Araba aerodinamiği nedir?

Efsanevi araba modellerinin tarihi fotoğraflarına baktığımızda, günümüze yaklaştıkça bir aracın gövdesinin gittikçe daha az köşeli hale geldiğini hemen fark edecekler.

Bu aerodinamikten kaynaklanmaktadır. Bu etkinin tuhaflığının ne olduğunu, aerodinamik yasaları hesaba katmanın neden önemli olduğunu ve hangi arabaların düzleştirme katsayısının kötü olduğunu ve hangilerinin iyi olduğunu düşünelim.

Araba aerodinamiği nedir

Kulağa ne kadar tuhaf gelse de, araba yol boyunca ne kadar hızlı hareket ederse, yerden o kadar çok inme eğiliminde olacaktır. Bunun nedeni, aracın çarpıştığı hava akımının araç gövdesi tarafından ikiye bölünmesidir. Biri alt ve yol yüzeyi arasında, ikincisi - tavanın üstünde ve makinenin dış hatlarının etrafında dolaşıyor.

Araba gövdesine yandan bakarsanız, görsel olarak uzaktan bir uçak kanadına benzeyecektir. Uçağın bu elemanının özelliği, viraj üzerindeki hava akışının, parçanın düz kısmının altından daha fazla yoldan geçmesi gerçeğinde yatmaktadır. Bundan dolayı kanat üzerinde bir boşluk veya boşluk oluşur. Hız arttıkça bu kuvvet bedeni daha fazla kaldırır.

Araba için benzer bir kaldırma etkisi yaratılır. Yukarı akış kaput, tavan ve bagaj çevresinde akarken, aşağı akış alt kısımdan akar. Ek direnç yaratan bir diğer unsur da düşeye yakın gövde parçalarıdır (radyatör ızgarası veya ön cam).

Taşıma hızı, kaldırma etkisini doğrudan etkiler. Dahası, dikey panelli gövde şekli, aracın çekişini azaltan ek türbülans yaratır. Bu nedenle, açısal şekillere sahip birçok klasik otomobilin sahipleri, ayar yaparken, aracın yere bastırma kuvvetini artırmaya izin veren gövdeye mutlaka bir spoyler ve diğer öğeler ekler.

Neden bu gereklidir

Akış çizgisi, havanın gereksiz girdaplar olmadan vücut boyunca daha hızlı akmasını sağlar. Makine artan hava direnci tarafından engellendiğinde, makine ek yük taşıyormuş gibi motor daha fazla yakıt tüketecektir. Bu sadece otomobilin ekonomisini değil, aynı zamanda egzoz borusundan çevreye ne kadar zararlı maddenin salınacağını da etkileyecektir.

Gelişmiş aerodinamik özelliklere sahip otomobiller tasarlarken, önde gelen otomobil üreticilerinin mühendisleri aşağıdaki göstergeleri hesaplar:

• Motorun uygun doğal soğutmayı alması için motor bölmesine ne kadar hava girmesi gerektiği;
• Araç içi için taze havanın vücudun hangi bölgelerine alınacağı ve nereye boşaltılacağı;
• Arabadaki havayı daha az gürültü yapmak için neler yapılabilir;
• Kaldırma kuvveti, araç gövde şekline göre her aksa dağıtılmalıdır.

Yeni makine modelleri geliştirilirken tüm bu faktörler dikkate alınır. Ve eğer daha önce vücut elemanları büyük ölçüde değişebilseydi, bugün bilim adamları daha düşük bir ön kaldırma katsayısı sağlayan en ideal formları zaten geliştirdiler. Bu nedenle, en yeni neslin birçok modeli, bir önceki nesle kıyasla difüzörlerin veya kanatların şeklindeki küçük değişikliklerle harici olarak farklılık gösterebilir.

Yol stabilitesine ek olarak aerodinamik, belirli vücut parçalarının daha az kirlenmesine katkıda bulunabilir. Bu nedenle, önden şiddetli bir rüzgarla çarpışmada, dikey olarak yerleştirilmiş farlar, tampon ve ön cam, parçalanmış küçük böceklerden daha hızlı kirlenecektir.

Araç üreticileri, asansörün olumsuz etkisini azaltmak için açıklık izin verilen maksimum değere. Bununla birlikte, makinenin dengesini etkileyen tek olumsuz kuvvet önden etki değildir. Mühendisler her zaman önden ve yanal aerodinamik çizgi arasında "denge" kurarlar. Her bölgede ideal parametreyi elde etmek imkansızdır, bu nedenle, yeni bir gövde tipi üretirken, uzmanlar her zaman belirli bir taviz verirler.

Temel aerodinamik gerçekler

Bu direnç nereden geliyor? Her şey çok basit. Gezegenimizin çevresinde gaz bileşiklerinden oluşan bir atmosfer var. Ortalama olarak, atmosferin katı katmanlarının yoğunluğu (yerden kuşbakışı görünüme kadar olan boşluk) yaklaşık 1,2 kg / mXNUMX'dir. Bir nesne hareket halindeyken, havayı oluşturan gaz molekülleri ile çarpışır. Hız ne kadar yüksekse, bu unsurlar nesneye o kadar fazla kuvvet çarpacaktır. Bu nedenle, dünya atmosferine girerken uzay aracı sürtünmeden kuvvetli bir şekilde ısınmaya başlar.

Yeni model tasarımının geliştiricilerinin üstesinden gelmeye çalıştıkları ilk görev, sürüklenmenin nasıl azaltılacağıdır. Araç 4 km / sa'ten 60 km / saate kadar hızlanırsa bu parametre 120 kat artar. Bunun ne kadar önemli olduğunu anlamak için küçük bir örnek düşünün.

Taşımanın ağırlığı 2 bin kg. Taşıma 36 km / s hıza çıkar. Aynı zamanda, bu gücün üstesinden gelmek için sadece 600 watt güç harcanmaktadır. Diğer her şey hız aşırtmaya harcanır. Ama zaten 108 km / s hızında. Ön direncin üstesinden gelmek için halihazırda 16 kW güç kullanılıyor. 250 km / s hızla giderken. araba halihazırda sürükleme kuvvetine 180 beygir gücü harcıyor. Sürücü otomobili 300 kilometre / saate kadar daha da hızlandırmak istiyorsa, hızı artırma gücüne ek olarak, motorun önden hava akışıyla baş edebilmesi için 310 beygir tüketmesi gerekecek. Bu nedenle bir spor otomobilin bu kadar güçlü bir güç aktarma sistemine ihtiyacı vardır.

Mühendisler, en modern ancak aynı zamanda oldukça rahat bir taşımayı geliştirmek için Cx katsayısını hesaplar. Modelin açıklamasındaki bu parametre ideal vücut şekli açısından en önemlisidir. Bu bölgede bir damla su ideal büyüklüktedir. Bu katsayısı 0,04'tür. Daha önce bu tasarımda seçenekler olmasına rağmen, hiçbir otomobil üreticisi yeni araba modeli için böylesine özgün bir tasarımı kabul etmez.

Rüzgar direncini azaltmanın iki yolu vardır:

1. Vücudun şeklini değiştirin, böylece hava akışı mümkün olduğunca arabanın etrafında akar;
2. Arabayı daraltın.

Makine hareket ederken, üzerine dikey bir kuvvet etki eder. Çekiş üzerinde olumlu bir etkisi olan aşağı basınç etkisine sahip olabilir. Araç üzerindeki basıncı artırmazsanız, ortaya çıkan girdap, aracın yerden ayrılmasını sağlayacaktır (her üretici bu etkiyi olabildiğince ortadan kaldırmaya çalışır).

Öte yandan, araba hareket halindeyken, ona üçüncü bir kuvvet etki eder - yanal kuvvet. Bu alan, düz ileri giderken veya viraj alırken yan rüzgar gibi birçok değişken miktardan etkilendiği için daha da az kontrol edilebilir. Bu faktörün gücünü tahmin etmek imkansızdır, bu nedenle mühendisler bunu riske atmaz ve Cx oranında belirli bir uzlaşmaya izin veren genişlikte kasalar yaratır.

Önde gelen araç üreticileri, dikey, ön ve yanal kuvvet parametrelerinin ne ölçüde hesaba katılabileceğini belirlemek için aerodinamik testler yapan özel laboratuvarlar kuruyor. Malzeme olasılıklarına bağlı olarak, bu laboratuvar, büyük bir hava akışı altında ulaşımın modernize edilmesinin verimliliğinin kontrol edildiği bir rüzgar tüneli içerebilir.

İdeal olarak, yeni otomobil modellerinin üreticileri, ürünlerini 0,18 katsayısına (bugün bu ideal) getirmeye ya da aşmaya çalışır. Ancak ikinci aşamada henüz kimse başarılı olamadı, çünkü makineye etki eden diğer güçleri ortadan kaldırmak imkansız.

Sıkıştırma ve kaldırma kuvveti

İşte taşımanın işlenmesini etkileyen başka bir nüans. Bazı durumlarda sürükleme en aza indirilemez. Buna bir örnek F1 arabalarıdır. Vücutları mükemmel bir şekilde düzenlenmiş olsa da, tekerlekler açıktır. Bu bölge, üreticiler için en fazla sorunu oluşturmaktadır. Bu tür bir taşıma için Cx, 1,0 ila 0,75 aralığındadır.

Bu durumda arka girdap ortadan kaldırılamazsa, akış, yolla çekişi artırmak için kullanılabilir. Bunu yapmak için, gövdeye bastırma kuvveti oluşturan ek parçalar monte edilir. Örneğin, ön tampon, bir spor otomobil için son derece önemli olan yerden kalkmasını engelleyen bir spoyler ile donatılmıştır. Arabanın arkasına da benzer bir kanat takılı.

Ön kanat, akışı arabanın altından değil, gövdenin üst kısmına yönlendiriyor. Bu nedenle aracın burnu her zaman yola doğru yönlendirilir. Aşağıdan bir vakum oluşur ve araba piste yapışmış gibi görünür. Arka rüzgarlık, aracın arkasında bir girdap oluşumunu engeller - parça, aracın arkasındaki vakum bölgesine çekilmeye başlamadan önce akışı keser.

Küçük elemanlar ayrıca sürtünmenin azaltılmasını da etkiler. Örneğin, neredeyse tüm modern arabaların kaputunun kenarı, silecek lastiklerini örter. Arabanın önü en çok yaklaşan akışla karşılaştığından, hava giriş deflektörleri gibi küçük elemanlara bile dikkat edilir.

Spor gövde kitlerini takarken, ek bastırma kuvvetinin aracı yolda daha güvenli hale getirdiğini, ancak aynı zamanda yönlü akışın sürüklemeyi artırdığını dikkate almanız gerekir. Bu nedenle, bu tür bir taşımanın en yüksek hızı, aerodinamik unsurlar olmadan daha düşük olacaktır. Diğer bir olumsuz etki, arabanın daha hareketli hale gelmesidir. Doğru, spor vücut kitinin etkisi saatte 120 kilometre hızlarda hissedilecek, bu nedenle çoğu durumda halka açık yollarda bu tür ayrıntılar.

Zayıf aerodinamik sürüklemeye sahip modeller:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Avcı)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Istakoz (H2)

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

Ağırlık 0,54 - Mercedes-Benz (G sınıfı)

Cx 0,53 - VAZ 2121

İyi aerodinamik sürüklemeye sahip modeller:

Сх 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 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (Model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C sınıfı

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Kutu 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (E3'ın arkasında 90 serisi)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-Sınıfı)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26 – Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Ek olarak, araba aerodinamiği hakkında kısa bir video izleyin:

Araba aerodinamiği nedir? Aerodinamik nasıl geliştirilir? Arabadan nasıl uçak yapılmaz?