Aerodinamik El Kitab

Avtomobilin hava müqavimətini təsir edən ən vacib amillər

Aşağı hava müqaviməti yanacaq sərfiyyatını azaltmağa kömək edir. Ancaq bu baxımdan inkişaf üçün çox böyük bir yer var. Əlbəttə ki, aerodinamik mütəxəssisləri dizaynerlərin fikri ilə razıdırlarsa.

"Motosikl edə bilməyənlər üçün aerodinamik." Bu sözlər altmışlı illərdə Enzo Ferrari tərəfindən səsləndirildi və dövrün bir çox dizaynerinin avtomobilin bu texnoloji tərəfinə münasibətini açıq şəkildə nümayiş etdirdi. Bununla birlikdə, yalnız on il sonra bütün dəyər sistemini kökündən dəyişdirən ilk neft böhranı meydana gəldi. Avtomobilin hərəkəti zamanı bütün müqavimət qüvvələrinin, xüsusən də hava qatlarından keçərkən yaranan qüvvələrin, istehlak edilən yanacaq miqdarından asılı olmayaraq mühərriklərin yerdəyişməsini və gücünü artırmaq kimi geniş texniki həll yolları ilə aşıldığı dövrlər getdikcə uzaqlaşır və mühəndislər baxmağa başlayırlar. hədəflərinizə çatmağın daha təsirli yolları.

Hal-hazırda aerodinamikanın texnoloji amili qalın bir unutma tozu təbəqəsi ilə örtülmüşdür, lakin dizaynerlər üçün bu xəbər deyil. Texnologiya tarixi göstərir ki, 77-ci illərdə də Alman Edmund Rumpler və Macar Paul Jarai (ikonik Tatra TXNUMX-u yaratmış) kimi inkişaf etmiş və ixtiraçı ağıllar düzəldilmiş səthlər meydana gətirdi və avtomobil gövdəsi dizaynına aerodinamik yanaşmanın təməlini qoydu. Onları XNUMX-lərdə fikirlərini inkişaf etdirən Baron Reinhard von Könich-Faxenfeld və Wunibald Kam kimi ikinci bir aerodinamik mütəxəssis dalğa izlədi.

Hər kəsə aydındır ki, sürətin artması ilə bir limit gəlir, ondan yuxarı hava müqaviməti avtomobil idarə etmək üçün kritik amil olur. Aerodinamik cəhətdən optimallaşdırılmış formaların yaradılması bu həddi xeyli yüksəldə bilər və Cx adlanan axın faktoru ilə ifadə edilir, çünki 1,05 dəyəri hava axınına perpendikulyar çevrilmiş bir kuba malikdir (əgər o, öz oxu boyunca 45 dərəcə fırlanırsa, yuxarı axın kənar 0,80-ə qədər azalır). Bununla belə, bu əmsal hava müqaviməti tənliyinin yalnız bir hissəsidir - vacib element kimi avtomobilin ön hissəsinin ölçüsünü (A) əlavə etməlisiniz. Aerodinamiklərin vəzifələrindən birincisi təmiz, aerodinamik cəhətdən səmərəli səthlər yaratmaqdır (bunların amilləri, gördüyümüz kimi, avtomobildə çox şeydir), nəticədə daha aşağı axın əmsalına gətirib çıxarır. Sonuncunun ölçülməsi üçün bahalı və son dərəcə mürəkkəb struktur olan külək tuneli tələb olunur – buna misal olaraq 2009-cu ildə istifadəyə verilmiş tuneli göstərmək olar. Şirkətə 170 milyon avroya başa gələn BMW. Bunun içərisində ən vacib komponent ayrıca transformator yarımstansiyasına ehtiyac duyacaq qədər çox elektrik istehlak edən nəhəng bir fan deyil, bir hava axınının avtomobilə verdiyi bütün qüvvələri və anları ölçən dəqiq roller stendidir. Onun vəzifəsi avtomobilin hava axını ilə bütün qarşılıqlı əlaqəsini qiymətləndirmək və mütəxəssislərə hər bir detalı öyrənmək və onu yalnız hava axınında effektiv deyil, həm də konstruktorların istəklərinə uyğun olaraq dəyişdirməkdə kömək etməkdir. . Əsasən, avtomobilin qarşılaşdığı əsas sürükləmə komponentləri onun qarşısındakı havanın sıxılması və yerdəyişməsi və ən əsası isə arxadakı güclü turbulentlikdən qaynaqlanır. Avtomobili çəkməyə meylli olan aşağı təzyiq zonası var ki, bu da öz növbəsində güclü burulğan effekti ilə qarışır, aerodinamistlər bunu da “ölü həyəcan” adlandırırlar. Məntiqi səbəblərə görə, stansiya vaqon modellərindən sonra vakuum səviyyəsi daha yüksəkdir, bunun nəticəsində istehlak əmsalı pisləşir.

Aerodinamik sürükləmə faktorları

Sonuncu yalnız avtomobilin ümumi forması kimi amillərdən deyil, həm də xüsusi hissələrdən və səthlərdən asılıdır. Praktikada müasir avtomobillərin ümumi forması və nisbətləri ümumi hava müqavimətinin 40 faizini təşkil edir, bunun dörddə biri obyektin səthinin strukturu və güzgülər, işıqlar, dövlət nömrə nişanı və antenna kimi xüsusiyyətlərlə müəyyən edilir. Hava müqavimətinin 10% -i əyləclərə, mühərrikə və transmissiyaya ventilyasiya delikləri vasitəsilə axması ilə əlaqədardır. 20% müxtəlif döşəmə və asma dizaynlarında, yəni avtomobilin altında baş verən hər şeydə burulğanın nəticəsidir. Və ən maraqlısı - hava müqavimətinin 30% -i təkərlər və qanadlar ətrafında yaranan burulğanlarla bağlıdır. Bu fenomenin praktiki nümayişi bunu aydın şəkildə göstərir - təkərlər çıxarıldıqda və qanadların havalandırma dəlikləri bağlandıqda hər bir avtomobil üçün 0,28-dən axın sürəti 0,18-ə düşür. Təsadüfi deyil ki, bütün təəccüblü az yürüşlü avtomobillər - məsələn, Honda-nın ilk Insight modeli və GM EV1 elektrik avtomobili - gizli arxa qanadlara malikdir. Ümumi aerodinamik forma və qapalı ön hissə, elektrik mühərrikinin çoxlu soyuducu hava tələb etməməsi səbəbindən GM dizaynerlərinə cəmi 1 axın əmsalı ilə EV0,195 modelini hazırlamağa imkan verdi. Tesla Model 3-də Cx 0,21 var. Daxili yanma mühərrikləri olan avtomobillərdə təkərlərin burulğanını azaltmaq üçün sözdə. Ön bamperdəki açılışdan yönəldilmiş, təkərlərin ətrafına üfürülən və burulğanları sabitləşdirən nazik şaquli hava axını şəklində "hava pərdələri" mühərrikə axın aerodinamik panjurlarla məhdudlaşdırılır, alt hissəsi isə tamamilə bağlıdır.

Rolik stendi ilə ölçülən qüvvələrin dəyərləri nə qədər aşağı olarsa, Cx bir o qədər kiçik olar. O, adətən 140 km/saat sürətlə ölçülür – məsələn, 0,30 dəyəri avtomobilin keçdiyi havanın 30 faizinin sürətinə çatması deməkdir. Cəbhəyə gəlincə, onun oxunması daha sadə prosedur tələb edir - bunun üçün avtomobilin xarici konturları ön tərəfdən baxdıqda lazerlə çəkilir və kvadrat metrlə qapalı sahə hesablanır. Sonra kvadrat metrdə avtomobilin ümumi hava müqavimətini almaq üçün axın əmsalı ilə vurulur.

Aerodinamik hekayəmizin tarixi konturuna qayıdaraq, 1996-cı ildə standartlaşdırılmış yanacaq istehlakının ölçülməsi dövrünün (NEFZ) yaradılmasının əslində avtomobillərin aerodinamik təkamülündə mənfi rol oynadığını görürük (bu, 7-də əhəmiyyətli dərəcədə irəliləmişdir). ) çünki aerodinamik amil yüksək sürətli hərəkətin qısa müddətinə görə az təsir göstərir. İllər keçdikcə istehlak əmsalının azalmasına baxmayaraq, hər bir sinif avtomobillərinin ölçülərinin artması frontal sahənin artmasına və nəticədə hava müqavimətinin artmasına səbəb olur. VW Golf, Opel The Astra və BMW 90 Series kimi avtomobillər 90-cı illərdəki sələflərindən daha yüksək hava müqavimətinə malik idi. Bu tendensiyaya geniş ön sahəsi və pisləşən tənzimləməsi ilə təsir edici SUV modelləri kömək edir. Bu növ nəqliyyat vasitəsi əsasən yüksək çəkisinə görə tənqid edilir, lakin praktikada sürətin artması ilə bu amil nisbi əhəmiyyətini itirir - şəhərdən kənarda təxminən 50 km/saat sürətlə sürərkən hava müqavimətinin nisbəti təqribəndir. Yüzdə 80, şose sürətində avtomobilin qarşılaşdığı ümumi müqavimətdən yüzdə XNUMX-ə yüksəlir.

Aerodinamik boru

Avtomobilin performansında hava müqavimətinin rolunun başqa bir nümunəsi tipik Smart City modelidir. İki nəfərlik avtomobil şəhər küçələrində çevik və çevik ola bilər, lakin onun qısa və mütənasib kuzovu aerodinamik baxımdan çox səmərəsizdir. Aşağı çəki fonunda hava müqaviməti getdikcə daha vacib elementə çevrilir və Smart ilə 50 km/saat sürətlə güclü təsir göstərməyə başlayır.Yüngül dizayna baxmayaraq, gözləntiləri doğrultmadığı təəccüblü deyil. nisbətən aşağı qiymətə.

Bununla belə, Smart-ın çatışmazlıqlarına baxmayaraq, ana şirkət Mercedes-in aerodinamikaya münasibəti möhtəşəm formaların yaradılması prosesinə metodik, ardıcıl və proaktiv yanaşmanın nümunəsidir. İddia etmək olar ki, külək tunellərinə sərmayə qoyuluşu və bu sahədə gərgin işin nəticələri bu şirkətdə xüsusilə nəzərə çarpır. Bu prosesin təsirinin xüsusilə parlaq nümunəsi hazırkı S-Class-ın (Cx 0,24) Golf VII-dən (0,28) daha az hava müqavimətinə malik olmasıdır. Daha çox daxili məkan axtarışında, kompakt modelin forması kifayət qədər böyük bir frontal sahə əldə etdi və axın əmsalı daha qısa uzunluğuna görə S-sinifindən daha pisdir, bu da rasional səthlərə və çox şeyə imkan vermir. daha çox. - artıq arxadan kəskin keçid səbəbindən burulğanların meydana gəlməsinə kömək edir. Bununla belə, VW əmindir ki, gələcək nəsil Golf əhəmiyyətli dərəcədə daha az hava müqavimətinə malik olacaq və aşağı salınacaq və rasional olacaq. ICE avtomobili üçün 0,22 ilə qeydə alınmış ən aşağı yanacaq sərfiyyatı əmsalı Mercedes CLA 180 BlueEfficiency-dir.

Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin üstünlüyü

Ağırlıq fonunda aerodinamik formanın əhəmiyyətinə bir başqa nümunə də müasir hibrid modellər və daha da çox elektrikli vasitələrdir. Məsələn, Prius modelində yüksək aerodinamik bir dizayna ehtiyac, sürət artdıqca hibrid güc aqreqatının səmərəliliyinin kəskin şəkildə aşağı düşməsi ilə şərtlənir. Elektrikli nəqliyyat vasitələrində elektrik rejimində artan kilometrə aid hər şey son dərəcə vacibdir. Mütəxəssislərin fikrincə, çəkini 100 kq azaltmaq avtomobilin yürüşünü cəmi bir neçə kilometrə qədər artıracaq, lakin digər tərəfdən, elektromobil üçün aerodinamika çox vacibdir.

Birincisi, ona görə ki, bu nəqliyyat vasitələrinin yüksək kütləsi onlara bərpa üçün istifadə olunan enerjinin bir hissəsini bərpa etməyə imkan verir, ikincisi, elektrik mühərrikinin yüksək fırlanma momenti işə salındıqda çəkinin təsirini kompensasiya etməyə imkan verir və onun səmərəliliyi azalır. yüksək sürətlə və yüksək sürətlə. Bundan əlavə, güc elektronikası və elektrik mühərriki daha az soyuducu havaya ehtiyac duyur, bu da avtomobilin ön hissəsində daha kiçik bir açılışa imkan verir ki, bu, artıq qeyd etdiyimiz kimi, bədən ətrafında axının pisləşməsinin əsas səbəbidir. Bugünkü plug-in hibrid modellərində dizaynerləri daha aerodinamik cəhətdən səmərəli formalar yaratmaq motivasiyasının digər elementi yalnız elektrik mühərrikinin köməyi ilə sürətlənmədən hərəkət rejimi və ya deyilənlərdir. yelkənli. Termin haradan gəldiyi və küləyin qayığı hərəkət etdirməsi lazım olan yelkənli qayıqlardan fərqli olaraq, avtomobilin hava müqaviməti daha az olarsa, elektrik avtomobilləri yürüşü artıracaq. Aerodinamik cəhətdən optimallaşdırılmış forma yaratmaq yanacaq sərfiyyatını azaltmağın ən qənaətcil yoludur.

Mətn: Georgy Kolev

Bəzi məşhur avtomobillərin istehlak əmsalları:

Mercedes Simplex

1904 istehsal, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921 istehsal, Cx = 0,28

Ford Model T

1927 istehsal, Cx = 0,70

Eksperimental model Kam

1938 istehsal, Cx = 0,36

Mercedes qeyd maşını

1938 istehsal, Cx = 0,12

VW avtobusu

1950 istehsal, Cx = 0,44

VW "tısbağa"

1951 istehsal, Cx = 0,40

Panhard Dina

1954 istehsal, Cx = 0,26

Porsche 356

1957 istehsal, Cx = 0,36

MG EX 181

1957 istehsal, Cx = 0,15

Citroen DS 19

1963 istehsal, Cx = 0,33

NSU İdman Şahzadəsi

1966 istehsal, Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970 istehsal, Cx = 0,29

Volvo 245 Van

1975 istehsal, Cx = 0,47

Audi 100

1983 istehsal, Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985 istehsal, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997 istehsal, Cx = 0,29