Аэродинамикийн гарын авлага

Тээврийн хэрэгслийн агаарын эсэргүүцэлд нөлөөлдөг хамгийн чухал хүчин зүйлүүд

Агаарын эсэргүүцэл бага байх нь түлшний зарцуулалтыг бууруулахад тусалдаг. Гэсэн хэдий ч, энэ талаар хөгжүүлэх асар том боломж байна. Мэдээжийн хэрэг аэродинамикийн мэргэжилтнүүд дизайнеруудын санал бодлыг хүлээн зөвшөөрч байгаа бол.

"Мотоцикл хийх боломжгүй хүмүүст зориулсан аэродинамик." Эдгээр үгийг жараад оны үед Энцо Феррари хэлсэн бөгөөд тухайн үеийн олон дизайнерууд машины энэхүү технологийн тал руу хэрхэн хандаж байгааг тодорхой харуулж байна. Гэсэн хэдий ч аравхан жилийн дараа л газрын тосны анхны хямрал болж, тэдний бүх үнэ цэнийн системийг үндсээр нь өөрчилсөн юм. Машины хөдөлгөөний явцад үүсэх эсэргүүцлийн бүх хүч, ялангуяа агаарын давхаргуудаар дамжин өнгөрөх үед үүсдэг бүх хүчийг хөдөлгүүрийн зарцуулалт, түлшний хэмжээнээс үл хамааран хөдөлгүүрийн нүүлгэн шилжүүлэлт, хүчийг нэмэгдүүлэх гэх мэт өргөн цар хүрээтэй техникийн шийдлүүд даван туулж байсан цаг үеүүд арилж, инженерүүд харж эхлэв. зорилгодоо хүрэх илүү үр дүнтэй арга замууд.

Одоогийн байдлаар аэродинамикийн технологийн хүчин зүйлийг мартах тоосны зузаан давхарга бүрхэж байгаа боловч дизайнеруудын хувьд энэ нь тийм ч шинэ мэдээ биш юм. Технологийн түүхээс харахад 77-аад оны үед ч Германы Эдмунд Румплер, Унгарын Пол Жарай (билэг тэмдэг Татра ТХНУМХ-ийг бүтээсэн) зэрэг дэвшилтэт, шинэ бүтээлч сэтгэлгээ нь хялбаршуулсан гадаргууг бий болгож, автомашины кузов зохион бүтээхэд аэродинамик хандлагын үндэс суурийг тавьсан юм. Тэдний араас Барод Рейнхард фон Кёних-Факсенфельд, Вунибальд Кам зэрэг аэродинамикийн мэргэжилтнүүдийн хоёр дахь давалгаа гарч XNUMX-ууд дээр өөрсдийн санаа бодлыг боловсруулсан.

Хурд нэмэгдэхийн хэрээр агаарын эсэргүүцэл нь машин жолоодоход чухал хүчин зүйл болдог нь хэнд ч ойлгомжтой. Аэродинамикаар оновчтой хэлбэрийг бий болгох нь энэ хязгаарыг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд урсгалын хүчин зүйл гэж нэрлэгддэг Cx-ээр илэрхийлэгддэг, учир нь 1,05-ийн утга нь агаарын урсгалд перпендикуляр урвуу хэлбэртэй шоо хэлбэртэй байдаг (хэрэв тэнхлэгийнхээ дагуу 45 градус эргүүлбэл, урсгалын дээд хэсэг ирмэг нь 0,80 хүртэл буурдаг). Гэсэн хэдий ч энэ коэффициент нь агаарын эсэргүүцлийн тэгшитгэлийн зөвхөн нэг хэсэг юм - та машины урд талын талбайн хэмжээг (A) чухал элемент болгон нэмэх хэрэгтэй. Аэродинамикуудын эхний даалгавар бол цэвэр, аэродинамикийн хувьд үр ашигтай гадаргууг бий болгох явдал юм (түүний хүчин зүйлүүд нь бидний харж байгаагаар машинд маш их байдаг) бөгөөд энэ нь эцэстээ урсгалын коэффициентийг бууруулахад хүргэдэг. Сүүлд нь хэмжилт хийхэд салхин туннель шаардлагатай бөгөөд энэ нь үнэтэй бөгөөд маш нарийн төвөгтэй бүтэц юм - үүний нэг жишээ бол 2009 онд ашиглалтад орсон хонгил юм. Компанид 170 сая еврогийн хохирол учруулсан BMW . Үүний хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь тусдаа трансформаторын дэд станц шаарддаг асар их цахилгаан зарцуулдаг аварга сэнс биш, харин агаарын тийрэлтэт машинд үзүүлэх бүх хүч, моментийг хэмждэг нарийвчлалтай булны тавиур юм. Түүний даалгавар бол машины агаарын урсгалтай харилцан үйлчлэлийг бүхэлд нь үнэлж, нарийн ширийн зүйлийг нарийвчлан судалж, зөвхөн агаарын урсгалд үр дүнтэй төдийгүй дизайнеруудын хүсэлд нийцүүлэн өөрчлөхөд мэргэжилтнүүдэд туслах явдал юм. . Үндсэндээ машинд тулгардаг гол чирэх бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь урд талын агаар шахагдаж, шилжиж байх үед, хамгийн чухал нь ард талын хүчтэй үймээн самуунаас үүсдэг. Машиныг татах хандлагатай нам даралтын бүс байдаг бөгөөд энэ нь эргээд хүчтэй эргүүлэгтэй холилддог бөгөөд аэродинамикчид үүнийг "үхсэн өдөөлт" гэж нэрлэдэг. Логик шалтгааны улмаас станцын вагоны загваруудын дараа вакуум түвшин өндөр байдаг бөгөөд үүний үр дүнд хэрэглээний коэффициент мууддаг.

Аэродинамикийн татах хүчин зүйлүүд

Сүүлийнх нь зөвхөн машины ерөнхий хэлбэр гэх мэт хүчин зүйлээс гадна тодорхой эд анги, гадаргуугаас хамаарна. Практикт орчин үеийн автомашины ерөнхий хэлбэр, харьцаа нь нийт агаарын эсэргүүцлийн 40 хувийг эзэлдэг бөгөөд дөрөвний нэг нь объектын гадаргуугийн бүтэц, толь, гэрэл, улсын дугаар, антен зэрэг шинж чанараар тодорхойлогддог. Агаарын эсэргүүцлийн 10% нь агааржуулалтын нүхээр дамжин тоормос, хөдөлгүүр, дамжуулалт руу урсдагтай холбоотой. 20% нь янз бүрийн шал, түдгэлзүүлэлтийн дизайн дахь эргэлтийн үр дүн, өөрөөр хэлбэл машины доор тохиолддог бүх зүйл юм. Хамгийн сонирхолтой нь агаарын эсэргүүцлийн 30% нь дугуй, далавчны эргэн тойронд үүссэн эргүүлэгтэй холбоотой юм. Энэ үзэгдлийн бодит жишээ нь үүнийг тодорхой харуулж байна - дугуйг салгаж, хаалтны нүхийг хаахад нэг тээврийн хэрэгсэлд 0,28-аас 0,18 хүртэл буурдаг. Хондагийн анхны Insight болон GM EV1 цахилгаан машин зэрэг гайхалтай бага гүйлттэй бүх машинууд арын хаалтуудыг нуусан байдаг нь санамсаргүй хэрэг биш юм. Нийт аэродинамик хэлбэр, хаалттай урд хэсэг нь цахилгаан мотор нь маш их хөргөх агаар шаарддаггүй тул GM дизайнеруудад ердөө 1 урсгалын коэффициент бүхий EV0,195 загварыг боловсруулах боломжийг олгосон. Tesla Model 3 нь Cx 0,21 байна. Дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгслийн дугуйны эргэлтийг багасгахын тулд гэж нэрлэгддэг. Урд бампер дахь нүхнээс чиглэсэн нимгэн босоо агаарын урсгал хэлбэрээр "агаарын хөшиг" дугуйг тойруулан үлээж, эргэлтийг тогтворжуулж, хөдөлгүүрт орох урсгалыг аэродинамик хаалтаар хязгаарлаж, ёроолыг бүрэн хаадаг.

Галзуу тавиураар хэмжсэн хүчний утга бага байх тусам Cx бага байна. Энэ нь ихэвчлэн 140 км/цагийн хурдаар хэмжигддэг бөгөөд жишээлбэл, 0,30 гэсэн утга нь машин дамжин өнгөрөх агаарын 30 хувь нь хурдаа нэмэгдүүлсэн гэсэн үг юм. Урд талын хувьд түүний уншилт нь илүү хялбар процедурыг шаарддаг - үүний тулд машины гадна талын контурыг урд талаас нь харахад лазераар дүрсэлж, хаалттай талбайг квадрат метрээр тооцдог. Дараа нь машины нийт агаарын эсэргүүцлийг квадрат метрээр авахын тулд урсгалын коэффициентоор үржүүлнэ.

Манай аэродинамикийн түүхийн тойм руу буцаж ирэхэд бид 1996 онд түлшний зарцуулалтын хэмжилтийн стандартчилсан циклийг (NEFZ) бий болгосон нь үнэндээ автомашины аэродинамик хувьсалд сөрөг үүрэг гүйцэтгэсэн болохыг олж мэдсэн (энэ нь 7-д ихээхэн ахисан). ) учир нь аэродинамик хүчин зүйл нь өндөр хурдтай хөдөлгөөний богино хугацааны улмаас бага нөлөө үзүүлдэг. Жилийн туршид хэрэглээний коэффициент буурч байгаа хэдий ч анги тус бүрийн тээврийн хэрэгслийн хэмжээ нэмэгдэж байгаа нь урд талын талбайн хэмжээ нэмэгдэж, улмаар агаарын эсэргүүцэл нэмэгдэхэд хүргэдэг. VW Golf, Opel The Astra, BMW 90 Series зэрэг машинууд 90-ээд оны өмнөх үеийнхээс өндөр агаарын эсэргүүцэлтэй байсан. Энэ чиг хандлагыг урд талын том талбайтай, улам муудаж байгаа загварлаг SUV загварууд дэмжиж байна. Энэ төрлийн тээврийн хэрэгслийг ихэвчлэн өндөр жинтэй гэж шүүмжилдэг боловч бодит байдал дээр хурд нэмэгдэх тусам энэ хүчин зүйл харьцангуй бага болдог - хотын гадна талд 50 км / цаг хурдтай явахад агаарын эсэргүүцлийн эзлэх хувь ойролцоогоор байдаг. 80 хувь, хурдны замын хурд нь машинд тулгардаг нийт эсэргүүцлийн XNUMX хувь хүртэл нэмэгддэг.

Аэродинамик хоолой

Тээврийн хэрэгслийн гүйцэтгэлд агаарын эсэргүүцлийн үүрэг гүйцэтгэх өөр нэг жишээ бол Ухаалаг хотын ердийн загвар юм. Хотын гудамжинд хоёр хүний ​​суудалтай машин нь хөдөлгөөнтэй, дэгжин байж болох ч богино, пропорциональ их бие нь аэродинамик талаасаа өндөр үр ашиггүй юм. Бага жинтэй нөхцөлд агаарын эсэргүүцэл нь улам бүр чухал элемент болж, Smart-ийн тусламжтайгаар 50 км/цагийн хурдад хүчтэй нөлөө үзүүлж эхэлдэг.Хэдийгээр хөнгөн жинтэй байсан ч хүлээлтийг хангаж чадаагүй нь гайхах зүйл биш юм. харьцангуй бага өртөгтэй.

Гэсэн хэдий ч Смарт-ын дутагдалтай талуудыг үл харгалзан толгой компани Мерседесийн аэродинамикийн хандлага нь гайхалтай хэлбэрийг бий болгох үйл явцад аргачлалтай, тууштай, идэвхтэй хандлагын жишээ юм. Салхины нүхэн гарцын хөрөнгө оруулалт, энэ чиглэлээр хийсэн шаргуу хөдөлмөрийн үр дүн энэ компанид онцгой ажиглагдаж байна гэж маргаж болно. Энэ үйл явцын үр нөлөөний онцгой тод жишээ бол одоогийн S-Class (Cx 0,24) нь Golf VII (0,28) -аас бага агаарын эсэргүүцэлтэй байдаг. Илүү их дотоод орон зайг эрэлхийлэхдээ авсаархан загварын хэлбэр нь нэлээд том урд талын талбайг олж авсан бөгөөд урсгалын коэффициент нь S ангиллынхаас муу, урт нь богино, гадаргуу нь жигдрэх боломжийг олгодоггүй. илүү. - аль хэдийн ар талаас огцом шилжилтийн улмаас эргүүлэг үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Гэсэн хэдий ч VW дараагийн үеийн гольфын агаарын эсэргүүцэл мэдэгдэхүйц бага байх бөгөөд үүнийг бууруулж, оновчтой болгоно гэдэгт итгэлтэй байна. Нэг ICE автомашинд 0,22 түлш зарцуулдаг хамгийн бага үзүүлэлт бол Mercedes CLA 180 BlueEfficiency юм.

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн давуу тал

Жингийн дэвсгэр дээр аэродинамик хэлбэрийн ач холбогдлын бас нэг жишээ бол орчин үеийн эрлийз загварууд, тэр ч байтугай цахилгаан машинууд юм. Жишээлбэл, Приус машины хувьд өндөр аэродинамик хийцтэй байх хэрэгцээ нь хурд нэмэгдэхийн хэрээр эрлийз хөдөлгүүрийн бүтээмж эрс буурч байгаатай холбоотой юм. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хувьд цахилгаан горимд миль нэмэгдсэнтэй холбоотой бүх зүйл маш чухал юм. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар жинг 100 кг-аар бууруулснаар автомашины миль хэдхэн километрээр нэмэгдэх боловч нөгөө талаас цахилгаан автомашины хувьд аэродинамик хамгийн чухал ач холбогдолтой юм.

Нэгдүгээрт, эдгээр тээврийн хэрэгслийн өндөр масс нь нөхөн сэргээхэд зарцуулсан энергийн зарим хэсгийг сэргээх боломжийг олгодог, хоёрдугаарт, цахилгаан моторын өндөр эргэлт нь ачааллын үед жингийн нөлөөллийг нөхөх боломжийг олгодог бөгөөд үр ашиг нь буурдаг. өндөр хурдтай, өндөр хурдтай. Нэмж дурдахад цахилгаан электроник болон цахилгаан мотор нь хөргөх агаар бага шаарддаг бөгөөд энэ нь машины урд хэсэгт жижиг нүх гаргах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бидний өмнө дурдсанчлан биеийн эргэн тойрон дахь урсгал муудах гол шалтгаан болж байна. Загвар зохион бүтээгчдийн одоогийн залгууртай эрлийз загварт аэродинамикийн хувьд илүү үр ашигтай хэлбэрийг бий болгох сэдэлийн өөр нэг элемент бол зөвхөн цахилгаан хөдөлгүүрийн тусламжтайгаар хурдатгалгүйгээр хөдөлгөөний горим юм. усан онгоц. Дарвуулт завинаас ялгаатай нь энэ нэр томъёо нь хаанаас гаралтай, салхи нь завийг хөдөлгөх ёстой бөгөөд хэрэв машины агаарын эсэргүүцэл бага байвал цахилгаан машинууд миль нэмэгдэх болно. Аэродинамикаар оновчтой хэлбэрийг бий болгох нь түлшний зарцуулалтыг бууруулах хамгийн хэмнэлттэй арга юм.

Текст: Жорж Колев

Зарим алдартай автомашины хэрэглээний коэффициент:

Мерседес симплекс

1904 оны үйлдвэрлэл, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,28

Форд загвар Т.

1927 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,70

Туршилтын загвар Кам

1938 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,36

Mercedes бичлэгийн машин

1938 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,12

VW автобус

1950 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,44

VW "яст мэлхий"

1951 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,40

Панхард Дин

1954 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,26

Porsche 356

1957 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,36

MG EX 181

1957 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,15

Citroen DS 19

1963 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,33

NSU Sport Prince

1966 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,29

Volvo 245 ван

1975 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,47

Ауди 100

1983 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,29