რა არის მანქანის აეროდინამიკა?

ლეგენდარული მანქანის მოდელის ისტორიული ფოტოსურათების დათვალიერებისას, ყველას დაუყოვნებლივ შეამჩნევს, რომ რაც უფრო ვუახლოვდებით ჩვენს დღეს, მანქანის ძარა უფრო და უფრო კუთხური ხდება.

ეს გამოწვეულია აეროდინამიკით. მოდით განვიხილოთ რა არის ამ ეფექტის თავისებურება, რატომ არის მნიშვნელოვანი აეროდინამიკური კანონების გათვალისწინება და ასევე რომელ მანქანებს აქვთ გამარტივების კოეფიციენტის ცუდი და რომელია კარგი.

რა არის მანქანის აეროდინამიკა

რაც არ უნდა უცნაურად ჟღერდეს, რაც უფრო სწრაფად მოძრაობს მანქანა გზის გასწვრივ, მით უფრო მეტად ის მიწაზე დაეშვება. მიზეზი არის ის, რომ საჰაერო დინება, რომელსაც მანქანა ეჯახება, მანქანის კორპუსი ორ ნაწილად იჭრება. ერთი მიდის ფსკერსა და გზის საფარს შორის, ხოლო მეორე - სახურავის ზემოთ და დადის მანქანის კონტურს.

თუ მანქანის კორპუსს გვერდიდან შეხედავთ, მაშინ ვიზუალურად ის დისტანციურად წააგავს თვითმფრინავის ფრთას. თვითმფრინავის ამ ელემენტის თავისებურება ის არის, რომ მოსახვევზე ჰაერის დინება უფრო მეტ გზას გადის, ვიდრე ნაწილის სწორი ნაწილის ქვეშ. ამის გამო, ვაკუუმი, ანუ ვაკუუმი, იქმნება ფრთაზე. სიჩქარის მატებით, ეს ძალა სხეულს უფრო მაღლა ასწევს.

მსგავსი ლიფტინგის ეფექტი იქმნება მანქანისთვის. ზედა დინება მიედინება კაპოტის, სახურავისა და მაგისტრალის გარშემო, ხოლო ქვედა დინება მიედინება ფსკერის გარშემო. კიდევ ერთი ელემენტი, რომელიც ქმნის დამატებით წინააღმდეგობას, არის სხეულის ნაწილები ვერტიკალთან ახლოს (რადიატორის ცხაური ან საქარე მინა).

ტრანსპორტის სიჩქარე პირდაპირ გავლენას ახდენს ლიფტინგის ეფექტზე. უფრო მეტიც, ვერტიკალური პანელებით სხეულის ფორმა ქმნის დამატებით ტურბულენტობას, რაც ამცირებს ავტომობილის წევას. ამ მიზეზით, კუთხის ფორმის მრავალი კლასიკური ავტომობილის მფლობელები, tuning– ის დროს, სხეულს აუცილებლად ამაგრებენ სპოილერს და სხვა ელემენტებს, რომლებიც საშუალებას აძლევს გაზარდონ ავტომობილის ძალის შემცირება.

რატომ არის ეს აუცილებელი

გამარტივება საშუალებას აძლევს ჰაერს უფრო სწრაფად მიედინოს სხეულის გასწვრივ ზედმეტი მორევის გარეშე. როდესაც მანქანა ხელს უშლის გაზრდილი ჰაერის წინააღმდეგობას, ძრავა გამოიყენებს მეტ საწვავს, თითქოს მანქანა ატარებს დამატებით დატვირთვას. ეს გავლენას მოახდენს არა მხოლოდ მანქანის ეკონომიურობას, არამედ იმასაც, თუ რამდენად მავნე ნივთიერებები გამოიყოფა გამონაბოლქვი მილის საშუალებით გარემოში.

გაუმჯობესებული აეროდინამიკის მქონე მანქანების შემუშავებისას წამყვანი მწარმოებლების ინჟინრები ითვლიან შემდეგ მაჩვენებლებს:

• რამდენი ჰაერი უნდა მოხვდეს ძრავის ნაწილში, რომ ძრავა მიიღოს სათანადო ბუნებრივი გაგრილება;
• სხეულის რომელ ნაწილებში მიიღება სუფთა ჰაერი მანქანის ინტერიერისთვის, ასევე სად დაიცლება იგი;
• რა შეიძლება გაკეთდეს იმისთვის, რომ ჰაერში ხმაური შემცირდეს მანქანაში;
• ამწევი ძალა უნდა გადანაწილდეს თითოეულ ღერძზე ავტომობილის სხეულის ფორმის მახასიათებლების შესაბამისად.

ყველა ეს ფაქტორი მხედველობაში მიიღება ახალი მანქანების მოდელების შემუშავებისას. და თუ ადრე სხეულის ელემენტები შეიძლება მკვეთრად შეიცვალოს, დღეს მეცნიერებმა უკვე შექმნეს ყველაზე იდეალური ფორმები, რომლებიც უზრუნველყოფს შუბლის აწევის შემცირებულ კოეფიციენტს. ამ მიზეზით, უახლესი თაობის მრავალი მოდელი შეიძლება განსხვავდებოდეს მხოლოდ დიფუზორების ან ფრთის ფორმის მცირე ცვლილებებით წინა თაობასთან შედარებით.

გზის სტაბილურობის გარდა, აეროდინამიკას შეუძლია ხელი შეუწყოს სხეულის გარკვეული ნაწილების ნაკლებად დაბინძურებას. ასე რომ, ქარის შუბლის პირას შეჯახებისას ვერტიკალურად განლაგებული ფარები, ბამპერი და საქარე მინა უფრო სწრაფად ბინძურდება განადგურებული პატარა მწერებისგან.

ლიფტის უარყოფითი ეფექტის შესამცირებლად, ავტომწარმოებლების მიზანია შეამცირონ კლირენსი მაქსიმალურად დასაშვებ მნიშვნელობამდე. ამასთან, შუბლის ეფექტი არ არის ერთადერთი უარყოფითი ძალა, რომელიც გავლენას ახდენს მანქანის სტაბილურობაზე. ინჟინრები ყოველთვის "აბალანსებენ" შუბლისა და გვერდითი გამარტივებას შორის. თითოეულ ზონაში შეუძლებელია იდეალური პარამეტრის მიღწევა, ამიტომ ახალი ტიპის კორპუსის წარმოებისას სპეციალისტები ყოველთვის აკეთებენ გარკვეულ კომპრომისს.

ძირითადი აეროდინამიკური ფაქტები

საიდან მოდის ეს წინააღმდეგობა? ყველაფერი ძალიან მარტივია. ჩვენი პლანეტის გარშემო ატმოსფეროა, რომელიც აირის ნაერთებისგან შედგება. საშუალოდ, ატმოსფეროს მყარი ფენების სიმკვრივე (სივრცე მიწიდან ფრინველის თვალის ხედამდე) დაახლოებით 1,2 კგ / კვადრატული მეტრია. როდესაც ობიექტი მოძრაობს, იგი ეჯახება გაზის მოლეკულებს, რომლებიც ქმნიან ჰაერს. რაც მეტია სიჩქარე, მით უფრო მეტი ძალა ექნება ამ ელემენტებს ობიექტზე. ამ მიზეზით, დედამიწის ატმოსფეროში შესვლისას ხომალდი ხახუნისგან ძლიერ იწყებს გახურებას.

პირველი ამოცანა, რომლის მოგვარებასაც ცდილობენ ახალი მოდელის დიზაინის შემქმნელები, არის თუ როგორ უნდა შეამცირონ ჩათრევა. ეს პარამეტრი 4-ჯერ იზრდება, თუ მანქანა აჩქარებს 60 კმ / სთ – დან 120 კმ / სთ – ის ფარგლებში. იმის გასაგებად, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია ეს, განვიხილოთ მცირე მაგალითი.

ტრანსპორტის წონაა 2 ათასი კგ. ტრანსპორტი აჩქარებს 36 კმ / სთ-ს. ამავე დროს, მხოლოდ 600 ვატი ენერგია იხარჯება ამ ძალის დასაძლევად. დანარჩენი ყველაფერი იხარჯება ოვერკლოკზე. მაგრამ უკვე 108 კმ / სთ სიჩქარით. 16 კვტ სიმძლავრე უკვე გამოიყენება შუბლის წინააღმდეგობის დასაძლევად. 250 კმ / სთ სიჩქარით მოძრაობისას. მანქანა უკვე დახარჯავს 180 ცხენის ძალას ჩათრევის ძალაზე. თუ მძღოლს სურს კიდევ უფრო დააჩქაროს მანქანა, 300 კილომეტრამდე საათში, სიჩქარის გაზრდის ენერგიის გარდა, ძრავას დასჭირდება 310 ცხენის მოხმარება, რომ გაუმკლავდეს შუბლის ჰაერის ნაკადს. ამიტომ სჭირდება სპორტულ მანქანას ასეთი ძლიერი ძრავა.

იმისათვის, რომ განვითარდეს ყველაზე გამარტივებული, მაგრამ ამავე დროს საკმაოდ კომფორტული ტრანსპორტი, ინჟინრები გამოთვლიან კოეფიციენტს Cx. მოდელის აღწერაში ეს პარამეტრი ყველაზე მნიშვნელოვანია სხეულის იდეალური ფორმის გათვალისწინებით. წყლის წვეთს ამ სფეროში იდეალური ზომა აქვს. მისი კოეფიციენტია 0,04. არც ერთი საავტომობილო კომპანია არ დათანხმდება ასეთი ორიგინალური დიზაინის შექმნას მისი ახალი მანქანის მოდელისთვის, თუმცა ამ დიზაინში ადრეც იყო ვარიანტები.

ქარის წინააღმდეგობის შემცირების ორი გზა არსებობს:

1. შეცვალეთ კორპუსის ფორმა ისე, რომ ჰაერის ნაკადმა მაქსიმალურად შემოიაროს მანქანის გარშემო;
2. გააკეთეთ მანქანა ვიწრო.

როდესაც მანქანა მოძრაობს, მასზე ვერტიკალური ძალა მოქმედებს. მას შეიძლება ჰქონდეს დაქვეითებული ზემოქმედება, რაც დადებითად მოქმედებს წევაზე. თუ თქვენ არ გაზრდით ზეწოლას მანქანაზე, შედეგად მორევი უზრუნველყოფს ავტომობილის მიწიდან გამოყოფას (თითოეული მწარმოებელი მაქსიმალურად ცდილობს აღმოფხვრას ეს ეფექტი).

მეორეს მხრივ, სანამ მანქანა მოძრაობს, მასზე მოქმედებს მესამე ძალა - გვერდითი ძალა. ეს უბანი კონტროლირებადი კიდევ უფრო ნაკლებია, რადგან მასზე ბევრი ცვალებადი რაოდენობა ახდენს გავლენას, მაგალითად, განივი ქარი პირდაპირ მოძრაობისას ან მოსახვევში. ამ ფაქტორის სიძლიერის პროგნოზირება შეუძლებელია, ამიტომ ინჟინრები მას არ რისკავს და ქმნიან სიგანეებს, რომლებიც საშუალებას იძლევა გარკვეული კომპრომისი გაკეთდეს Cx თანაფარდობაში.

იმის დასადგენად, თუ რამდენად შეიძლება იქნას გათვალისწინებული ვერტიკალური, შუბლისა და გვერდითი ძალების პარამეტრები, წამყვანი ავტომობილების მწარმოებლები ადგენენ სპეციალურ ლაბორატორიებს, რომლებიც ატარებენ აეროდინამიკურ ტესტებს. მატერიალური შესაძლებლობებიდან გამომდინარე, ეს ლაბორატორია შეიძლება შეიცავდეს ქარის გვირაბს, რომელშიც ტრანსპორტირების გამარტივების ეფექტურობა შემოწმებულია ჰაერის დიდი ნაკადის ქვეშ.

იდეალურ შემთხვევაში, ახალი მანქანის მოდელების მწარმოებლები ცდილობენ თავიანთი პროდუქციის კოეფიციენტს მიაღწიონ 0,18 (დღეს ეს იდეალურია), ან გადააჭარბონ მას. მაგრამ მეორე ჯერ არავის მიაღწია წარმატებას, რადგან შეუძლებელია მანქანაზე მოქმედი სხვა ძალების აღმოფხვრა.

დამჭერი და ამწევი ძალა

აქ არის კიდევ ერთი ნიუანსი, რომელიც გავლენას ახდენს ტრანსპორტის მართვაზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, გადაადგილების შემცირება არ შეიძლება. ამის მაგალითია F1 მანქანები. მიუხედავად იმისა, რომ მათი სხეული შესანიშნავად არის გამარტივებული, ბორბლები ღიაა. ეს ზონა ყველაზე მეტ პრობლემას უქმნის მწარმოებლებს. ასეთი ტრანსპორტისთვის Cx არის 1,0-დან 0,75-მდე.

თუ ამ შემთხვევაში უკანა მორევის აღმოფხვრა შეუძლებელია, მაშინ ნაკადი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბილიკთან წევის გასაზრდელად. ამისათვის სხეულზე დამონტაჟებულია დამატებითი ნაწილები, რომლებიც ქმნიან ძალის დაქვემდებარებას. მაგალითად, წინა ბამპერი აღჭურვილია სპოილერით, რომელიც ხელს უშლის მას ადგილზე აწევას, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია სპორტული მანქანისთვის. მსგავსი ფრთა უკანა მხარეს არის მიმაგრებული.

წინა ფრთა არ მართავს ნაკადს მანქანის ქვეშ, არამედ სხეულის ზედა ნაწილზე. ამის გამო, ავტომობილის ცხვირი ყოველთვის მიმართულია გზისკენ. ქვემოდან ვაკუუმი წარმოიქმნება და მანქანა თითქოს ბილიკს ეკიდება. უკანა სპოილერი ხელს უშლის მანქანის უკან მორევის წარმოქმნას - ნაწილი არღვევს ნაკადს მანამ, სანამ დაიწყებს შეწოვას ვაკუუმის ზონაში მანქანის უკან.

მცირე ელემენტები ასევე მოქმედებს გავლენის შემცირებაზე. მაგალითად, თითქმის ყველა თანამედროვე ავტომობილის კაპოტის პირას მოიცავს საწმენდის პირებს. მას შემდეგ, რაც მანქანის წინა ნაწილში ყველაზე მეტად შემოდის მოძრაობა, ყურადღება ექცევა ისეთ მცირე ელემენტებსაც კი, როგორიცაა ჰაერის შემწოვი დეფლექტორები.

სპორტული კორპუსის ნაკრებების დაყენებისას, უნდა გაითვალისწინოთ, რომ დამატებითი ძალისხმევა მანქანას უფრო თავდაჯერებულს ხდის გზაზე, მაგრამ ამავდროულად მიმართულების დინება ზრდის აჭიანურებას. ამის გამო, ასეთი ტრანსპორტის პიკური სიჩქარე დაბალი იქნება, ვიდრე აეროდინამიკური ელემენტების გარეშე. კიდევ ერთი უარყოფითი ეფექტი არის ის, რომ მანქანა ხდება უფრო voracious. მართალია, სპორტული კორპუსის ეფექტი იგრძნობა საათში 120 კილომეტრი სიჩქარით, ასე რომ, უმეტეს გზებზე საზოგადოებრივ გზებზე ასეთი დეტალები.

მოდელები ცუდი აეროდინამიკური ჩათვლით:

შ 0,7 - კატერჰამი 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - ჰამერი (H2)

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

წონა 0,54-Mercedes-Benz (G-class)

Cx 0,53 - VAZ 2121

მოდელები კარგი აეროდინამიკური ჩათვლით:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - ტესლა (მოდელი 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 - ტესლა (მოდელი X)

Cx 0,24 - ჰიუნდაი სონატა

Cx 0,24 - ტოიოტა პრიუსი

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C კლასი

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - ალფა რომეო (ჯულია)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (3 სერია E90– ის უკანა ნაწილში)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E- კლასი)

Cx 0,26 - იაგუარი XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

გარდა ამისა, უყურეთ მოკლე ვიდეოს მანქანის აეროდინამიკის შესახებ:

მანქანის აეროდინამიკა, რა არის ეს? როგორ გავაუმჯობესოთ აეროდინამიკა? როგორ არ გააკეთოთ თვითმფრინავი მანქანიდან?