Mtiririko mkali
yaliyomo
Jinsi teknolojia ya kisasa inabadilisha aerodynamics ya gari
Upinzani mdogo wa hewa husaidia kupunguza matumizi ya mafuta. Katika suala hili, hata hivyo, kuna fursa kubwa za maendeleo. Hadi sasa, kwa kweli, wataalam wa aerodynamics wanakubaliana na maoni ya wabunifu.
"Aerodynamics kwa wale ambao hawawezi kutengeneza pikipiki." Maneno haya yalizungumzwa na Enzo Ferrari miaka ya 60 na yanaonyesha wazi mtazamo wa wabunifu wengi wa wakati huo kuelekea hali hii ya kiteknolojia ya gari. Walakini, miaka kumi tu baadaye shida ya kwanza ya mafuta ilikuja na mfumo wao wote wa maadili ulibadilika sana. Nyakati ambazo nguvu zote za upinzani katika harakati za gari, na haswa zile zinazotokea kama matokeo ya kupita kwake kwa safu za hewa, zinashindwa na suluhisho kubwa za kiufundi, kama vile kuongeza uhamaji na nguvu za injini, bila kujali kiwango cha mafuta yanayotumiwa, zinaenda, na wahandisi wanaanza tafuta njia bora zaidi za kufikia malengo yako.
Kwa sasa, sababu ya kiteknolojia ya aerodynamics inafunikwa na safu nene ya vumbi la usahaulifu, lakini sio mpya kabisa kwa wabunifu. Historia ya teknolojia inaonyesha kuwa hata katika miaka ya ishirini, akili za hali ya juu na za uvumbuzi kama vile Kijerumani Edmund Rumpler na Mhungari Paul Jaray (ambaye aliunda ibada ya Tatra T77) waliweka nyuso zilizopangwa na kuweka misingi ya njia ya aerodynamic kwa muundo wa mwili wa gari. Walifuatwa na wimbi la pili la wataalam wa angani kama Baron Reinhard von Könich-Faxenfeld na Wunibald Kam, ambao walikuza maoni yao miaka ya 1930.
Ni wazi kwa kila mtu kwamba kwa kasi ya kuongezeka inakuja kikomo, juu ya ambayo upinzani wa hewa huwa jambo muhimu katika kuendesha gari. Uundaji wa maumbo yaliyoboreshwa kwa aerodynamically inaweza kuhamisha kikomo hiki juu kwa kiasi kikubwa na inaonyeshwa na kinachojulikana kama mgawo wa mtiririko Cx, kwa kuwa thamani ya 1,05 ina mchemraba uliopinduliwa unaoelekea kwa mtiririko wa hewa (ikiwa umezungushwa digrii 45 kwenye mhimili wake, ili makali yake ya juu ya mto yamepunguzwa hadi 0,80). Hata hivyo, mgawo huu ni sehemu moja tu ya mlingano wa upinzani wa hewa - ukubwa wa eneo la mbele la gari (A) lazima liongezwe kama kipengele muhimu. Kazi ya kwanza ya aerodynamicists ni kuunda nyuso safi, zenye ufanisi wa aerodynamic (mambo ambayo, kama tutakavyoona, kuna mengi kwenye gari), ambayo hatimaye husababisha kupungua kwa mgawo wa mtiririko. Ili kupima mwisho, handaki la upepo linahitajika, ambalo ni kituo cha gharama kubwa na changamano sana - mfano wa hii ni handaki la BMW la euro milioni 2009 lililoanzishwa mwaka wa 170. Sehemu muhimu zaidi ndani yake sio shabiki mkubwa, ambayo hutumia umeme mwingi kwamba inahitaji kituo cha transfoma tofauti, lakini msimamo sahihi wa roller ambao hupima nguvu zote na wakati ambao ndege ya hewa hufanya kwenye gari. Kazi yake ni kutathmini mwingiliano wote wa gari na mtiririko wa hewa na kusaidia wataalam kusoma kila undani na kuibadilisha kwa njia ambayo sio tu kuifanya iwe bora katika mtiririko wa hewa, lakini pia kulingana na matakwa ya wabuni. . Kimsingi, sehemu kuu za kukokota gari hukutana nazo hutoka wakati hewa iliyo mbele yake inabana na kuhama na - jambo muhimu sana - kutoka kwa msukosuko mkali nyuma yake. Huko, eneo la shinikizo la chini linaundwa ambalo huwa na kuvuta gari, ambalo linachanganya na ushawishi mkubwa wa vortex, ambayo aerodynamicists pia huita "msisimko wa wafu". Kwa sababu za kimantiki, nyuma ya mifano ya mali isiyohamishika, kiwango cha shinikizo la kupunguzwa ni cha juu, kwa sababu ambayo mgawo wa mtiririko huharibika.
Sababu za kuvuta angani
Mwisho hutegemea tu mambo kama vile sura ya jumla ya gari, lakini pia juu ya sehemu maalum na nyuso. Kwa mazoezi, umbo la jumla na uwiano wa magari ya kisasa yana sehemu ya asilimia 40 ya upinzani kamili wa hewa, robo ya ambayo imedhamiriwa na muundo wa uso wa kitu na vipengele kama vile vioo, taa, sahani ya leseni na antena. 10% ya upinzani wa hewa ni kwa sababu ya mtiririko kupitia mashimo kwa breki, injini na sanduku la gia. 20% ni matokeo ya vortex katika sakafu mbalimbali na miundo ya kusimamishwa, yaani, kila kitu kinachotokea chini ya gari. Na jambo la kuvutia zaidi ni kwamba hadi 30% ya upinzani wa hewa ni kutokana na vortices iliyoundwa karibu na magurudumu na mbawa. Maonyesho ya vitendo ya jambo hili hutoa dalili wazi ya hili - mgawo wa matumizi kutoka 0,28 kwa gari hupungua hadi 0,18 wakati magurudumu yanaondolewa na mashimo katika mrengo yanafunikwa na kukamilika kwa sura ya gari. Si bahati mbaya kwamba magari yote ya umbali wa chini, kama vile Honda Insight ya kwanza na gari la umeme la GM's EV1, yamefichwa viunga vya nyuma. Sura ya jumla ya aerodynamic na mwisho wa mbele uliofungwa, kutokana na ukweli kwamba motor ya umeme hauhitaji kiasi kikubwa cha hewa ya baridi, iliruhusu watengenezaji wa GM kuendeleza mfano wa EV1 na mgawo wa mtiririko wa 0,195 tu. Tesla model 3 ina Cx 0,21. Ili kupunguza vortex karibu na magurudumu katika magari yenye injini za mwako ndani, kinachojulikana. "Mapazia ya hewa" kwa namna ya mkondo mwembamba wa wima wa hewa huelekezwa kutoka kwa ufunguzi kwenye bumper ya mbele, kupiga karibu na magurudumu na kuimarisha vortices. Mtiririko wa injini ni mdogo na shutters za aerodynamic, na chini imefungwa kabisa.
Nguvu za chini zilizopimwa na msimamo wa roller, chini ya Cx. Kwa mujibu wa kiwango, inapimwa kwa kasi ya kilomita 140 / h - thamani ya 0,30, kwa mfano, ina maana kwamba asilimia 30 ya hewa ambayo gari hupitia huharakisha kasi yake. Kuhusu eneo la mbele, usomaji wake unahitaji utaratibu rahisi zaidi - kwa hili, kwa msaada wa laser, mtaro wa nje wa gari umeainishwa wakati unatazamwa kutoka mbele, na eneo lililofungwa katika mita za mraba linahesabiwa. Baadaye huzidishwa na sababu ya mtiririko ili kupata upinzani wa jumla wa hewa ya gari katika mita za mraba.
Tukirudi kwa muhtasari wa kihistoria wa maelezo yetu ya aerodynamic, tunapata kwamba uundaji wa mzunguko wa kipimo cha matumizi ya mafuta sanifu (NEFZ) mnamo 1996 kwa kweli ulichukua jukumu hasi katika mageuzi ya aerodynamic ya magari (ambayo yaliendelea sana katika miaka ya 1980). ) kwa sababu kipengele cha aerodynamic kina athari kidogo kutokana na muda mfupi wa harakati za kasi. Ingawa mgawo wa mtiririko hupungua kwa muda, kuongeza ukubwa wa magari katika kila darasa husababisha ongezeko la eneo la mbele na kwa hiyo ongezeko la upinzani wa hewa. Magari kama vile VW Golf, Opel Astra na BMW 7 Series yalikuwa na upinzani wa hali ya juu kuliko watangulizi wao katika miaka ya 1990. Hali hii inachochewa na kundi la miundo ya kuvutia ya SUV na eneo lao kubwa la mbele na kuzorota kwa trafiki. Aina hii ya gari imekosolewa haswa kwa uzito wake mkubwa, lakini kwa mazoezi sababu hii inachukua umuhimu wa chini wa jamaa na kasi inayoongezeka - wakati wa kuendesha gari nje ya jiji kwa kasi ya karibu 90 km / h, sehemu ya upinzani wa hewa ni. karibu asilimia 50, kwa kasi ya barabara kuu, huongezeka hadi asilimia 80 ya jumla ya buruta inayokutana na gari.
Tube ya aerodynamic
Mfano mwingine wa jukumu la upinzani wa hewa katika utendaji wa gari ni mfano wa kawaida wa Jiji la Smart. Gari yenye viti viwili inaweza kuwa mahiri na mahiri kwenye barabara za jiji, lakini mwili mfupi na sawia hauna ufanisi sana kutoka kwa mtazamo wa aerodynamic. Kinyume na hali ya nyuma ya uzani mwepesi, upinzani wa hewa unazidi kuwa kitu muhimu na kwa Smart huanza kuwa na athari kubwa kwa kasi ya kilomita 50 / h. Haishangazi, ilipungukiwa na matarajio ya gharama ya chini licha ya muundo wake mwepesi.
Licha ya mapungufu ya Smart, hata hivyo, mbinu ya kampuni mama ya Mercedes kuhusu aerodynamics ni mfano wa mbinu, thabiti na makini ya mchakato wa kuunda maumbo yenye ufanisi. Inaweza kusema kuwa matokeo ya uwekezaji katika vichuguu vya upepo na kazi ngumu katika eneo hili yanaonekana hasa katika kampuni hii. Mfano wa kushangaza hasa wa athari za mchakato huu ni ukweli kwamba S-Class ya sasa (Cx 0,24) ina upinzani mdogo wa upepo kuliko Golf VII (0,28). Katika mchakato wa kupata nafasi zaidi ya mambo ya ndani, sura ya mfano wa kompakt imepata eneo kubwa la mbele, na mgawo wa mtiririko ni mbaya zaidi kuliko ule wa darasa la S kwa sababu ya urefu mfupi, ambao hauruhusu nyuso zilizosawazishwa kwa muda mrefu. na hasa kutokana na mpito mkali kwa nyuma, kukuza uundaji wa vortices. VW ilisisitiza kwamba Gofu ya kizazi kipya cha nane ingekuwa na upinzani mdogo wa hewa na umbo la chini na lililosawazishwa zaidi, lakini licha ya muundo mpya na uwezo wa majaribio, hii imeonekana kuwa ngumu sana kwa gari. na umbizo hili. Hata hivyo, ikiwa na kipengele cha 0,275, hii ndiyo Gofu ya aerodynamic zaidi kuwahi kufanywa. Uwiano wa chini kabisa wa matumizi ya mafuta uliorekodiwa wa 0,22 kwa kila gari lenye injini ya mwako wa ndani ni ule wa Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.
Faida ya magari ya umeme
Mfano mwingine wa umuhimu wa umbo la aerodynamic dhidi ya uzani ni mifano ya kisasa ya mseto na magari ya umeme zaidi. Kwa kesi ya Prius, kwa mfano, hitaji la sura yenye nguvu sana pia inaamriwa na ukweli kwamba kasi inapoongezeka, ufanisi wa nguvu ya mseto hupungua. Katika kesi ya magari ya umeme, chochote kinachohusiana na kuongezeka kwa mileage katika hali ya umeme ni muhimu sana. Kulingana na wataalamu, kupungua uzito kwa kilo 100 kutaongeza mwendo wa gari kwa kilomita chache tu, lakini kwa upande mwingine, aerodynamics ni muhimu sana kwa gari la umeme. Kwanza, kwa sababu umati mkubwa wa magari haya huwawezesha kupata nishati inayotumiwa na ahueni, na pili, kwa sababu torque kubwa ya gari ya umeme inaruhusu kufidia athari ya uzito wakati wa kuanza, na ufanisi wake hupungua kwa kasi kubwa na kasi kubwa. Kwa kuongezea, umeme wa umeme na umeme wa umeme huhitaji hewa kidogo ya kupoza, ambayo inaruhusu kufungua kidogo mbele ya gari, ambayo, kama tulivyoona, ndio sababu kuu ya kupungua kwa mtiririko wa mwili. Kipengele kingine katika kuwahamasisha wabunifu kuunda fomu zenye ufanisi zaidi wa anga katika modeli za kisasa za mseto ni njia isiyo ya kuongeza kasi ya umeme tu, au ile inayoitwa. meli. Tofauti na boti za baharini, ambapo neno hilo linatumika na upepo unalazimika kusogeza mashua, katika magari, mileage inayotumiwa na umeme itaongezeka ikiwa gari lilikuwa na upinzani mdogo wa hewa. Kuunda umbo lililoboreshwa kwa njia ya hewa ni njia bora zaidi ya kupunguza matumizi ya mafuta.
Coefficients ya matumizi ya baadhi ya magari maarufu:
Mercedes Simplex
Viwanda 1904, Cx = 1,05
Rumpler tone gari
Viwanda 1921, Cx = 0,28
Mfano wa Ford T
Viwanda 1927, Cx = 0,70
Mfano wa majaribio ya Kama
Iliyotengenezwa mnamo 1938, Cx = 0,36.
Gari la kumbukumbu la Mercedes
Viwanda 1938, Cx = 0,12
Basi la VW
Viwanda 1950, Cx = 0,44
Volkswagen "Turtle"
Viwanda 1951, Cx = 0,40
Panhard Dina
Iliyotengenezwa mnamo 1954, Cx = 0,26.
Porsche 356 A
Iliyotengenezwa mnamo 1957, Cx = 0,36.
MG EX 181
Uzalishaji wa 1957, Cx = 0,15
Citroen DS 19
Viwanda 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Mkuu
Viwanda 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
Viwanda 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 Mali isiyohamishika
Viwanda 1975, Cx = 0,47
Audi 100
Viwanda 1983, Cx = 0,31
124
Viwanda 1985, Cx = 0,29
Mchezo wa Lamborghini
Viwanda 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1
Viwanda 1997, Cx = 0,29
