Аеродинаміка автомобіля

Аеродинаміка автомобіля

Аеродинаміка — розділ аеромеханіки про рух газоподібних середовищ (головним чином повітря) та взаємодію між ними і твердими тілами при їхньому відносному русі.

Аеродинаміка автомобіля - це якісний показник, що характеризує ступінь опору рухомого автомобіля зустрічному повітряному потоку. Аеродинамічні властивості машини визначають максимальну швидкість її руху, витрата палива, рівень шуму в салоні і рівень діючої на неї притискної сили.

Завдання аеродинаміки автомобіля

Для чого потрібна аеродинаміка автомобілю, знають усі. Чим гнучкіший його кузов, тим менший опір руху і витрата палива. Такий автомобіль не тільки збереже ваші гроші, але і в довкілля викине менше всякої гидоти. Відповідь проста, але далеко не повна. Фахівці з аеродинаміки, доводячи кузов нової моделі, ще й:

• розраховують розподіл по осях підйомної сили, що дуже важливо з урахуванням чималих швидкостей сучасних автомобілів;
• забезпечують доступ повітря для охолодження двигуна і гальмівних механізмів;
• продумують місця забору і виходу повітря для системи вентиляції салону;
• прагнуть знизити рівень шумів у салоні;
• оптимізують форму деталей кузова для зменшення забруднення стекол, дзеркал і світлотехніки.

Причому рішення однієї задачі часто суперечить виконання іншої. Наприклад, зниження коефіцієнта лобового опору покращує обтічність, але одночасно погіршує стійкість автомобіля до поривів бічного вітру. Тому фахівці повинні шукати розумний компроміс.

Аеродинамічні сили

Описувати дію повітря на автомобіль прийнято трьома складовими, які направлені поздовжньою віссю машини (X), перпендикулярно до неї по горизонталі (Y) та вертикалі (Z). За руху особливо важливі опір повітря та піднімальна чи притискна сили. Помітна дія бічної складової може з'явитися тільки у випадку дуже несиметричного кузова, що є рідкістю, або за бокового вітру - а це доволі складно передбачити.

Головна проблема, яку вирішують за відпрацьовування аеродинаміки, - зниження лобового аеродинамічного опору. Вам напевно доводилося йти проти вітру, і ви помічали, що зі зростанням швидкості збільшується й опір повітря. Те саме відбувається і з автомобілем, причому значно відчутніше через великі розміри та швидкість. Опір повітря розраховується за формулою:

[math]F={1 \over 2}\cdot C_x \cdot \rho\ \cdot S \cdot V^2\\ \ \[/math]

Де [math]S[/math] -площа проекції автомобіля на вертикальну площину,[math]\rho\[/math] -густина повітря, [math]V[/math] -швидкість. Вона у цій формулі у квадраті - тобто коли машина розганяється з 60 до 120 км/год аеродинамічний опір зростає у чотири рази. Audi A8 за руху на максимальній швидкості в 250 км/год тільки на подолання опору повітря потрібно 191 к.с., а на 300 км/год ця машина витрачала би тільки на це 331 к.с. Коефіцієнт [math]C_x[/math] (англійською його позначають [math]C_d[/math], а німецькою - [math]C_w[/math]) визначається експериментально, і він і є головною величиною, котра описує аеродинамічну довершеність кузова. Колись його умовно прирівнювали до 1,0 для круглої пластини, однак, як виявилося на практиці, через турбулентність за пластиною насправді її Cx рівний приблизно 1,2. Найнижчий Cx у краплини - приблизно 0,05.