Turbulent oqim
Mundarija
Zamonaviy texnologiyalar avtomobil aerodinamikasini qanday o'zgartirmoqda
Kam havo qarshiligi yonilg'i sarfini kamaytirishga yordam beradi. Ammo bu jihatdan rivojlanish uchun ulkan imkoniyatlar mavjud. Hozircha, albatta, aerodinamika mutaxassislari dizaynerlarning fikri bilan rozi.
"Mototsikl qila olmaydiganlar uchun aerodinamika." Ushbu so'zlar Entso Ferrari tomonidan 60-yillarda aytilgan va o'sha paytdagi ko'plab dizaynerlarning avtomobilning ushbu texnologik tomoniga munosabatini yaqqol namoyish etadi. Biroq, faqat o'n yil o'tgach, birinchi neft inqirozi yuz berdi va ularning butun qadriyatlar tizimi tubdan o'zgardi. Avtoulovning harakatlanishidagi barcha qarshilik kuchlari va ayniqsa, uning havo qatlamlari orqali o'tishi natijasida paydo bo'ladigan vaqtlarni, iste'mol qilinadigan yoqilg'i miqdoridan qat'i nazar, dvigatellarning siljishi va quvvatini oshirish kabi keng texnik echimlar engib chiqadigan vaqtlar, ular o'tib ketadi va muhandislar boshlanadi maqsadlaringizga erishishning yanada samarali usullarini izlang.
Hozirgi vaqtda aerodinamikaning texnologik omili unutilgan qalin chang qatlami bilan qoplangan, ammo dizaynerlar uchun bu mutlaqo yangi emas. Texnika tarixi shuni ko'rsatadiki, yigirmanchi yillarda ham nemis Edmund Rumpler va vengriyalik Pol Jaray (Tatra T77 kultini yaratgan) singari rivojlangan va ixtirochi miyalar aerodinamik yuzalarni shakllantirgan va avtomobil tanasi dizayniga aerodinamik yondoshishga asos solgan. Ularning ortidan 1930 yillarda o'z g'oyalarini rivojlantirgan Baron Reynxard fon Könich-Faxenfeld va Vunibald Kam kabi aerodinamik mutaxassislarning ikkinchi to'lqini keldi.
Har kimga ayonki, tezlik ortishi bilan chegara keladi, undan yuqori havo qarshiligi avtomobilni boshqarishda hal qiluvchi omilga aylanadi. Aerodinamik jihatdan optimallashtirilgan shakllarni yaratish bu chegarani sezilarli darajada yuqoriga siljitishi mumkin va oqim koeffitsienti Cx deb ataladi, chunki 1,05 qiymati havo oqimiga perpendikulyar teskari bo'lgan kubga ega (agar u o'z o'qi bo'ylab 45 gradusga aylantirilsa). uning yuqori oqimi qirrasi 0,80 ga kamayadi). Biroq, bu koeffitsient havo qarshiligi tenglamasining faqat bir qismidir - muhim element sifatida avtomobilning frontal maydonining o'lchami (A) qo'shilishi kerak. Aerodinamikachilarning birinchi vazifalari toza, aerodinamik jihatdan samarali sirtlarni yaratishdir (biz ko'rib turganimizdek, mashinada ko'plab omillar mavjud), bu oxir-oqibat oqim koeffitsientining pasayishiga olib keladi. Ikkinchisini o'lchash uchun shamol tunneli kerak bo'ladi, bu qimmat va o'ta murakkab ob'ektdir - bunga misol sifatida BMW kompaniyasining 2009 yilda foydalanishga topshirilgan 170 million evro tunnelini keltirish mumkin. Undagi eng muhim komponent bu alohida transformator stantsiyasiga muhtoj bo'lgan juda ko'p elektr energiyasini iste'mol qiladigan ulkan fan emas, balki havo oqimining mashinaga ta'sir qiladigan barcha kuchlari va momentlarini o'lchaydigan aniq rolikli stenddir. Uning vazifasi avtomobilning havo oqimi bilan barcha o'zaro ta'sirini baholash va mutaxassislarga har bir tafsilotni o'rganish va uni nafaqat havo oqimida samarali qilish, balki dizaynerlarning xohishiga ko'ra o'zgartirishga yordam berishdir. . Asosan, avtomobil duch keladigan asosiy tortishish komponentlari uning oldidagi havo siqilib, siljish paytida va juda muhim narsa - orqadagi kuchli turbulentlikdan kelib chiqadi. U yerda avtomobilni tortib olishga moyil bo‘lgan past bosim zonasi hosil bo‘ladi, bu esa o‘z navbatida aerodinamistlar “o‘lik qo‘zg‘alish” deb ham ataydigan girdobning kuchli ta’siriga aralashadi. Mantiqiy sabablarga ko'ra, mulk modellari orqasida, pasaytirilgan bosim darajasi yuqoriroq, buning natijasida oqim koeffitsienti yomonlashadi.
Aerodinamik qarshilik omillari
Ikkinchisi nafaqat avtomobilning umumiy shakli kabi omillarga, balki muayyan qismlarga va sirtlarga ham bog'liq. Amalda, zamonaviy avtomobillarning umumiy shakli va nisbati umumiy havo qarshiligining 40 foiz ulushiga ega bo'lib, uning to'rtdan bir qismi ob'ekt sirtining tuzilishi va nometall, chiroqlar, davlat raqami va antenna kabi xususiyatlar bilan belgilanadi. Havo qarshiligining 10% tormoz, dvigatel va vites qutisiga teshiklar orqali oqib o'tishi bilan bog'liq. 20% - har xil qavat va osma konstruksiyalardagi vorteksning natijasi, ya'ni avtomobil ostida sodir bo'ladigan barcha narsalar. Va eng qiziq narsa shundaki, havo qarshiligining 30% gacha bo'lgan qismi g'ildiraklar va qanotlar atrofida hosil bo'lgan vortekslarga bog'liq. Bu hodisaning amaliy namoyishi buni aniq ko'rsatib beradi - g'ildiraklarni olib tashlash va qanotdagi teshiklarni avtomobil shaklini tugatish bilan qoplashda har bir avtomobil uchun 0,28 dan iste'mol koeffitsienti 0,18 ga kamayadi. Birinchi Honda Insight va GM ning EV1 elektrokarlari kabi hayratlanarli darajada past masofali avtomobillarning hammasi yashirin orqa qanotlarga ega ekanligi bejiz emas. Umumiy aerodinamik shakli va yopiq old qismi, elektr motoriga ko'p miqdorda sovutish havosi kerak emasligi sababli, GM ishlab chiqaruvchilariga oqim koeffitsienti atigi 1 bo'lgan EV0,195 modelini ishlab chiqishga imkon berdi. Tesla modeli 3 Cx 0,21 ga ega. Ichki yonuv dvigatellari bo'lgan transport vositalarida g'ildiraklar atrofidagi girdobni kamaytirish uchun. Yupqa vertikal havo oqimi ko'rinishidagi "havo pardalari" old bamperdagi teshikdan yo'naltiriladi, g'ildiraklar atrofida puflab, vortekslarni barqarorlashtiradi. Dvigatelga oqim aerodinamik panjurlar bilan cheklangan va pastki qismi butunlay yopiq.
Rolikli stend bilan o'lchanadigan kuchlar qanchalik past bo'lsa, Cx shunchalik past bo'ladi. Standartga ko'ra, u 140 km / soat tezlikda o'lchanadi - 0,30 qiymati, masalan, avtomobil o'tadigan havoning 30 foizi uning tezligiga tezlashadi. Old maydonga kelsak, uni o'qish ancha sodda tartibni talab qiladi - buning uchun lazer yordamida avtomobilning tashqi konturlari old tomondan ko'rib chiqiladi va yopiq maydon kvadrat metrda hisoblanadi. Keyinchalik kvadrat metrda avtomobilning umumiy havo qarshiligini olish uchun u oqim koeffitsientiga ko'paytiriladi.
Aerodinamik tavsifimizning tarixiy konturiga qaytsak, biz 1996 yilda standartlashtirilgan yoqilg'i sarfini o'lchash tsiklining (NEFZ) yaratilishi aslida avtomobillarning aerodinamik evolyutsiyasida salbiy rol o'ynaganligini aniqlaymiz (bu 1980-yillarda sezilarli darajada rivojlangan). ) chunki aerodinamik omil yuqori tezlikda harakatlanishning qisqa davri tufayli kam ta'sir qiladi. Vaqt o'tishi bilan oqim koeffitsienti kamayib borayotgan bo'lsa-da, har bir sinfdagi transport vositalarining hajmini oshirish frontal maydonning oshishiga va shuning uchun havo qarshiligining oshishiga olib keladi. VW Golf, Opel Astra va BMW 7 Series kabi avtomobillar 1990-yillardagi avvalgilariga qaraganda yuqori havo qarshiligiga ega edi. Ushbu tendentsiya katta frontal maydoni va yomonlashib borayotgan transport vositalariga ega bo'lgan ta'sirchan SUV modellari kogortasi bilan ta'minlangan. Ushbu turdagi avtomobillar asosan juda katta og'irligi uchun tanqid qilingan, ammo amalda bu omil tezlik ortishi bilan kamroq nisbiy ahamiyatga ega bo'ladi - shahar tashqarisida taxminan 90 km / soat tezlikda harakatlanayotganda, havo qarshiligining nisbati 50 foizga yaqin, avtomagistral tezligida u avtomobil duch keladigan umumiy tortishishning 80 foizigacha oshadi.
Aerodinamik naycha
Avtoulovning ishlashida havo qarshiligining rolining yana bir misoli odatdagi Smart city modeli. Ikki kishilik mashina shahar ko'chalarida chaqqon va chaqqon bo'lishi mumkin, ammo qisqa va mutanosib tanasi aerodinamik nuqtai nazardan juda samarasiz. Yengil vazn fonida havoga chidamlilik tobora muhim elementga aylanib bormoqda va Smart bilan u 50 km / soat tezlikda kuchli ta'sir o'tkaza boshlaganligi ajablanarli emas, chunki u engil dizayniga qaramay, arzon narxlardagi kutilgan natijalarga erishmagan.
Smartning kamchiliklariga qaramay, bosh kompaniya Mercedesning aerodinamikaga bo'lgan yondashuvi samarali shakllarni yaratish jarayoniga metodik, izchil va faol yondashuvni ko'rsatadi. Aytish mumkinki, shamol tunnellariga yo'naltirilgan sarmoya va bu boradagi mashaqqatli mehnat samarasi ayniqsa ushbu korxonada yaqqol ko'zga tashlanadi. Ushbu jarayonning ta'sirining yorqin misoli, hozirgi S-Class (Cx 0,24) Golf VII (0,28) dan kamroq shamolga chidamliligiga ega. Ko'proq ichki makonni topish jarayonida ixcham modelning shakli ancha katta frontal maydonga ega bo'ldi va oqim koeffitsienti qisqaroq bo'lganligi sababli S-sinfiga qaraganda yomonroq, bu uzoq tekislangan sirtlarga imkon bermaydi. va asosan orqaga keskin o'tish tufayli, vortekslarning shakllanishiga yordam beradi. VW yangi sakkizinchi avlod Golfning havoga chidamliligi sezilarli darajada pastroq va soddalashtirilgan shaklga ega bo'lishini qat'iy aytdi, ammo yangi dizayn va sinov imkoniyatlariga qaramay, bu avtomobil uchun juda qiyin bo'ldi. ushbu format bilan. Biroq, 0,275 koeffitsienti bilan bu hozirgacha ishlab chiqarilgan eng aerodinamik Golf. Yoqilg'i iste'moli koeffitsienti ichki yonuv dvigateliga ega bo'lgan avtomobil uchun 0,22 ni tashkil etgan eng past qayd etilgan yonilg'i sarfi Mercedes CLA 180 BlueEfficiency'dir.
Elektr transport vositalarining afzalligi
Aerodinamik shakldagi vaznga nisbatan muhimligining yana bir misoli zamonaviy gibrid modellar va hatto undan ham ko'proq elektr transport vositalaridir. Masalan, Prius modelida yuqori aerodinamik shaklga ehtiyoj, tezlik oshgani sayin, gibrid quvvat agregati samaradorligi pasayishi bilan ham belgilanadi. Elektr transport vositalarida, elektr rejimida ko'tarilgan kilometr bilan bog'liq har qanday narsa juda muhimdir. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, 100 kg vazn yo'qotish avtomobilning yurish masofasini atigi bir necha kilometrga ko'paytiradi, ammo boshqa tomondan, elektromobil uchun aerodinamikaning ahamiyati katta. Birinchidan, ushbu transport vositalarining katta massasi ularga tiklanish natijasida sarflangan energiyaning bir qismini qaytarib olishga imkon beradi, ikkinchidan, elektr motorining yuqori momenti ishga tushirish vaqtida og'irlik ta'sirini qoplashga imkon beradi va uning samaradorligi yuqori tezlikda va yuqori tezlikda pasayadi. Bundan tashqari, quvvat elektroniği va elektr dvigateli kamroq sovutadigan havoni talab qiladi, bu esa avtomobilning old qismida kichikroq ochilishga imkon beradi, bu biz ta'kidlaganimizdek, tana oqimining pasayishining asosiy sababi hisoblanadi. Zamonaviy plaginli gibrid modellarda aerodinamik jihatdan samaraliroq shakllarni yaratish uchun dizaynerlarni rag'batlantirishning yana bir elementi - bu faqat elektr energiyasini tezlashtirmaydigan harakatlanish rejimi. yelkanli sport. Ushbu atama ishlatilgan va shamol qayiqni harakatga keltirishi kerak bo'lgan yelkanli qayiqlardan farqli o'laroq, avtoulovlarda, agar havo kam qarshilik ko'rsatsa, elektr energiyasi bilan harakatlanadigan yurish kuchayadi. Aerodinamik jihatdan optimallashtirilgan shaklni yaratish yoqilg'i sarfini kamaytirishning eng samarali usuli hisoblanadi.
Ba'zi taniqli avtomobillarning iste'mol koeffitsientlari:
Mercedes Simplex
Ishlab chiqarish 1904, Cx = 1,05
Rumbler vagon
Ishlab chiqarish 1921, Cx = 0,28
Ford modeli T.
Ishlab chiqarish 1927, Cx = 0,70
Kama eksperimental modeli
1938 yilda ishlab chiqarilgan, Cx = 0,36.
Mercedes rekord mashinasi
Ishlab chiqarish 1938, Cx = 0,12
VW avtobusi
Ishlab chiqarish 1950, Cx = 0,44
Volkswagen "Toshbaqa"
Ishlab chiqarish 1951, Cx = 0,40
Panxard Dina
1954 yilda ishlab chiqarilgan, Cx = 0,26.
Porsche 356 A
1957 yilda ishlab chiqarilgan, Cx = 0,36.
MG EX 181
1957 yil ishlab chiqarish, Cx = 0,15
Citroen DS 19
Ishlab chiqarish 1963, Cx = 0,33
NSU Sport shahzodasi
Ishlab chiqarish 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
Ishlab chiqarish 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 ko'chmas mulk
Ishlab chiqarish 1975, Cx = 0,47
Audi 100
Ishlab chiqarish 1983, Cx = 0,31
Mercedes W 124
Ishlab chiqarish 1985, Cx = 0,29
Lamborghini Countach
Ishlab chiqarish 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1
Ishlab chiqarish 1997, Cx = 0,29
