Шуугиантай урсгал
Агуулга
Орчин үеийн технологи нь автомашины аэродинамикыг хэрхэн өөрчилж байна
Агаарын эсэргүүцэл бага байх нь түлшний зарцуулалтыг бууруулахад тусалдаг. Гэхдээ энэ талаар хөгжлийн асар их боломжууд байна. Мэдээжийн хэрэг аэродинамикийн мэргэжилтнүүд дизайнеруудын санал бодолтой санал нийлж байгаа нь мэдээжийн хэрэг.
"Мотоцикл хийх боломжгүй хүмүүст зориулсан аэродинамик." Эдгээр үгийг 60-аад онд 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 газрын тосны анхны хямрал гарч, тэдний үнэт зүйлсийн тогтолцоо бүхэлдээ эрс өөрчлөгдсөн юм. Машины хөдөлгөөн дэх бүх эсэргүүцлийн хүч, ялангуяа агаарын давхаргуудаар дамжин өнгөрөх үед үүсдэг бүх хүчийг зарцуулсан түлшний хэмжээнээс үл хамааран хөдөлгүүрийн шилжилт, хүчийг нэмэгдүүлэх гэх мэт өргөн цар хүрээтэй техникийн шийдлүүд даван туулдаг. зорилгодоо хүрэх илүү үр дүнтэй арга замыг эрэлхийлэх.
Одоогийн байдлаар аэродинамикийн технологийн хүчин зүйлийг мартах тоосны зузаан давхарга бүрхэж байгаа боловч дизайнеруудын хувьд энэ нь цоо шинэ зүйл биш юм. Технологийн түүхээс харахад хориод онд ч гэсэн Германы Эдмунд Румплер, Унгар Паул Жарай (Татра Т77-ийн шүтлэгийг бий болгосон) зэрэг дэвшилтэт, шинэ бүтээлч тархи нь хялбаршуулсан гадаргууг хэлбэржүүлж, автомашины кузов зохион бүтээхэд аэродинамик хандлагын үндэс суурийг тавьсан юм. Тэдний араас 1930-аад онд өөрсдийн санаагаа боловсруулсан Барон Рейнхард фон Кёних-Факсенфельд, Вунибальд Кам зэрэг аэродинамикийн мэргэжилтнүүдийн хоёр дахь давалгаа гарч ирэв.
Хурд нэмэгдэхийн хэрээр агаарын эсэргүүцэл нь машин жолоодоход чухал хүчин зүйл болдог хязгаар бий болох нь хэнд ч ойлгомжтой. Аэродинамикаар оновчтой хэлбэрийг бий болгох нь энэ хязгаарыг мэдэгдэхүйц дээшлүүлж, урсгалын коэффициент гэж нэрлэгддэг Cx-ээр илэрхийлэгдэнэ, учир нь 1,05-ийн утга нь агаарын урсгалд перпендикуляр урвуу хэлбэртэй шоо хэлбэртэй байдаг (хэрэв тэнхлэгийн дагуу 45 градус эргүүлбэл). түүний дээд талын ирмэг нь 0,80 хүртэл буурсан). Гэсэн хэдий ч энэ коэффициент нь агаарын эсэргүүцлийн тэгшитгэлийн зөвхөн нэг хэсэг юм - машины урд талын талбайн хэмжээг (A) зайлшгүй шаардлагатай элемент болгон нэмэх шаардлагатай. Аэродинамикуудын эхний ажил бол цэвэр, аэродинамикийн хувьд үр ашигтай гадаргууг бий болгох явдал юм (бидний харж байгаагаар машинд олон хүчин зүйл байдаг) бөгөөд энэ нь эцсийн эцэст урсгалын коэффициент буурахад хүргэдэг. Сүүлийнхийг хэмжихийн тулд салхин туннель хэрэгтэй бөгөөд энэ нь өртөг өндөртэй, маш нарийн төвөгтэй байгууламж бөгөөд үүний нэг жишээ бол BMW-ийн 2009 онд ашиглалтад оруулсан 170 сая еврогийн туннель юм. Үүний хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь тусдаа трансформаторын станц шаарддаг асар их цахилгаан зарцуулдаг аварга сэнс биш, харин агаарын тийрэлтэт машинд үзүүлэх бүх хүч, моментыг хэмждэг нарийвчлалтай булны тавиур юм. Түүний ажил бол автомашины агаарын урсгалтай бүх харилцан үйлчлэлийг үнэлж, нарийн ширийн зүйлийг нарийвчлан судалж, зөвхөн агаарын урсгалд үр ашигтай болгох төдийгүй дизайнеруудын хүсэлд нийцүүлэн өөрчлөхөд мэргэжилтнүүдэд туслах явдал юм. . Үндсэндээ машинд тулгардаг гол чирэх бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь урд талынх нь агаар шахагдаж, шилжиж байх үед, мөн маш чухал зүйл бол ард талын хүчтэй үймээн самуунаас үүсдэг. Тэнд машиныг татах хандлагатай нам даралтын бүс үүсдэг бөгөөд энэ нь эргээд эргүүлгийн хүчтэй нөлөөлөлтэй холилддог бөгөөд аэродинамикчид үүнийг "үхсэн өдөөлт" гэж нэрлэдэг. Логик шалтгааны улмаас үл хөдлөх хөрөнгийн загваруудын ард бууруулсан даралтын түвшин өндөр байдаг бөгөөд үүний үр дүнд урсгалын 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 үүний дөрөвний нэг нь объектын гадаргуугийн бүтэц, толь, гэрэл, улсын дугаар, антен зэрэг шинж чанараар тодорхойлогддог. Агаарын эсэргүүцлийн 10% нь тоормос, хөдөлгүүр, хурдны хайрцгийг нүхээр дамжин урсдагтай холбоотой. 20% нь янз бүрийн шал, түдгэлзүүлэлтийн бүтэц дэх эргэлтийн үр дүн, өөрөөр хэлбэл машины доор тохиолддог бүх зүйл юм. Хамгийн сонирхолтой нь агаарын эсэргүүцлийн 30 хүртэлх хувь нь дугуй, далавчны эргэн тойронд үүссэн эргүүлэгтэй холбоотой юм. Энэ үзэгдлийн бодит жишээ нь үүнийг тодорхой харуулж байна - машины хэлбэрийг дуусгаснаар дугуйг салгаж, далавчны нүхийг хучих үед нэг машинд 0,28-аас хэрэглээний коэффициент 0,18 болж буурдаг. Анхны Honda Insight болон GM-ийн EV1 цахилгаан машин гэх мэт гайхалтай бага мильтэй бүх машинууд арын хаалтуудыг нуусан байдаг нь санамсаргүй хэрэг биш юм. Нийт аэродинамик хэлбэр, хаалттай урд хэсэг нь цахилгаан мотор нь их хэмжээний хөргөх агаар шаарддаггүй тул GM-ийн хөгжүүлэгчдэд ердөө 1 урсгалын коэффициент бүхий EV0,195 загварыг боловсруулах боломжийг олгосон. Tesla загвар 3 нь Cx 0,21 байна. Дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгслийн дугуйны эргэн тойрон дахь эргүүлгийг багасгахын тулд . Нимгэн босоо урсгал хэлбэрийн "агаарын хөшиг" нь урд бампер дахь нүхнээс чиглүүлж, дугуйг тойруулан үлээж, эргүүлгийг тогтворжуулдаг. Хөдөлгүүрийн урсгал нь аэродинамик хаалтаар хязгаарлагддаг бөгөөд ёроол нь бүрэн хаалттай байдаг.
Галзуу тавиураар хэмжсэн хүч бага байх тусам Cx бага байна. Стандартын дагуу үүнийг 140 км / цаг хурдтайгаар хэмждэг - жишээлбэл, 0,30-ийн утга нь автомашины дамжин өнгөрөх агаарын 30 хувь нь түүний хурдыг хурдасгадаг гэсэн үг юм. Урд талын талбайн хувьд түүний уншилт нь илүү хялбар процедурыг шаарддаг - үүний тулд лазерын тусламжтайгаар машины гадна талын контурыг урд талаас нь харж, хаалттай талбайг квадрат метрээр тооцдог. Дараа нь үүнийг урсгалын коэффициентоор үржүүлж, тээврийн хэрэгслийн нийт агаарын эсэргүүцлийг квадрат метрээр авна.
Бидний аэродинамикийн тодорхойлолтын түүхэн тойм руу буцаж ороход бид 1996 онд түлшний зарцуулалтын хэмжилтийн стандартчилсан циклийг (NEFZ) бий болгосон нь автомашины аэродинамик хувьсалд (1980-аад онд мэдэгдэхүйц ахиц дэвшил гарсан) сөрөг үүрэг гүйцэтгэсэн болохыг олж мэдсэн. ) учир нь аэродинамик хүчин зүйл нь өндөр хурдтай хөдөлгөөний богино хугацааны улмаас бага нөлөө үзүүлдэг. Хэдийгээр урсгалын коэффициент нь цаг хугацааны явцад буурч байгаа ч анги тус бүрийн тээврийн хэрэгслийн хэмжээг нэмэгдүүлэх нь урд талын талбайг нэмэгдүүлж, улмаар агаарын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг. VW Golf, Opel Astra, BMW 7 Series зэрэг автомашинууд 1990-ээд оны өмнөх үеийнхээс өндөр агаарын эсэргүүцэлтэй байсан. Энэ чиг хандлагыг урд талын том талбайтай, замын хөдөлгөөн муудаж буй гайхалтай SUV загварууд дэмжиж байна. Энэ төрлийн машиныг голчлон асар их жинтэй гэж шүүмжилдэг боловч бодит байдал дээр хурд нэмэгдэх тусам энэ хүчин зүйл харьцангуй бага ач холбогдолтой болдог - хотын гадна талд 90 км / цаг хурдтай явах үед агаарын эсэргүүцлийн хувь хэмжээ 50 орчим хувь, хурдны замын хурдтай үед энэ нь тээврийн хэрэгслийн тулгардаг нийт чирэх хүчний 80 хувь хүртэл нэмэгддэг.
Аэродинамик хоолой
Тээврийн хэрэгслийн гүйцэтгэлд агаарын эсэргүүцэл ямар их үүрэг гүйцэтгэдгийг харуулах бас нэг жишээ бол ухаалаг хотын ердийн загвар юм. Хоёр хүний суудалтай автомашин хотын гудамжинд хурдан, шаламгай байж болох ч богино, пропорциональ бие нь аэродинамикийн үүднээс туйлын үр ашиггүй байдаг. Хөнгөн жингийн эсрэг агаарын эсэргүүцэл нь улам бүр чухал элемент болж, ухаалаг болсноор 50 км / ц хурдтай хүчтэй нөлөө үзүүлж эхэлсэн бөгөөд хөнгөн хийцтэй ч хямд үнээр хүлээгдэж байснаас хоцрогдсон нь гайхмаар зүйл биш юм.
Гэсэн хэдий ч Смарт-ын дутагдалтай талуудыг үл харгалзан, толгой компани Мерседесийн аэродинамикийн арга барил нь үр дүнтэй хэлбэрийг бий болгох үйл явцад аргачлалтай, тууштай, идэвхтэй хандлагыг харуулж байна. Салхины нүхэн гарцын хөрөнгө оруулалт, энэ чиглэлээр хийсэн шаргуу хөдөлмөрийн үр дүн энэ компанид онцгой харагдаж 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 салхины эсэргүүцэл багатай байгаа явдал юм. Илүү их дотоод орон зайг хайж олох явцад авсаархан загварын хэлбэр нь нэлээд том урд талын талбайг олж авсан бөгөөд урсгалын коэффициент нь S ангиллынхаас муу, богино урттай тул гадаргуугийн урт гадаргуутай байхыг зөвшөөрдөггүй. гол төлөв ар тал руу огцом шилжиж, эргүүлэг үүсэхийг дэмждэг. VW шинэ найм дахь үеийн гольф нь агаарын эсэргүүцэл нь мэдэгдэхүйц бага, илүү намхан, илүү хялбар хэлбэртэй байх болно гэж хатуу итгэлтэй байсан ч шинэ дизайн, туршилтын боломжуудыг үл харгалзан энэ нь машины хувьд маш хэцүү байсан. энэ форматтай. Гэсэн хэдий ч 0,275 хүчин зүйлтэй энэ нь урьд өмнө хийгдсэн хамгийн аэродинамик гольф юм. Дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй автомашинд 0,22 түлш зарцуулдаг хамгийн бага үзүүлэлт бол Mercedes CLA 180 BlueEfficiency-ийнх юм.
Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн давуу тал
Аэродинамик хэлбэрийн жингийн ач холбогдлын бас нэг жишээ бол орчин үеийн эрлийз загварууд, тэр ч байтугай цахилгаан хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгсэл юм. Жишээлбэл, Приус автомашины хувьд өндөр аэродинамик хэлбэртэй байх хэрэгцээ нь хурд нэмэгдэхийн хэрээр эрлийз хөдөлгүүрийн үр ашиг буурдагтай холбоотой юм. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хувьд цахилгаан горимд миль нэмэгдсэнтэй холбоотой аливаа зүйл маш чухал юм. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар 100 кг жин хасвал машины миль хэдхэн километрээр нэмэгдэх боловч нөгөө талаас цахилгаан автомашины хувьд аэродинамик хамгийн чухал ач холбогдолтой юм. Нэгдүгээрт, эдгээр тээврийн хэрэгслийн том масс нь нөхөн сэргээхэд зарцуулсан энергийн зарим хэсгийг нөхөн сэргээх боломжийг олгодог, хоёрдугаарт, цахилгаан хөдөлгүүрийн өндөр эргэлт нь асаах явцад жингийн нөлөөг нөхөж, үр ашиг нь өндөр хурд, өндөр хурдны үед буурдаг. Нэмж дурдахад цахилгаан электроник ба цахилгаан мотор нь хөргөх агаарыг бага шаарддаг тул машины урд хэсэгт бага онгойх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бидний тэмдэглэснээр биеийн урсгалын бууралтын гол шалтгаан болж байна. Орчин үеийн залгаастай эрлийз загварт аэродинамикийн хувьд илүү үр дүнтэй хэлбэрийг бий болгох дизайнеруудыг урамшуулах өөр нэг элемент бол зөвхөн цахилгаан эрчим хүчийг зөвхөн хурдатгалгүй хөтөч горим гэж нэрлэдэг. дарвуулт. Энэ нэр томъёог ашигладаг бөгөөд салхи завийг хөдөлгөх ёстой далбаат завьнаас ялгаатай нь автомашинуудад агаарын эсэргүүцэл багатай бол цахилгаан хөдөлгүүртэй миль нэмэгдэх болно. Аэродинамикийн хувьд оновчтой хэлбэрийг бий болгох нь түлшний хэрэглээг багасгах хамгийн хэмнэлттэй арга юм.
Зарим алдартай автомашины хэрэглээний коэффициент:
Мерседес симплекс
Үйлдвэрлэл 1904, Cx = 1,05
Rumpler drop wagon
Үйлдвэрлэл 1921, Cx = 0,28
Форд загвар Т
Үйлдвэрлэл 1927, Cx = 0,70
Кама туршилтын загвар
1938 онд үйлдвэрлэгдсэн, Cx = 0,36.
Mercedes бичлэгийн машин
Үйлдвэрлэл 1938, Cx = 0,12
VW автобус
Үйлдвэрлэл 1950, Cx = 0,44
Volkswagen "Мэлхий"
Үйлдвэрлэл 1951, Cx = 0,40
Панхард Дин
1954 онд үйлдвэрлэгдсэн, Cx = 0,26.
Porsche 356 A
1957 онд үйлдвэрлэгдсэн, Cx = 0,36.
MG EX 181
1957 оны үйлдвэрлэл, Cx = 0,15
Citroen DS 19
Үйлдвэрлэл 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Prince
Үйлдвэрлэл 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
Үйлдвэрлэл 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 үл хөдлөх хөрөнгө
Үйлдвэрлэл 1975, Cx = 0,47
Audi 100
Үйлдвэрлэл 1983, Cx = 0,31
Мерседес W 124
Үйлдвэрлэл 1985, Cx = 0,29
Lamborghini Countach
Үйлдвэрлэл 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1
Үйлдвэрлэл 1997, Cx = 0,29
