коэффициента аэродинамического сопротивления Калины 2 с другими автомобилями.

Из таблицы видно, что у универсала коэффициент ниже, поэтому даже максимальная скорость у него выше чем у кузова хэтчбек. Также отметим, что эти значения не являются критичными и соответствуют современным требованиям общественности.

Уменьшаем аэродинамическое сопротивление

Мы показали, что такое аэродинамическое сопротивление, от чего он зависит, но не указали, как можно самому влиять на эту характеристику в лучшую или худшую сторону.

Помимо дверных ручек, противотуманных фар, радиоантенны и боковых зеркал есть следующие элементы автомобиля, влияющие на аэродинамику:

  • открытые окна ухудшают характеристики на 5%
  • доп. установленные грязезащитные фартуки колес на 3%
  • багажник на крыше на 10-12%
  • шины с широким профилем на 3%
  • открытый люк на крыше на 5%
  • выпирающие колпаки колес также ухудшают аэродинамику.

От грамотно сбалансированной аэродинамики зависят не только скорость и разгон, но и устойчивость автомобиля, плавность движения.

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.

Читать еще:  Схема подключения дальнего света ваз 2106
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector