Hvad er bilens aerodynamik?
Indhold
Når man ser på historiske fotografier af legendariske bilmodeller, vil alle straks bemærke, at når vi kommer tættere på vores dage, bliver køretøjets krop mindre og mindre kantet.
Dette skyldes aerodynamik. Lad os overveje, hvad der er ejendommeligt ved denne effekt, hvorfor det er vigtigt at tage højde for de aerodynamiske love, og også hvilke biler der har en dårlig strømliningskoefficient, og hvilke der er gode.
Hvad er bil aerodynamik
Så mærkeligt som det måske lyder, jo hurtigere bilen bevæger sig langs vejen, jo mere vil den have tendens til at komme af jorden. Årsagen er, at luftstrømmen, som køretøjet kolliderer med, skæres i to dele af karosseriet. Den ene går mellem bunden og vejoverfladen, og den anden - over taget og går rundt om maskinens kontur.
Hvis du ser på karosseriet fra siden, vil det visuelt ligne en flyvinge. Det særlige ved dette element i flyet ligger i det faktum, at luftstrømmen over bøjningen passerer mere sti end under delens lige del. På grund af dette skabes et vakuum eller vakuum over vingen. Med stigende hastighed løfter denne kraft kroppen mere.
En lignende løfteeffekt skabes til bilen. Opstrøms strømmer omkring motorhjelmen, taget og bagagerummet, mens nedstrøms strømmer rundt om bunden. Et andet element, der skaber yderligere modstand, er kropsdelene tæt på lodret (kølergitter eller forrude).
Transporthastighed påvirker direkte løfteeffekten. Desuden skaber karosseriformen med lodrette paneler yderligere turbulens, hvilket reducerer køretøjets trækkraft. Af denne grund vedhæfter ejerne af mange klassiske biler med vinkelformer, når de indstilles, nødvendigvis en spoiler og andre elementer til kroppen, der gør det muligt at øge bilens downforce.
Hvorfor er det nødvendigt
Effektivisering tillader luft at strømme hurtigere langs kroppen uden unødvendige hvirvler. Når maskinen forhindres af den øgede luftmodstand, bruger motoren mere brændstof, som om maskinen bærer ekstra belastning. Dette påvirker ikke kun bilens økonomi, men også hvor meget skadelige stoffer der frigøres gennem udstødningsrøret til miljøet.
Ved design af biler med forbedret aerodynamik beregner ingeniører fra førende bilproducenter følgende indikatorer:
- Hvor meget luft skal der komme ind i motorrummet for at motoren skal modtage korrekt naturlig køling;
- I hvilke dele af kroppen, den friske luft vil blive ført til bilens interiør, såvel som hvor den vil blive udledt;
- Hvad kan man gøre for at gøre luften mindre støj i bilen;
- Løftekraften skal fordeles på hver aksel i overensstemmelse med køretøjets karrosseriform.
Alle disse faktorer tages i betragtning, når der udvikles nye maskinemodeller. Og hvis kropselementerne tidligere kunne ændre sig drastisk, har forskere i dag allerede udviklet de mest ideelle former, der giver en reduceret frontløftningskoefficient. Af denne grund kan mange modeller af den nyeste generation kun afvige eksternt ved mindre ændringer i diffusorernes eller vingens form sammenlignet med den forrige generation.
Ud over vejstabilitet kan aerodynamik bidrage til mindre forurening af visse kropsdele. Så i en kollision med et frontvindvind bliver lodret placerede forlygter, kofanger og forruden hurtigere snavset fra smadrede små insekter.
For at reducere den negative virkning af lift sigter bilproducenter på at reducere clearance til den maksimalt tilladte værdi. Frontaleffekten er dog ikke den eneste negative kraft, der påvirker maskinens stabilitet. Ingeniører "balancerer altid" mellem frontal og lateral strømlining. Det er umuligt at opnå den ideelle parameter i hver zone, og derfor fremstiller specialister altid et bestemt kompromis ved fremstilling af en ny type krop.
Grundlæggende aerodynamiske fakta
Hvor kommer denne modstand fra? Alt er meget simpelt. Rundt om på vores planet er der en atmosfære, der består af gasformige forbindelser. I gennemsnit er tætheden af faste lag i atmosfæren (rum fra jorden til fugleperspektiv) ca. 1,2 kg / kvadratmeter. Når et objekt er i bevægelse, kolliderer det med gasmolekyler, der udgør luften. Jo højere hastighed, jo mere kraft rammer disse elementer objektet. Af denne grund begynder rumfartøjet, når det kommer ind i jordens atmosfære, stærkt op fra friktion.
Den allerførste opgave, som udviklerne af det nye modeldesign forsøger at klare, er hvordan man reducerer træk. Denne parameter øges med 4 gange, hvis køretøjet accelererer inden for området fra 60 km / t til 120 km / t. Overvej et lille eksempel for at forstå, hvor vigtigt dette er.
Transportens vægt er 2 tusind kg. Transport accelererer til 36 km / t. Samtidig bruges kun 600 watt strøm til at overvinde denne kraft. Alt andet bruges på overclocking. Men allerede med en hastighed på 108 km / t. 16 kW effekt bruges allerede til at overvinde frontal modstand. Ved kørsel med en hastighed på 250 km / t. bilen bruger allerede op til 180 hestekræfter på trækkraft. Hvis føreren ønsker at fremskynde bilen endnu mere, op til 300 kilometer i timen, ud over kraften til at øge hastigheden, skal motoren forbruge 310 heste for at klare den frontale luftstrøm. Derfor har en sportsvogn brug for et så kraftigt drivaggregat.
For at udvikle den mest strømlinede, men samtidig ganske behagelige transport, beregner ingeniører koefficienten Cx. Denne parameter i beskrivelsen af modellen er den vigtigste med hensyn til den ideelle kropsform. En dråbe vand har den ideelle størrelse i dette område. Hun har denne koefficient på 0,04. Ingen bilproducent accepterer et sådant originalt design til sin nye bilmodel, selvom der tidligere har været muligheder i dette design.
Der er to måder at reducere vindmodstanden på:
- Skift form på kroppen, så luftstrømmen flyder så meget omkring bilen som muligt;
- Gør bilen smal.
Når maskinen bevæger sig, virker en lodret kraft på den. Det kan have en nedtrykseffekt, der har en positiv effekt på trækkraft. Hvis trykket på bilen ikke øges, vil den resulterende hvirvel sikre, at køretøjet adskilles fra jorden (hver producent forsøger at eliminere denne effekt så meget som muligt).
På den anden side, mens bilen kører, virker en tredje kraft på den - den laterale kraft. Dette område er endnu mindre kontrollerbart, da det påvirkes af mange variable værdier, såsom medvind, når man kører ligeud eller svinger. Styrken af denne faktor kan ikke forudsiges, så ingeniører risikerer det ikke og opretter sager med en bredde, der gør det muligt at foretage et bestemt kompromis i Cx-forholdet.
For at bestemme, i hvilket omfang parametrene for lodrette, frontale og laterale kræfter kan tages i betragtning, opretter førende bilproducenter specialiserede laboratorier, der udfører aerodynamiske tests. Afhængigt af materialemulighederne kan dette laboratorium omfatte en vindtunnel, hvor effektiviteten af strømlining af transport kontrolleres under en stor luftstrøm.
Ideelt set forsøger producenter af nye bilmodeller enten at bringe deres produkter til en koefficient på 0,18 (i dag er dette det ideelle) eller overstige det. Men ingen er endnu lykkedes i det andet, fordi det er umuligt at eliminere andre kræfter, der virker på maskinen.
Spænde- og løftekraft
Her er en anden nuance, der påvirker transporthåndteringen. I nogle tilfælde kan træk ikke minimeres. Et eksempel på dette er F1-bilerne. Selvom deres krop er perfekt strømlinet, er hjulene åbne. Denne zone udgør de fleste problemer for producenterne. Til sådan transport er Cx i området fra 1,0 til 0,75.
Hvis den bageste vortex ikke kan elimineres i dette tilfælde, kan strømmen bruges til at øge trækkraften med sporet. For at gøre dette installeres yderligere dele på kroppen, der skaber downforce. For eksempel er den forreste kofanger udstyret med en spoiler, der forhindrer den i at løfte fra jorden, hvilket er yderst vigtigt for en sportsvogn. En lignende vinge er fastgjort bag på bilen.
Den forreste fløj dirigerer ikke strømmen under bilen, men til den øverste del af kroppen. På grund af dette er køretøjets næse altid rettet mod vejen. Et vakuum dannes nedenfra, og bilen ser ud til at holde fast på sporet. Den bageste spoiler forhindrer dannelsen af en hvirvel bag bilen - delen bryder strømmen, før den begynder at blive suget ind i vakuumzonen bag køretøjet.
Små elementer påvirker også reduktionen af træk. For eksempel dækker kanten af emhætten på næsten alle moderne biler viskerbladene. Da bilens forreste mest af alt møder modkørende trafik, er der også opmærksomhed på så små elementer som luftindtagsdeflektorer.
Når du installerer sportskarosserier, skal du tage højde for, at ekstra downforce gør bilen mere selvsikker på vejen, men samtidig øger retningsstrømmen træk. På grund af dette vil spidshastigheden for en sådan transport være lavere end uden aerodynamiske elementer. En anden negativ effekt er, at bilen bliver mere grådig. Det er sandt, at effekten af sportskropssættet kan mærkes med hastigheder på 120 kilometer i timen, så i de fleste situationer på offentlige veje er sådanne detaljer.
Modeller med dårlig aerodynamisk træk:
Modeller med god aerodynamisk træk:
Derudover kan du se en kort video om bilens aerodynamik:
2 комментария
Bogdan
Hej. Et uvidende spørgsmål.
Hvis en bil kørte med 100 km/t ved 2000 o/min, og den samme bil kørte med 200 km/t ved 2000 o/min, ville forbruget så være anderledes? Hvad hvis det er anderledes? Høj værdi?
Eller hvad er bilens forbrug? Ved motorhastighed eller omdrejningstal?
tak
Tore
En fordobling af en bils hastighed fordobler rullemodstanden og firdobler luftmodstanden, så der skal mere energi til. Det betyder, at du skal forbrænde mere brændstof, selvom omdrejningstallet er konstant, så du trykker på speederen, og manifoldtrykket stiger, og der kommer en større luftmasse ind i hver cylinder. Det betyder, at din motor indsprøjter mere brændstof, så ja, selvom dit omdrejningstal forbliver det samme, vil du bruge omkring 4.25 gange mere brændstof pr. km.