Handbook sa Aerodynamics

Ang labing hinungdanon nga mga hinungdan nga nakaapekto sa resistensya sa hangin sa awto

Ang low resistensya sa hangin makatabang aron maminusan ang pagkonsumo sa gasolina. Bisan pa, bahin niini, adunay daghang lugar alang sa pag-uswag. Kung, siyempre, ang mga eksperto sa aerodynamics mouyon sa opinyon sa mga tigdesinyo.

"Mga Aerodynamics alang sa Mga Dili Makagmotorsiklo." Ang kini nga mga pulong gisulti ni Enzo Ferrari kaniadtong mga saysinta ug klaro nga gipakita ang pamatasan sa daghang mga taglaraw sa panahon ngadto sa kini nga teknolohikal nga bahin sa awto. Bisan pa, napulo ka tuig pa lamang ang milabay nga ang unang krisis sa petrolyo nahitabo, nga sa paninugdan gibag-o ang ilang tibuuk nga sistema sa kantidad. Mga oras kung kanus-a ang tanan nga pwersa sa resistensya sa panahon sa paglihok sa awto, ug labi na ang mga mobangon kung moagi kini sa mga layer sa hangin, malampuson sa daghang solusyon nga teknikal, sama sa pagdugang sa pagbalhin ug gahum sa mga makina, dili igsapayan ang kantidad sa gasolina nga nahurot, nawala sila, ug nagsugod ang pagtan-aw sa mga engineer. labi ka epektibo nga mga paagi aron makab-ot ang imong mga katuyoan.

Sa pagkakaron, ang teknolohikal nga hinungdan sa aerodynamics natabunan sa usa ka baga nga sapaw sa abug sa kalimot, apan alang sa mga tigdesinyo dili kini balita. Gipakita sa kaagi sa teknolohiya nga bisan kaniadtong 77, ang mga abante ug maimbento nga kaisipan, sama sa German nga si Edmund Rumpler ug ang Hungarian nga si Paul Jarai (nga naghimo sa iconic nga Tatra TXNUMX), naghimo’g streamline surfaces ug nagpahimutang sa pundasyon alang sa usa ka aerodynamic nga pamaagi sa disenyo sa lawas sa awto. Gisundan sila sa ikaduhang balud sa mga espesyalista sa aerodynamics sama nila Baron Reinhard von Könich-Faxenfeld ug Wunibald Kam, nga naghimo sa ilang mga ideya sa XNUMXs.

Kini mao ang tin-aw sa tanan nga uban sa pagdugang sa speed moabut sa usa ka limitasyon, sa ibabaw sa hangin resistensya nahimong usa ka kritikal nga butang alang sa pagmaneho sa usa ka sakyanan. Ang paghimo sa aerodynamically optimized nga mga porma mahimong makaduso niini nga limitasyon ug gipahayag sa gitawag nga flow factor Cx, tungod kay ang usa ka kantidad nga 1,05 adunay usa ka cube nga balit-ad nga tul-id sa airflow (kung kini gipatuyok sa 45 degrees subay sa axis niini, aron ang upstream ngilit mikunhod ngadto sa 0,80). Bisan pa, kini nga coefficient usa ra ka bahin sa equation sa pagsukol sa hangin - kinahanglan nimong idugang ang gidak-on sa frontal area sa awto (A) ingon usa ka hinungdanon nga elemento. Ang una sa mga buluhaton sa mga aerodynamicist mao ang paghimo og limpyo, aerodynamically episyente nga mga ibabaw (mga hinungdan nga, ingon sa atong makita, daghan sa usa ka sakyanan), nga sa katapusan mosangpot sa usa ka ubos nga flow coefficient. Ang pagsukod sa naulahi nanginahanglan usa ka tunel sa hangin, nga usa ka mahal ug labi ka komplikado nga istruktura - usa ka pananglitan niini mao ang tunel nga gisugo kaniadtong 2009. BMW, nga nagkantidad sa kompanya og 170 milyon nga euro. Ang labing hinungdanon nga sangkap niini dili usa ka higante nga fan, nga nag-ut-ot sa daghang elektrisidad nga nanginahanglan usa ka lahi nga substation sa transformer, apan usa ka tukma nga roller stand nga nagsukod sa tanan nga mga pwersa ug mga gutlo nga gigamit sa usa ka jet sa hangin sa usa ka awto. Ang iyang tahas mao ang pagtimbang-timbang sa tibuok nga interaksyon sa sakyanan sa agos sa hangin ug pagtabang sa mga espesyalista nga tun-an ang matag detalye ug usbon kini aron kini dili lamang epektibo sa pag-agos sa hangin, kondili sumala usab sa mga gusto sa mga tigdesinyo. . Sa panguna, ang mga nag-unang sangkap sa pag-drag nga nasugatan sa usa ka awto naggikan kung ang hangin sa atubangan niini nag-compress ug nagbalhin, ug - labi ka hinungdanon - gikan sa grabe nga kagubot sa luyo niini sa luyo. Adunay usa ka ubos nga pressure zone nga lagmit sa pagbira sa sakyanan, nga sa baylo gisagol sa usa ka kusog nga epekto sa vortex, nga gitawag usab sa mga aerodynamicist nga "patay nga kahinam". Alang sa lohikal nga mga hinungdan, adunay usa ka mas taas nga lebel sa vacuum sa likod sa mga modelo sa estasyon sa bagon, ingon usa ka sangputanan diin ang coefficient sa pagkonsumo nadaot.

Mga hinungdan sa aerodnamic drag

Ang ulahi nagdepende dili lamang sa mga hinungdan sama sa kinatibuk-ang porma sa awto, apan usab sa piho nga mga bahin ug mga nawong. Sa praktis, ang katibuk-ang porma ug proporsiyon sa modernong mga sakyanan nagkantidad ug 40 porsiyento sa katibuk-ang pagsukol sa hangin, ang ikaupat nga bahin niini gitino sa estruktura sa nawong sa butang ug mga bahin sama sa mga salamin, suga, plaka sa lisensya, ug antenna. Ang 10% sa pagsukol sa hangin tungod sa pagdagayday sa mga buho ngadto sa preno, makina ug transmission. 20% mao ang resulta sa vortex sa lain-laing salog ug suspension disenyo, nga mao, ang tanan nga mahitabo sa ilalum sa sakyanan. Ug unsa ang labing makapaikag - 30% sa pagsukol sa hangin tungod sa mga vortices nga gihimo sa palibot sa mga ligid ug mga pako. Ang usa ka praktikal nga demonstrasyon niini nga panghitabo tin-aw nga nagpakita niini - ang flow rate gikan sa 0,28 kada sakyanan mikunhod ngadto sa 0,18 sa dihang ang mga ligid gikuha ug ang mga buho sa fender sirado. Dili kini sulagma nga ang tanan nga katingad-an nga ubos nga milyahe nga mga awto - sama sa una nga Insight sa Honda ug ang GM EV1 nga awto nga de-koryenteng - adunay gitago nga mga fender sa likod. Ang kinatibuk-ang aerodynamic nga porma ug ang closed front end, tungod sa kamatuoran nga ang electric motor wala magkinahanglan og daghan nga makapabugnaw nga hangin, nagtugot sa GM nga mga tigdesinyo sa pagpalambo sa EV1 nga modelo nga adunay flow factor nga 0,195 lamang. Ang Tesla Model 3 adunay Cx 0,21. Aron makunhuran ang vorticity sa mga ligid sa mga salakyanan nga adunay internal nga pagkasunog nga mga makina, ang gitawag nga. "Mga kurtina sa hangin" sa porma sa usa ka manipis nga bertikal nga dagan sa hangin nga gitumong gikan sa pag-abli sa atubangan nga bumper, paghuyop sa palibot sa mga ligid ug pagpalig-on sa mga vortices, ang dagan sa makina limitado sa aerodynamic shutters, ug ang ubos hingpit nga sirado.

Ang pagpaubos sa mga kantidad sa mga pwersa nga gisukod sa roller stand, ang gamay nga Cx. Kini kasagarang gisukod sa gikusgon nga 140 km/h – usa ka balor nga 0,30, pananglitan, nagpasabot nga 30 porsyento sa hangin nga maagian sa sakyanan gipapaspas sa gikusgon niini. Sama sa alang sa atubangan, ang pagbasa niini nanginahanglan usa ka labi ka yano nga pamaagi - alang niini, ang gawas nga mga contours sa awto gilatid sa usa ka laser kung tan-awon gikan sa atubangan ug ang gilakip nga lugar sa square meters gikalkula. Dayon kini padaghanon sa flow factor aron makuha ang total air resistance sa sakyanan sa square meters.

Pagbalik sa makasaysayan nga outline sa among aerodynamic narrative, among nakita nga ang paghimo sa standardized fuel consumption measurement cycle (NEFZ) kaniadtong 1996 sa tinuud adunay negatibo nga papel sa aerodynamic evolution sa mga awto (nga nag-uswag sa kamahinungdanon sa 7s). ) tungod kay ang aerodynamic factor adunay gamay nga epekto tungod sa mubo nga panahon sa high-speed nga paglihok. Bisan pa sa pagkunhod sa coefficient sa pagkonsumo sa daghang mga tuig, ang pagtaas sa mga sukat sa mga salakyanan sa matag klase nagdala sa pagtaas sa frontal area ug, sa ingon, sa pagtaas sa resistensya sa hangin. Ang mga awto sama sa VW Golf, Opel The Astra ug BMW 90 Series adunay mas taas nga pagsukol sa hangin kaysa sa ilang mga gisundan sa 90s. Kini nga uso gipadali sa impresibo nga mga modelo sa SUV nga adunay dako nga lugar sa atubangan ug nagkagrabe nga pag-streamline. Kini nga matang sa sakyanan gisaway nag-una tungod sa iyang taas nga gibug-aton, apan sa praktis kini nga butang nahimong dili kaayo importante sa pagdugang sa speed - sa diha nga nagmaneho sa gawas sa siyudad sa usa ka gikusgon nga mga 50 km / h, ang proporsyon sa air resistance mao ang mahitungod sa. 80 porsyento, sa katulin sa haywey mosaka kini ngadto sa XNUMX porsyento gikan sa kinatibuk-ang pagsukol nga giatubang sa sakyanan.

Aerodynamic tube

Ang laing pananglitan sa papel sa air resistance sa performance sa sakyanan mao ang tipikal nga modelo sa Smart City. Ang duha ka lingkoranan mahimong abtik ug abtik sa mga kadalanan sa siyudad, apan ang mubo ug proporsyonal nga bodywork niini dili kaayo epektibo gikan sa aerodynamic nga panglantaw. Batok sa backdrop sa ubos nga gibug-aton, ang air resistance nahimong usa ka mas importante nga elemento, ug uban sa Smart nagsugod kini nga adunay usa ka lig-on nga epekto sa gikusgon nga 50 km / h. Dili ikatingala nga bisan pa sa gaan nga disenyo, kini wala magtuman sa mga gilauman sa medyo ubos nga gasto.

Bisan pa, bisan pa sa mga kakulian sa Smart, ang kinaiya sa kompanya sa ginikanan nga si Mercedes sa aerodynamics usa ka pananglitan sa usa ka pamaagi, makanunayon ug aktibo nga pamaagi sa proseso sa paghimo og mga katingad-an nga porma. Mahimong ipangatarungan nga ang mga sangputanan sa pagpamuhunan sa mga tunnel sa hangin ug kakugi sa kini nga lugar labi nga namatikdan sa kini nga kompanya. Usa ka talagsaon nga pananglitan sa epekto niini nga proseso mao ang kamatuoran nga ang kasamtangang S-Class (Cx 0,24) adunay gamay nga air resistance kay sa Golf VII (0,28). Sa pagpangita alang sa dugang nga luna sa sulod, ang porma sa compact nga modelo nakaangkon og usa ka dako nga frontal nga lugar, ug ang flow coefficient mas grabe pa kay sa S-class tungod sa mas mubo nga gitas-on niini, nga wala magtugot sa mga streamline nga ibabaw ug daghan. labaw pa. - tungod sa usa ka mahait nga transisyon gikan sa luyo, nga nakatampo sa pagporma sa mga vortices. Bisan pa, ang VW lig-on nga ang sunod nga henerasyon nga Golf adunay labi ka gamay nga pagsukol sa hangin ug ipaubos ug ma-streamline. Ang pinakaubos nga natala nga fuel consumption factor nga 0,22 kada ICE nga sakyanan mao ang Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.

Ang bentaha sa mga de-kuryenteng awto

Ang laing pananglitan sa kahinungdanon sa porma nga aerodynamic kontra sa background sa gibug-aton mao ang mga moderno nga mga modelo nga hybrid ug labi pa ang mga de-kuryenteng salakyanan. Sa kaso sa Prius, pananglitan, ang panginahanglan alang sa usa ka highly aerodynamic nga disenyo gidiktahan usab sa kamatuuran nga samtang nagdugang ang katulin, ang kaepektibo sa hybrid powertrain nahulog nga mahinungdanon. Sa kaso sa mga de-kuryenteng salakyanan, ang tanan nga may kalabotan sa pagdugang sa mileage sa electric mode labi ka hinungdanon. Pinauyon sa mga eksperto, ang pagpaminus sa gibug-aton sa 100 kg makadugang sa mileage sa awto sa pipila ka mga kilometro ra, apan sa pikas nga bahin, ang aerodynamics mao ang hinungdanon kaayo alang sa usa ka de-kuryenteng awto.

Una, tungod kay ang taas nga masa niini nga mga salakyanan nagtugot kanila sa pagbawi sa pipila ka mga enerhiya nga gigamit alang sa pag-ayo, ug ikaduha, tungod kay ang taas nga torque sa electric motor nagtugot kaninyo sa pagbayad alang sa epekto sa gibug-aton sa pagsugod-up, ug ang iyang efficiency mikunhod. sa high speed ug high speed. Dugang pa, ang power electronics ug ang electric motor nagkinahanglan og dili kaayo makapabugnaw nga hangin, nga nagtugot alang sa usa ka gamay nga pag-abli sa atubangan sa sakyanan, nga, ingon sa ato nang namatikdan, mao ang nag-unang hinungdan sa pagkadaut sa dagan sa palibot sa lawas. Ang laing elemento sa pagdasig sa mga tigdesinyo sa paghimo og mas aerodynamically episyente nga mga porma sa karon nga plug-in hybrid nga mga modelo mao ang paagi sa paglihok nga walay pagpatulin lamang sa tabang sa usa ka electric motor, o ang gitawag. paglawig. Dili sama sa mga sakayan nga naglayag, diin gikan ang termino ug kung diin ang hangin kinahanglan nga magpalihok sa sakayan, ang mga de-koryenteng awto mopataas sa milyahe kung ang awto adunay gamay nga resistensya sa hangin. Ang paghimo sa usa ka aerodynamically optimized nga porma mao ang labing ekonomikanhon nga paagi aron makunhuran ang konsumo sa gasolina.

Text: Georgy Kolev

Ang mga koepisyent sa konsumo sa pila ka bantog nga awto:

Mercedes Simplex

1904 nga produksyon, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921 nga produksyon, Cx = 0,28

Ang Modelong Ford T

1927 nga produksyon, Cx = 0,70

Eksperimental nga modelo nga Kam

1938 nga produksyon, Cx = 0,36

Rekord nga awto sa Mercedes

1938 nga produksyon, Cx = 0,12

VW bus

1950 nga produksyon, Cx = 0,44

VW "pawikan"

1951 nga produksyon, Cx = 0,40

Panhard Dina

1954 nga produksyon, Cx = 0,26

Porsche 356

1957 nga produksyon, Cx = 0,36

MG EX 181

1957 nga produksyon, Cx = 0,15

Citroen DS 19

1963 nga produksyon, Cx = 0,33

NSU Sport Prince

1966 nga produksyon, Cx = 0,38

Mercedes C 111

1970 nga produksyon, Cx = 0,29

Volvo 245 Van

1975 nga produksyon, Cx = 0,47

Audi 100

1983 nga produksyon, Cx = 0,31

Mercedes W 124

1985 nga produksyon, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

1997 nga produksyon, Cx = 0,29