Hvað er loftaflfræði bíla?

Þegar litið er á sögulegar ljósmyndir af goðsagnakenndum bílalíkönum mun hver sem er taka strax eftir því að þegar nær dregur okkar dögum verður yfirbygging ökutækis sífellt minni hyrnd.

Þetta er vegna lofthreyfingar. Við skulum velta fyrir okkur hver sé sérkenni þessara áhrifa, hvers vegna það er mikilvægt að taka tillit til lofthreyfilögmálanna og einnig hvaða bílar hafa slæman hagræðingarstuðul og hverjir góðir.

Hvað er loftaflfræði bíla

Eins undarlega og það kann að hljóma, því hraðar sem bíllinn hreyfist meðfram veginum, því meira hefur hann tilhneigingu til að komast af jörðu niðri. Ástæðan er sú að loftstreymið sem ökutækið rekst á er skorið í tvo hluta af yfirbyggingu bílsins. Annar fer á milli botnsins og vegflatarins, og hinn fer yfir þakið og fer um útlínur vélarinnar.

Ef þú horfir á yfirbyggingu bílsins frá hlið, mun hann sjónrænt líkjast flugvélavæng. Sérkenni þessa þáttar flugvélarinnar er að loftstreymið fyrir ofan beygjuna liggur meira en undir beinum hluta hlutans. Vegna þessa myndast tómarúm, eða tómarúm, yfir vænginn. Með auknum hraða lyftir þessi kraftur líkamanum meira.

Svipuð lyftingaráhrif verða til fyrir bílinn. Uppstreymið rennur um vélarhlífina, þakið og skottið, en niðurstreymið um botninn. Annar þáttur sem skapar viðbótarviðnám er líkamshlutarnir nálægt lóðréttu (ofnagrilli eða framrúðu).

Flutningshraði hefur bein áhrif á lyftingaráhrifin. Ennfremur skapar yfirbyggingin með lóðréttum spjöldum viðbótar ókyrrð, sem dregur úr gripi ökutækisins. Af þessum sökum festa eigendur margra klassískra bíla með hyrnd lögun, þegar þeir eru stilltir, endilega spoiler og aðra þætti í yfirbygginguna sem gera kleift að auka niðurstreymi bílsins.

Af hverju þarftu það

Hagræðing gerir lofti kleift að flæða hraðar meðfram líkamanum án óþarfa hringiðu. Þegar vélin er hindruð af aukinni loftmótstöðu mun vélin nota meira eldsneyti, eins og vélin beri aukið álag. Þetta mun ekki aðeins hafa áhrif á efnahag bílsins heldur einnig hversu mikið skaðleg efni munu losna um útblástursrörið út í umhverfið.

Við hönnun bíla með bættri loftaflfræði reikna verkfræðingar frá fremstu bílaframleiðendum eftirfarandi vísbendingum:

• Hversu mikið loft verður að komast inn í vélarrýmið svo að vélin fái eðlilega náttúrulega kælingu;
• Í hvaða hlutum líkamans ferskt loftið verður tekið inn í bílinn, svo og hvar það verður losað;
• Hvað er hægt að gera til að gera loftið minna úr hávaða í bílnum;
• Dreifingarkraftinum verður að dreifa á hvern ás í samræmi við einkenni lögunar yfirbyggingar ökutækisins.

Tekið er tillit til allra þessara þátta þegar nýjar vélargerðir eru þróaðar. Og ef líkamsþættirnir gætu breyst fyrr, í dag hafa vísindamenn nú þegar þróað kjörin form sem veita minni stuðul framlyftu. Af þessum sökum geta margar gerðir af nýjustu kynslóðinni aðeins verið ytri frábrugðnar með minni háttar breytingum á lögun diffusers eða vængjar miðað við fyrri kynslóð.

Auk stöðugleika á vegum getur loftaflfræði stuðlað að minni mengun tiltekinna líkamshluta. Svo í árekstri við vindhviða að framan verða lóðrétt staðsett framljós, stuðari og framrúða óhreinari hraðar frá möluðum litlum skordýrum.

Til að draga úr neikvæðum áhrifum lyftu stefna bílaframleiðendur að því að draga úr úthreinsun að hámarki leyfilegt gildi. Hins vegar eru framanáhrifin ekki eini neikvaði krafturinn sem hefur áhrif á stöðugleika vélarinnar. Verkfræðingar „jafnvægi“ alltaf milli hagræðingar í framhlið og hlið. Það er ómögulegt að ná kjörstærðinni á hverju svæði, því við framleiðslu á nýrri gerð líkama gera sérfræðingar alltaf ákveðna málamiðlun.

Grundvallar loftfræðilegar staðreyndir

Hvaðan kemur þessi mótspyrna? Allt er mjög einfalt. Í kringum plánetuna okkar er andrúmsloft sem samanstendur af gasefnasamböndum. Að meðaltali er þéttleiki fastra laga andrúmsloftsins (rýmið frá jörðu til fuglasýnar) um 1,2 kg / fermetri. Þegar hlutur er á hreyfingu rekst hann á gassameindir sem mynda loftið. Því hærri sem hraðinn er, því meiri kraftur munu þessir þættir lemja hlutinn. Af þessum sökum byrjar geimfarið að hitna mjög frá núningi þegar hann fer inn í lofthjúp jarðar.

Fyrsta verkefnið sem verktaki nýju gerðarhönnunarinnar er að reyna að takast á við er hvernig draga má úr dragi. Þessi breytu eykst fjórfalt ef ökutækið hraðar innan 4 km / klst. Til 60 km / klst. Til að skilja hversu mikilvægt þetta er skaltu íhuga lítið dæmi.

Þyngd flutninganna er 2 þúsund kg. Flutningur flýtir upp í 36 km / klst. Á sama tíma er aðeins 600 vött afl eytt til að sigrast á þessum krafti. Öllu öðru er varið í yfirklukkun. En þegar á 108 km hraða. 16 kW afl er þegar notað til að vinna bug á mótstöðu að framan. Þegar ekið er á 250 km hraða. bíllinn eyðir nú þegar allt að 180 hestöflum í togkraft. Ef ökumaðurinn vill hraða bílnum enn meira, allt að 300 kílómetra / klukkustund, auk aflsins til að auka hraðann, þarf mótorinn að neyta 310 hrossa til að takast á við loftflæðið að framan. Þess vegna þarf sportbíll svo öflugt aflrás.

Til að þróa sem mest straumlínulagaða, en um leið nokkuð þægilega flutning, reikna verkfræðingar stuðulinn Cx. Þessi breytu í lýsingu líkansins er mikilvægust hvað varðar hugsjón líkamsform. Vatnsdropi hefur kjörstærð á þessu svæði. Hún hefur þennan stuðul 0,04. Enginn bílaframleiðandi myndi fallast á slíka frumlega hönnun fyrir nýja bílgerð sína, þó að það hafi verið möguleikar í þessari hönnun áður.

Það eru tvær leiðir til að draga úr vindþol:

1. Breyttu lögun líkamans þannig að loftstreymið flæði um bílinn eins mikið og mögulegt er;
2. Gerðu bílinn þröngan.

Þegar vélin er á hreyfingu virkar lóðrétt kraftur á hana. Það getur haft niðurþrýstingsáhrif, sem hefur jákvæð áhrif á tog. Ef þrýstingur á bílinn er ekki aukinn mun hringiðu sem myndast tryggja aðskilnað ökutækisins frá jörðu (hver framleiðandi reynir að útrýma þessum áhrifum eins mikið og mögulegt er).

Á hinn bóginn, meðan bíllinn er á hreyfingu, virkar þriðji krafturinn á hann - hliðarkrafturinn. Þetta svæði er jafnvel minna stjórnandi, þar sem það hefur áhrif á mörg breytilegt magn, svo sem hliðarvind þegar ekið er í beinni línu eða í beygju. Ekki er hægt að spá fyrir um styrk þessa þáttar svo verkfræðingar hætta honum ekki og búa til mál með breidd sem gerir kleift að gera ákveðna málamiðlun í Cx hlutfallinu.

Til að ákvarða að hve miklu leyti hægt er að taka tillit til breytna lóðréttra, framhliða og hliðarafla eru leiðandi framleiðendur bifreiða að setja upp sérhæfðar rannsóknarstofur sem gera loftdýnamælingar. Það fer eftir efnismöguleikum, þessi rannsóknarstofa getur innihaldið vindgöng, þar sem skilvirkni hagræðingar flutninga er athuguð undir miklu loftstreymi.

Helst leitast framleiðendur nýrra bílategunda við annað hvort að færa vörur sínar í stuðulinn 0,18 (í dag er þetta hugsjónin) eða fara yfir hann. En engum hefur enn tekist það seinna, því það er ómögulegt að útrýma öðrum öflum sem starfa á vélinni.

Klemmu- og lyftikraftur

Hér er enn ein blæbrigðin sem hafa áhrif á stjórnunarhæfni flutninga. Í sumum tilfellum er ekki hægt að lágmarka draga. Dæmi um þetta eru F1 bílarnir. Þó að líkami þeirra sé fullkomlega straumlínulagaður eru hjólin opin. Þetta svæði skapar mest vandamál fyrir framleiðendur. Fyrir slíkan flutning er Cx á bilinu 1,0 til 0,75.

Ef ekki er hægt að útrýma afturhluta hringiðu í þessu tilfelli, þá er hægt að nota flæðið til að auka grip með brautinni. Til að gera þetta eru fleiri hlutar settir upp á yfirbygginguna sem skapa downforce. Til dæmis er framstuðarinn búinn spoiler sem kemur í veg fyrir að hann lyftist frá jörðu sem er afar mikilvægt fyrir sportbíl. Svipaður vængur er festur aftan á bílnum.

Framvængurinn beinir ekki flæðinu undir bílnum heldur á efri hluta yfirbyggingarinnar. Vegna þessa er nef ökutækisins alltaf beint að veginum. Tómarúm myndast að neðan og bíllinn virðist halda sig við brautina. Aftan spoiler kemur í veg fyrir myndun hringiðu á bak við bílinn - hlutinn brýtur flæðið áður en það byrjar að sogast inn í lofttæmissvæðið fyrir aftan ökutækið.

Litlir þættir hafa einnig áhrif á draga úr dragi. Til dæmis þekur brún húddsins á næstum öllum nútímabílum þurrkublöðin. Þar sem framhlið bílsins lendir mest í því sem streymir á móti, er jafnvel horft til lítilla þátta eins og loftinnstreymis.

Þegar settar eru upp líkamsbyggingar fyrir íþróttir þarf að taka tillit til þess að viðbótar downforce gerir bílinn öruggari á veginum, en á sama tíma eykur stefnuflæðið dregið. Vegna þessa verður hámarkshraði slíkra flutninga minni en án loftaflfræðilegra þátta. Önnur neikvæð áhrif eru að bíllinn verður grimmari. Satt er að áhrif íþróttabúnaðarins verða vart á 120 kílómetra hraða, þannig að við flestar aðstæður á almennum vegum eru slíkar upplýsingar.

Líkön með slæmt loftdrif:

Сх 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Х 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ „klassískt“ (01, 03, 05, 06, 07)

Þyngd 0,54-Mercedes-Benz (G-flokkur)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Líkön með góðum loftaflfræðilegum drætti:

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 300h)

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (fyrirmynd X)

Cx 0,24 - Hyundai sónata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C flokkur

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 -sería aftan á 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

Auk þess skaltu horfa á stutt myndband um loftaflfræði bíla:

Loftaflfræði bíla, hvað er það? Hvernig á að bæta loftaflfræði? Hvernig á EKKI að búa til flugvél úr bíl?