Aerodynamics ya gari ni nini?

Kuangalia picha za kihistoria za modeli za hadithi za gari, mtu yeyote atagundua mara moja kwamba tunapokaribia siku zetu, mwili wa gari unazidi kuwa mdogo.

Hii ni kwa sababu ya anga. Wacha tuchunguze ni nini upendeleo wa athari hii, kwa nini ni muhimu kuzingatia sheria za aerodynamic, na vile vile ni magari yapi yana mgawo mbaya wa kuangazia, na ni zipi nzuri.

Je, ni aerodynamics ya gari

Ingawa inaweza kusikika kama ya ajabu, kasi ya gari inavyosonga barabarani, ndivyo itakavyokuwa ikiondoka ardhini. Sababu ni kwamba mtiririko wa hewa ambao gari linagongana nao hukatwa sehemu mbili na mwili wa gari. Mmoja huenda kati ya chini na uso wa barabara, na mwingine huenda juu ya paa, na huenda kuzunguka mtaro wa mashine.

Ukiangalia mwili wa gari kutoka upande, basi kuibua itafanana kwa mbali na bawa la ndege. Upekee wa kipengee hiki cha ndege ni kwamba mtiririko wa hewa juu ya bend hupita njia zaidi kuliko chini ya sehemu iliyonyooka ya sehemu hiyo. Kwa sababu ya hii, ombwe, au utupu, huundwa juu ya bawa. Kwa kasi inayoongezeka, nguvu hii huinua mwili zaidi.

Athari sawa ya kuinua imeundwa kwa gari. Mto unapita karibu na bonnet, paa na shina, wakati mto unapita karibu chini. Kipengele kingine ambacho huunda upinzani wa ziada ni sehemu za mwili karibu na wima (gridi ya radiator au kioo cha mbele).

Kasi ya usafirishaji huathiri moja kwa moja athari ya kuinua. Kwa kuongezea, umbo la mwili na paneli wima hutengeneza msukosuko wa ziada, ambayo hupunguza mvuto wa gari. Kwa sababu hii, wamiliki wa gari nyingi za kawaida zilizo na maumbo ya angular, wakati wa kusanidi, lazima ambatisha nyara na vitu vingine kwa mwili ambavyo vinaruhusu kuongeza nguvu ya gari.

Kwa nini ni muhimu

Kuboresha inaruhusu hewa itirike haraka mwilini bila vortexes zisizohitajika. Wakati gari linazuiliwa na kuongezeka kwa upinzani wa hewa, injini itatumia mafuta zaidi, kana kwamba gari limebeba mzigo wa ziada. Hii haitaathiri tu uchumi wa gari, lakini pia ni vitu vipi vyenye hatari vitatolewa kupitia bomba la kutolea nje kwenye mazingira.

Kubuni magari na aerodynamics iliyoboreshwa, wahandisi kutoka kwa wazalishaji wa gari wanaoongoza wanahesabu viashiria vifuatavyo:

• Ni hewa ngapi lazima iingie ndani ya chumba cha injini ili injini ipate baridi ya asili;
• Katika sehemu gani za mwili hewa safi itachukuliwa kwa mambo ya ndani ya gari, na vile vile itatolewa;
• Ni nini kinachoweza kufanywa ili hewa iwe chini ya kelele kwenye gari;
• Nguvu ya kuinua lazima igawanywe kwa kila mhimili kulingana na sifa za umbo la mwili wa gari.

Sababu hizi zote zinazingatiwa wakati wa kutengeneza modeli mpya za mashine. Na ikiwa mapema vitu vya mwili vinaweza kubadilika sana, leo wanasayansi tayari wameunda fomu bora zaidi ambazo hutoa mgawo uliopunguzwa wa kuinua kwa mbele. Kwa sababu hii, modeli nyingi za kizazi cha hivi karibuni zinaweza kutofautisha nje kwa mabadiliko madogo tu katika sura ya diffusers au bawa kulinganisha na kizazi kilichopita.

Mbali na uthabiti wa barabara, aerodynamics inaweza kuchangia uchafuzi mdogo wa sehemu fulani za mwili. Kwa hivyo, katika mgongano na upepo wa mbele wa upepo, taa za mbele zilizowekwa wima, bumper na kioo cha mbele kitakuwa chafu haraka kutoka kwa wadudu wadogo waliopigwa.

Ili kupunguza athari mbaya ya kuinua, watengenezaji wa gari wanalenga kupunguza kibali hadi kiwango cha juu kinachoruhusiwa. Walakini, athari ya mbele sio tu nguvu hasi inayoathiri utulivu wa mashine. Wahandisi daima "wanasawazisha" kati ya uboreshaji wa mbele na wa nyuma. Haiwezekani kufikia parameter inayofaa katika kila ukanda, kwa hivyo, wakati wa kutengeneza aina mpya ya mwili, wataalamu daima hufanya maelewano fulani.

Ukweli wa msingi wa anga

Je! Upinzani huu unatoka wapi? Kila kitu ni rahisi sana. Karibu na sayari yetu kuna anga iliyo na misombo ya gesi. Kwa wastani, wiani wa tabaka dhabiti za anga (nafasi kutoka ardhini hadi mwonekano wa ndege na macho) ni karibu kilo 1,2 / mita ya mraba. Wakati kitu kinapokuwa kwenye mwendo, hugongana na molekuli za gesi ambazo hufanya hewa. Kadiri kasi inavyozidi kuwa juu, ndivyo nguvu hizi zinavyopiga kitu. Kwa sababu hii, wakati wa kuingia katika anga ya dunia, chombo cha angani huanza kuchoma sana kutoka kwa nguvu ya msuguano.

Kazi ya kwanza kabisa ambayo watengenezaji wa muundo mpya wa mfano wanajaribu kukabiliana nayo ni jinsi ya kupunguza buruta. Kigezo hiki huongezeka kwa mara 4 ikiwa gari huharakisha ndani ya masafa kutoka 60 km / h hadi 120 km / h. Ili kuelewa jinsi hii ni muhimu, fikiria mfano mdogo.

Uzito wa usafirishaji ni kilo 2 elfu. Usafiri unaharakisha hadi 36 km / h. Katika kesi hii, ni watts 600 tu za nguvu zinazotumika kushinda nguvu hii. Kila kitu kingine kinatumika kwa kupita juu. Lakini tayari kwa kasi ya 108 km / h. 16 kW ya nguvu tayari inatumiwa kushinda upinzani wa mbele. Wakati wa kuendesha gari kwa kasi ya 250 km / h. gari tayari hutumia kama nguvu ya farasi 180 kwa nguvu ya kuburuza. Ikiwa dereva anataka kuharakisha gari hata zaidi, hadi kilomita 300 / saa, pamoja na nguvu ya kuongeza kasi, motor itahitaji kutumia farasi 310 ili kukabiliana na mtiririko wa hewa wa mbele. Ndio sababu gari ya michezo inahitaji nguvu ya nguvu kama hiyo.

Kuendeleza usawazishaji zaidi, lakini wakati huo huo usafirishaji mzuri, wahandisi wanahesabu mgawo wa Cx. Kigezo hiki katika maelezo ya mfano ni muhimu zaidi kwa sura ya mwili bora. Tone la maji lina saizi bora katika eneo hili. Ana mgawo huu wa 0,04. Hakuna mtengenezaji wa magari anayekubali muundo kama huo wa muundo wa gari yake mpya, ingawa kumekuwa na chaguzi katika muundo huu hapo awali.

Kuna njia mbili za kupunguza upinzani wa upepo:

1. Badilisha umbo la mwili ili mtiririko wa hewa utembee kuzunguka gari iwezekanavyo;
2. Fanya gari kuwa nyembamba.

Wakati mashine inakwenda, nguvu ya wima hufanya juu yake. Inaweza kuwa na athari ya chini ya shinikizo, ambayo ina athari nzuri juu ya kuvuta. Ikiwa shinikizo kwenye gari haliongezeki, vortex inayosababisha itahakikisha kutengwa kwa gari kutoka ardhini (kila mtengenezaji anajaribu kuondoa athari hii iwezekanavyo).

Kwa upande mwingine, wakati gari linasonga, nguvu ya tatu hufanya juu yake - nguvu ya baadaye. Eneo hili halidhibitiki hata kidogo kwani linaathiriwa na anuwai nyingi, kama vile upepo unaovuka wakati wa kuendesha moja kwa moja mbele au pembe. Nguvu ya sababu hii haiwezekani kutabiri, kwa hivyo wahandisi hawaihatarishi na huunda kesi na upana ambao unaruhusu maelewano fulani katika uwiano wa Cx kufanywa.

Kuamua kwa kiwango gani vigezo vya vikosi vya wima, vya mbele na vya nyuma vinaweza kuzingatiwa, wazalishaji wa gari wanaoongoza wanaunda maabara maalum ambayo hufanya vipimo vya aerodynamic. Kulingana na uwezekano wa nyenzo, maabara hii inaweza kujumuisha handaki ya upepo, ambayo ufanisi wa utiririshaji wa usafirishaji unakaguliwa chini ya mtiririko mkubwa wa hewa.

Kwa kweli, watengenezaji wa modeli mpya za gari hujitahidi kuleta bidhaa zao kwa mgawo wa 0,18 (leo hii ndio bora), au kuzidi. Lakini hakuna mtu aliyefanikiwa katika sekunde hiyo, kwa sababu haiwezekani kuondoa nguvu zingine zinazofanya kazi kwenye mashine.

Clamping na kuinua nguvu

Hapa kuna nuance nyingine inayoathiri utunzaji wa usafirishaji. Katika visa vingine, buruta haiwezi kupunguzwa. Mfano wa hii ni magari ya F1. Ingawa mwili wao umepangwa vizuri, magurudumu yako wazi. Ukanda huu unaleta shida zaidi kwa wazalishaji. Kwa usafirishaji kama huo, Cx iko kati ya 1,0 hadi 0,75.

Ikiwa vortex ya nyuma haiwezi kuondolewa katika kesi hii, basi mtiririko unaweza kutumika kuongeza traction na wimbo. Kwa hili, sehemu za ziada zimewekwa kwenye mwili ambazo zinaunda nguvu. Kwa mfano, bumper ya mbele imewekwa na nyara ambayo inazuia kuinua chini, ambayo ni muhimu sana kwa gari la michezo. Mrengo kama huo umeambatanishwa nyuma ya gari.

Mrengo wa mbele huelekeza mtiririko sio chini ya gari, lakini kwenye sehemu ya juu ya mwili. Kwa sababu ya hii, pua ya gari huelekezwa barabarani kila wakati. Aina ya utupu kutoka chini, na gari linaonekana kushikamana na wimbo. Nyara ya nyuma inazuia uundaji wa vortex nyuma ya gari - sehemu huvunja mtiririko kabla ya kuanza kufyonzwa ndani ya eneo la utupu nyuma ya gari.

Vipengele vidogo pia vinaathiri kupunguzwa kwa buruta. Kwa mfano, kando ya hood ya karibu magari yote ya kisasa inashughulikia vile vya wiper. Kwa kuwa mbele ya gari hukutana na trafiki inayokuja, tahadhari hulipwa hata kwa vitu vidogo kama vile upunguzaji wa ulaji wa hewa.

Wakati wa kusanikisha vifaa vya mwili wa michezo, unahitaji kuzingatia kwamba nguvu ya ziada hufanya gari iwe na ujasiri zaidi barabarani, lakini wakati huo huo mtiririko wa mwelekeo unaongeza buruta. Kwa sababu ya hii, kasi ya kilele cha usafirishaji kama huo itakuwa chini kuliko bila vitu vya angani. Athari nyingine mbaya ni kwamba gari inakuwa mbaya zaidi. Ukweli, athari ya vifaa vya mwili wa michezo itaonekana kwa kasi ya kilomita 120 kwa saa, kwa hivyo katika hali nyingi kwenye barabara za umma maelezo kama haya.

Mifano duni ya kuburuta:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ "classic" (01, 03, 05, 06, 07)

Uzito 0,54 - Mercedes-Benz (G-darasa)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Mifano na buruta nzuri ya anga:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300h)

Cx 0,24 - Mfano wa Tesla S

Cx 0,24 - Tesla (Mfano X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - darasa la Mercedes-Benz C

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Ufahamu

Cx 0,26 - BMW (safu-3 nyuma ya E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (Darasa la E)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26 - Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Kwa kuongezea, angalia video fupi juu ya anga ya gari:

Aerodynamics ya gari, ni nini? Jinsi ya kuboresha aerodynamics? SIYO kutengeneza ndege kutoka kwa gari?