Аэродинамическое сопротивление автомобилей: Аэродинамическое сопротивление авто. На что влияет?

Аэродинамическое сопротивление авто. На что влияет?

Большая доля полезной мощности мотора зачастую уходит на преодоление сопротивления «воздушных масс». В данной статье рассмотрим аэродинамическое сопротивление автомобиля, а также влияние груза, аксессуаров и состояния машины на расход топлива.

Воздух обладает ощутимой плотностью: более килограмма на кубометр. Ощущает ее автовладелец – сила аэродинамического сопротивления увеличивается по квадрату скорости, соответственно растет и расход топлива.

На авто с двигателем 1300–1500 см³при снижении скорости со 130 до 120 км/ч расход топлива падает на 15%. А разница во времени на 100 км – менее четырех минут. Так что, если топливо на исходе – снижайте скорость до 50–60 км/ч. В этом режиме даже ‘классика’ с квадратным кузовом потребляют менее 6 л/100 км.

Влияние груза, аксессуаров и состояния авто на аэродинамическое сопротивление. Зеленый цвет – сопротивление ниже, красный – выше: 1 – бокс, багажник с вещами, 2 – люк в крыше, 3 – открытые окна, 4 – спойлер, 5 – антикрыло, 6 – длинномеры в открытом багажнике, 7 – увеличенный клиренс, 8 – отсутствие колпаков колес, 9 – накладки порогов, 10 – нарушение расположения элементов под днищем, 11 – уменьшенный клиренс, 12 – гладкие колпаки колес, 13, 14 – передний аэродинамический обвес, 15 – «кенгурятник», 16 – дополнительные фары, 17 – «мухобойка», 18 – закрытые окна.

Скорость – далеко не единственное, что влияет на «аэродинамический» расход. Последний зависит и от коэффициента лобового сопротивления – коэффициента Сх, и от площади проекции автомобиля. Изменить оба этих фактора под силу владельцу, причем как в лучшую, так и в худшую сторону. Быстрее всего опустошает бак верхний багажник или пластиковый бокс, несмотря даже на его «аэродинамическую» форму. Велосипед или лыжи на крыше тоже потребуют свой «литр на сотню».

Увеличить расход помогают шины пошире (увеличивают площадь сопротивления), а также «люстра», «кенгурятник» и антикрыло. Сжигают лишний бензин открытые окна, люк на крыше, «мухобойки» на капоте.

Если часто приходится возить груз на крыше, подумайте о прицепе: по сравнению с загруженным багажником он почти не увеличивает аэродинамическое сопротивление. А если без багажника не обойтись, помните, что расход на трассе будет как у «Газели»! Велосипеды также лучше перевозить сзади. Длинномеры постарайтесь разместить в салоне, сложив заднее сиденье, а не возить в приоткрытом багажнике.

Немалый резерв экономии скрыт под днищем автомобиля. Обратите внимание, что многие неоригинальные глушители – нередко и провисают чуть ниже. «Чуть» к расходу топлива добавляют и оторванные пластиковые кожухи на днище, еще немного – потерянные колпаки колес. А вот любителям задирать кузов – отдельный счет, готовьтесь к увеличенному расходу топлива.

В малом коэффициенте Сх немалая заслуга именно низкой посадки, да и уменьшают клиренс не только для лучшей устойчивости, но и для лучшей аэродинамики.

Снижению расхода топлива способствует грамотный аэродинамический «обвес». Низкий передний бампер и его юбка отсекает поток под днищем, накладки порогов сглаживают выступание колес, а спойлер организует поток – не позволяет возникать мощным тормозящим вихрям. Впрочем, заметного эффекта можно добиться подгонкой кузовных деталей: щели и выступы могут съесть на скорости 100 км/ч до 0,5 л на 100 км.

Также стоит учитывать причины повышенного расхода топлива и как сэкономить.

Аэродинамика автомобиля. Как это работает?

Ни одна машина не пройдет сквозь кирпичную стену, но ежедневно проходит через стены из воздуха у которого тоже есть плотность.

Никто не воспринимает воздух или ветер как стену. На низких скоростях, в безветренную погоду, сложно заметить, как поток воздуха взаимодействует с транспортным средством. Но на высокой скорости, при сильном ветре, сопротивление воздуха (сила, воздействующая на движущийся по воздуху объект – также определяемая как сопротивление) сильно влияет на то, как машина ускоряется, насколько управляема, как расходует топливо.

Здесь в игру вступает наука аэродинамика, изучающая силы, образующиеся в результате движения объектов в воздухе. Современные автомобили разрабатываются с учетом аэродинамики. Автомобиль с хорошей аэродинамикой проходит сквозь стену воздуха как нож по маслу.

За счет низкого сопротивления воздушному потоку, такой автомобиль лучше ускоряется и лучше расходует топливо, так как двигателю не приходится тратить лишние силы на то, чтобы «протолкнуть» машину сквозь воздушную стену.

Чтобы улучшить аэродинамику автомобиля, форму кузова закругляют, чтобы воздушный канал обтекал авто с наименьшим сопротивлением. У спорткаров форма кузова спроектирована так, чтобы направлять поток воздуха преимущественно по нижней части, далее поймете почему. Еще на багажник машины ставят антикрыло или спойлер. Антикрыло прижимает заднюю часть автомобиля предотвращая подъем задних колес, из-за сильного потока воздуха, когда тот движется на большой скорости, что делает машину устойчивей. Не все антикрылья одинаковы и не все применяют по назначению, некоторые служат только элементом автомобильного декора не выполняющей прямую функцию аэродинамики.

Наука аэродинамика

Прежде чем говорить об автомобильной аэродинамике, пройдемся по основам физики.

При движении объекта через атмосферу, он вытесняет окружающий воздух. Объект также подвержен силе притяжения и сопротивлению. Сопротивление генерируется, когда твердый объект движется в жидкой среде — воде или воздуху. Сопротивление увеличивается вместе со скоростью объекта – чем быстрее он перемещается в пространстве, тем большее сопротивление испытывает.

Мы измеряем движение объекта факторами, описанными в законах Ньютона — масса, скорость, вес, внешняя сила, и ускорение.

Сопротивление прямо влияет на ускорение. Ускорение (а) объекта = его вес (W) минус сопротивление (D), деленное на массу (m). Напомним, что вес – это произведение массы тела на ускорение свободного падения. Например, на Луне вес человека изменится из-за отсутствия силы притяжения, но масса останется прежней. Проще говоря:

a = (W — D) / m

Когда объект ускоряется, скорость и сопротивление растут до конечной точки, в которой сопротивление становится равным весу – больше объект не ускориться. Давайте представим, что наш объект в уравнении — автомобиль. Когда автомобиль движется все быстрее и быстрее, все больше и больше воздуха сопротивляется его движению, ограничивая машину предельным ускорением при определенной скорости.

Подходим к самому важному числу – коэффициенту аэродинамического сопротивления. Это один из основных факторов, который определяет, как легко объект движется сквозь воздух. Коэффициент лобового сопротивления (Cd) рассчитывается по следующей формуле:

Cd = D / (A * r * V/2)

Где D – это сопротивление, A – площадь, r – плотность, V – скорость.

Коэффициент аэродинамического сопротивления в автомобиле

Разобрались в том, что коэффициент лобового сопротивления (Cd) это величина, которая измеряет силу сопротивления воздуха, примененную к объекту, например, к автомобилю. Теперь представьте, что сила воздуха давит на автомобиль по мере его передвижения по дороге. На скорости в 110 км/ч на него воздействует сила в четыре раза большая, чем на скорости в 55 км/ч.

Аэродинамические способности автомобиля измеряются коэффициентом аэродинамического сопротивления. Чем меньше показатель Cd, тем лучше аэродинамика автомобиля, и тем легче он пройдет сквозь стену воздуха, которая давит на него с разных сторон.

Рассмотрим показатели Cd. Помните угловатые квадратные Volvo из 1970-х, 80-х годов? У старого седана Volvo 960 коэффициент лобового сопротивления 0.36. У новых Volvo кузова плавные и гладкие, благодаря этому коэффициент седана S80 достигает 0.28. Более плавные и обтекаемые формы показывают лучшую аэродинамику, чем угловатые и квадратные.

Причины, по которым аэродинамика любит гладкие формы

Вспомним самую аэродинамическую вещь в природе – слезу. Слеза круглая и гладкая со всех сторон, а в верхней части сужается. Когда слеза капает вниз, воздух легко и плавно ее обтекает. Также с автомобилями – по гладкой, округлой поверхности воздух течет свободно, сокращая сопротивление воздуха движению объекта.

Сегодня у большинства моделей средний коэффициент сопротивления 0. 30. У внедорожников коэффициент лобового сопротивления от 0.30 до 0.40 и более. Причина высокого коэффициента в габаритах. Ленд Крузеры и Гелендвагены вмещают больше пассажиров, у них больше грузового места, большие радиаторные решетки, чтобы охладить двигатель, отсюда и квадратно-подобный дизайн. У пикапов, дизайн которых целенаправленно квадратный Cd больше, чем 0.40.

Дизайн кузова Toyota Prius спорный, но у машины показательно аэродинамическая форма. Коэффициент лобового сопротивления Toyota Prius 0.24, поэтому показатель расхода топлива у машины низкий не только из-за гибридной силовой установки. Запомните, каждые минус 0,01 в коэффициенте сокращают расход топлива на 0,1 л на 100 км пути.

Модели с плохим показателем аэродинамического сопротивления:

Модель	Коэффициент Сх
Lada 4×4 / ВАЗ-21213 «Нива»	0,536
Mercedes-Benz G-класса	0,54
ВАЗ 2101,2103,2106,2107	0,56-0,53
Hummer h3	0,57
Jeep Wrangler (поколение TJ)	0,58
УАЗ «Хантер» / УАЗ-469	0,6
Caterham Seven	0,7

 

Модели с хорошим показателем аэродинамического сопротивления:

Модель	Коэффициент Сх
BMW 3-й серии (E90), BMW i8, Jaguar XE, Lexus LS, Mazda 3, Mercedes B-класса, Mercedes C-класса Coupe, Mercedes E-класса, Infiniti Q50, Nissan GT-R	0,26
Alfa Romeo Giulia, Honda Insight, Audi A2, Peugeot 508	0,25
Tesla Model S, Tesla Model X, Hyundai Sonata Hybrid, Mercedes C-класса, Toyota Prius	0,24
Audi A4, Mercedes CLA, Mercedes S 300 h	0,23
Tesla Model 3	0,21
General Motors EV1	0,195
Volkswagen XL1	0,189

Методы улучшения аэродинамики известны давно, но потребовалось много времени, чтобы автопроизводители начали пользоваться ими при создании новых транспортных средств.

У моделей первых появившихся автомобилей нет ничего общего с понятием аэродинамики. Взгляните на Модель T компании Ford – машина больше похожа на лошадиную повозку без лошади – победитель в конкурсе квадратного дизайна. Правду сказать, большинство моделей — первопроходцев и не нуждались в аэродинамическом дизайне, так как ездили медленно, с такой скоростью нечему было сопротивляться. Однако гоночные машины начала 1900-х годов начали понемногу сужаться, чтобы за счет аэродинамики побеждать в соревнованиях.

Rumpler-Tropfen Auto

В 1921 году немецкий изобретатель Эдмунд Румплер создал Rumpler-Tropfen Auto, что в переводе с немецкого означает «автомобиль — слеза». Созданный по образу самой аэродинамической формы в природе, формы слезы, у этой модели коэффициент лобового сопротивления был 0.27. Дизайн Rumpler-Tropfenauto так и не нашел признания. Румплер успел создать только 100 единиц Rumpler-Tropfenauto.

В Америке скачок в аэродинамическом дизайне совершили в 1930 году, когда вышла модель Chrysler Airflow. Вдохновленные полетом птиц, инженеры сделали Airflow с учетом аэродинамики. Для улучшения управляемости вес машины равномерно распределили между передней и задней осями — 50/50. Уставшее от Великой депрессии общество так и не приняло нетрадиционную внешность Chrysler Airflow. Модель посчитали провальной, хотя обтекаемый дизайн Chrysler Airflow был далеко впереди своего времени.

Chrysler Airflow

В 1950-х и 60-х годах произошли самые большие достижения в области автомобильной аэродинамики, которые пришли из гоночного мира. Инженеры начали экспериментировать с разными формами кузова, зная, что обтекаемая форма ускорит автомобили. Так родилась форма гоночного болида, сохранившаяся по сей день. Передние и задние спойлеры, носы в форме лопаты, и аэрокомплекты служили одной цели, направить поток воздуха через крышу и создать необходимую прижимную силу на передние и задние колеса.

Успеху экспериментов поспособствовала аэродинамическая труба. В следующей части нашей статьи расскажем зачем она нужна и почему важна в проектировании дизайна автомобиля.

Измерение сопротивления в аэродинамической трубе

Для измерения аэродинамической эффективности автомобиля, инженеры позаимствовали инструмент из авиационной промышленности – аэродинамическую трубу.

Аэродинамическая труба — это туннель с мощными вентиляторами, которые создают воздушный поток над объектом, находящимся внутри. Автомобиль, самолет, или что-то еще, чье сопротивление воздуху измеряют инженеры. Из помещения за туннелем, научные сотрудники наблюдают за тем, как воздух взаимодействует с объектом и как ведут себя воздушные потоки на разных поверхностях.

Автомобиль или самолет внутри аэродинамической трубы не двигается, но для имитации реальных условий вентиляторы подают поток воздуха с разной скоростью. Иногда реальные авто даже не загоняют в трубу – дизайнеры часто полагаются на точные модели, создаваемые из глины или другого сырья. Ветер обдувает автомобиль в аэродинамической трубе, а компьютеры рассчитывают коэффициент аэродинамического сопротивления.

Аэродинамические трубы используют еще с конца 1800-х годов, когда пытались создать самолет и измеряли в трубах воздействие воздушного потока. Даже у братьев Райт была такая труба. После Второй мировой войны, инженеры гоночных автомобилей, в поисках преимущества над конкурентами, стали применять аэродинамические трубы для оценки эффективности аэродинамических элементов разрабатываемых моделей. Позже эта технология проложила себе путь в мир пассажирских авто и грузовиков.

За последние 10 лет, большие аэродинамические трубы стоимостью в несколько миллионов долларов США применяют все реже и реже. Компьютерное моделирование понемногу вытесняет этот способ тестирования аэродинамики автомобиля (подробнее здесь). Аэродинамические трубы запускают только, чтобы убедиться, что в компьютерном моделировании нет никаких просчетов.

В аэродинамике больше понятий, чем одно только сопротивление воздуха – есть еще факторы подъемной и прижимной силы. Подъемная сила (или лифт) – это сила, работающая против веса объекта, поднимающая и удерживающая объект в воздухе. Прижимная сила противоположность лифта – это сила, которая прижимает объект к земле.

Тот, кто думает, что коэффициент аэродинамического сопротивления гоночных автомобилей Формулы 1, развивающих 320 км/ч, низкий, заблуждается. У типичного гоночного болида Формулы 1 коэффициент аэродинамического сопротивления около 0.70.

Причина завышенного коэффициента сопротивления воздуху гоночных болидов Формулы 1 в том, что эти машины спроектированы так, чтобы создавать как можно больше прижимной силы. С той скоростью, с которой болиды передвигаются, с их чрезвычайно легким весом, они начинают испытывать лифт на больших скоростях – физика заставляет их подниматься в воздух как самолет. Автомобили не созданы, чтобы летать (хотя статья Transition Terrafugia – летающий автомобиль-трансформер утверждает обратное), и если транспортное средство начинает подниматься в воздух, то ожидать можно только одного – разрушительной аварии. Поэтому, прижимная сила должна быть максимальной, чтобы удержать автомобиль на земле при высоких скоростях, а значит коэффициент аэродинамического сопротивления должен быть большим.

Высокой прижимной силы болиды Формулы 1 добиваются при помощи крыльев или спойлеров на передней и задней частях транспортного средства. Эти крылья направляют потоки воздуха так, что прижимают автомобиль к земле – та самая прижимная сила. Теперь можно спокойно увеличивать скорость и не терять ее на поворотах. При этом, прижимная сила должна быть тщательно сбалансирована с лифтом, чтобы автомобиль набирал нужную прямолинейную скорость.

Многие серийные автомобили имеют аэродинамические дополнения для создания прижимной силы. Суперкар Nissan GT-R пресса критиковала за внешность. Спорный дизайн. А все потому, что весь кузов GT-R спроектирован так, чтобы направить поток воздуха над автомобилем и обратно через овальный задний спойлер, создавая большую прижимную силу. О красоте машины никто не подумал.

Вне трассы Формулы 1, антикрылья часто встречаются на серийных автомобилях, например, на седанах компаний Toyota и Honda. Иногда эти элементы дизайна добавляют немного устойчивости на высоких скоростях. Например, на первом Audi TT изначально не было спойлера, но компании Audi пришлось его добавить, когда выяснилось, что округлые формы TT и легкий вес, создавали слишком много подъемной силы, что делало машину неустойчивой на скорости выше 150 км/ч.

Но если машина не Audi TT, не спортивный болид, не спорткар, а обычный семейный седан или хетчбек, установка спойлера не к чему. Управляемости на таком автомобиле спойлер не улучшит, так как у «семейника» итак высокая прижимная сила из-за высокого Cx, а скорости выше 180 на нем не выжмешь. Спойлер на обычном авто может стать причиной избыточной поворачиваемости или наоборот, нежелания входить в повороты. Однако если вам тоже кажется, что гигантский спойлер Honda Civic стоит на своем месте, не позволяйте никому переубедить вас в этом.

How to calculate aerodynamic drag force – x-engineer.

org

Table of Contents

• Definition
• Formula
• Drag coefficient
• Frontal area
• Aerodynamic drag force
• Aerodynamic drag power
• Example
• Calculator
• Ссылки

Определение

Любому телу, движущемуся через жидкость (газ или жидкость), противодействует сила сопротивления, называемая силой аэродинамического сопротивления . Тот же принцип применим и к дорожным транспортным средствам: при движении из-за взаимодействия с окружающим воздухом возникает сила сопротивления, которая пытается остановить движение транспортного средства. Эта сила, называемая силой аэродинамического сопротивления, увеличивается по величине со скоростью автомобиля и зависит от формы и размера кузова автомобиля.

Изображение: BMW Vision – Эффективная динамика – Аэродинамика
Авторы и права: BMW

Аэродинамическое сопротивление является важным аспектом конструкции автомобиля, поскольку оно напрямую влияет на потребление энергии и характеристики автомобиля (особенно на высокой скорости).

Назад

Формула

Когда автомобиль движется по воздуху, перед ним создается динамическое давление, которое в дальнейшем превращается в силу сопротивления. Сила аэродинамического сопротивления , действующая на транспортное средство при движении, аппроксимируется формулой [2]:

F _ad = 0,5 · C _d · A · ρ _воздух · (v – v _ветер ) ²

(1)

где:

F _ad [Н] – сила аэродинамического сопротивления
C _d [-] – коэффициент аэродинамического сопротивления
A [м ² ] – максимальная площадь поперечного сечения автомобиля
ρ _воздух [кг/м ³ ] – плотность воздуха (равна 1,202 кг / м ³ для сухого воздуха при 20 °C и 101,325 кПа)
v [м/с] – скорость автомобиля
v _ветер [м/с] – скорость ветра

Если предположить, что ветра нет, уравнение (1) принимает вид:

F _ad = 0,5 · C _d · A · ρ _воздух · v ²

(2)

Из уравнения (2) мы видим, что сила аэродинамического сопротивления увеличивается пропорционально квадрату скорости, поэтому она становится критически важной при более высоких скоростях автомобиля.

Назад

Коэффициент аэродинамического сопротивления

Коэффициент аэродинамического сопротивления оказывает большое влияние на силу аэродинамического сопротивления. В общем случае коэффициент лобового сопротивления можно определить как аэродинамическое качество формы тела в потоке. В зависимости от формы кузова коэффициент аэродинамического сопротивления может сильно различаться.

Изображение: Коэффициент аэродинамического сопротивления для различных форм

Чем ниже коэффициент аэродинамического сопротивления, чем ниже сила аэродинамического сопротивления автомобиля, тем выше энергоэффективность.

Оптимальной аэродинамической формой, имеющей меньший коэффициент лобового сопротивления, является форма капли воды (Cd = 0,04). Из-за трения о воздух капля воды вынуждена принять форму, имеющую наименьшее сопротивление при контакте с воздухом, следовательно, она имеет наименьший коэффициент сопротивления.

Коэффициент аэродинамического сопротивления зависит от типа кузова автомобиля и от частей автомобиля, установленных на внешних поверхностях, таких как: багажник на крыше, брызговики, задний спойлер, боковые зеркала, радиоантенна и стеклоочистители. Эти детали нарушают обтекаемую форму автомобиля и увеличивают его коэффициент аэродинамического сопротивления.

Из [4] мы можем перечислить коэффициент аэродинамического сопротивления для некоторых распространенных транспортных средств:

Автомобиль	Год выпуска	C d [-]
Ford Escape Hybrid	2005	0.400
Toyota Camry	1992	0.330
Smart Roadster Coupé	2003	0.380
Toyota Prius	2014	0.260
Chevrolet Volt	2014	0.281

Go back

Лобовая площадь

На силу аэродинамического сопротивления также влияет максимальная лобовая площадь транспортного средства A [м ² ]. Фронтальная площадь автомобиля часто указывается производителем или может быть аппроксимирована с помощью эталонной сетки, как показано на рисунке ниже.

Изображение: аппроксимация лобовой области автомобиля
Авторы и права: [5]

Из [4] мы можем перечислить лобовую площадь для некоторых распространенных транспортных средств:

222222222222222222222222222222222222222222222222н 2

912912912222222222222222222222222222222222222н. 0133

Автомобиль	Model Year	A [m 2 ]
Ford Escape Hybrid	2005	1.080
Toyota Camry	1992	0.703
Smart Roadster Coupé	2003	0,596
Toyota Prius	2014	0,576
Chevrolet Volt	2012

Назад

Сила аэродинамического сопротивления

Используя уравнение (2) и данные из приведенных выше таблиц, мы можем построить график силы аэродинамического сопротивления для транспортных средств со скоростью от 0 до 250 км/ч.

Изображение: Сила аэродинамического сопротивления для нескольких автомобилей

Сила аэродинамического сопротивления увеличивается пропорционально квадрату скорости автомобиля. По этой причине, особенно при высокой скорости автомобиля (> 100 км/ч), аэродинамика имеет решающее значение с точки зрения производительности автомобиля и энергоэффективности.

Если сравнить силу аэродинамического сопротивления с силой сопротивления качению, то можно увидеть, что до 100 км/ч они имеют одинаковое значение. При более высоких скоростях автомобиля аэродинамические потери намного больше, и они потребляют большую тяговую силу от трансмиссии.

Вернуться назад

Сила аэродинамического сопротивления

Лучший способ понять величину аэродинамического сопротивления — посмотреть на потребляемую мощность для аэродинамических потерь. Сила аэродинамического сопротивления P _ad [Вт] рассчитывается путем умножения силы аэродинамического сопротивления F _ad [Н] на скорость транспортного средства v [м/с]:

P _ad = F _ad · v

( 3)

Используя уравнение (3), мы можем построить график зависимости мощности аэродинамического сопротивления от скорости транспортного средства, например, выше:

Изображение: Мощность аэродинамического сопротивления для нескольких транспортных средств

сопротивление воздуха значительное. Во многих случаях максимальная скорость автомобиля ограничивается аэродинамическим сопротивлением, так как оно потребляет большую часть мощности колеса и нет запаса мощности для разгона.

Назад

Пример

Рассчитайте силу и мощность аэродинамического сопротивления для автомобиля с коэффициентом сопротивления 0,4 и площадью лобового сечения 1,08 м ² , движущегося со скоростью 100 км/ч.

Шаг 1 . Преобразование скорости автомобиля из км/ч в м/с.

v = 100/3,6 = 27,78 м/с

Шаг 2 . Рассчитайте силу аэродинамического сопротивления, используя уравнение (2).

F _и = 0,5 · 0,4 · 1,08 · 1,202 · 27,78 ² = 200 Н

Шаг 3 . Рассчитайте мощность аэродинамического сопротивления, используя уравнение (3).

P _{г. н.э.} = 200 · 27,78 = 5556 Вт = 5,556 кВт

Обратитесь назад

Калькулятор

2 2

C D [-] =	A [M 2 2 [M 2 2 [M 2 [M 2 [M 2 [-] =	. кг/м 3 ] =	В [км/ч] =
F ad [N] =		P ad [кВт]0122

Назад

Ссылки

[1] Хеннинг Валлентовиц, Продольная динамика транспортных средств – лекция, IKA RWTH, Ахен, 2004.
[2] Ларс Эрикссон, Ларс Нильсен, Моделирование и управление двигателями, Wiley, 2014.
[3] Automotive Handbook, 9th Edition, Bosch, 2014.
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Automobile_drag_coefficient
[5] https://www.motorrend.com/how -to/hdrp-0609-aero-tricks-tips

3 Причины, по которым аэродинамическое сопротивление так важно для проектирования автомобилей

Аэродинамика — одна из самых красивых и сложных частей техники и дизайна автомобиля. Он включает в себя умопомрачительно сложные физические и математические модели, которые могут обмануть даже опытных инженеров. В этой колоссальной головоломке силы сопротивления оказывают огромное влияние на характеристики автомобиля, а некоторые плохо спроектированные аэродинамические элементы приводят к большим потерям в производительности. По мере развития технологий и разработки новых инструментов для поиска лучших решений автомобильная аэродинамика становится все более сложной и эффективной для производительности (и матери-природы). Итак, вот несколько причин, по которым сопротивление играет большую роль в конструкции автомобиля.

1. Минимизация сопротивления может сэкономить огромное количество топлива

Сопротивление — это не что иное, как сила, которой подвергается автомобиль при движении по воздуху, и оно может быть вызвано многими явлениями. Однако в вашем автомобиле всегда будет сила, действующая как раз против вашего движения. Таким образом, чем большее сопротивление создает ваша поездка, тем больше топлива потребуется для преодоления этой силы. Некоторый гладкий дизайн имеет основополагающее значение для экономии топлива. Возьмем модель Tesla S в качестве примера. с коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,24 (коэффициент аэродинамического сопротивления: безразмерный коэффициент, который измеряет аэродинамическое сопротивление, Cd, как его обычно называют, для обычного хэтчбека составляет около 0,3~0,4), способный иметь этот абсурдный диапазон до 295 миль. Меньшее сопротивление означает меньше энергии, затрачиваемой на круиз, а это означает, что вы можете лучше использовать эту прекрасную бензиновую / электрическую энергию, в которой вы так отчаянно нуждаетесь, а мать-природа может иметь меньше загрязнения, поэтому вы можете путешествовать в более чистом мире!

Модель Tesla S. Разработана с учетом аэродинамической эффективности.

2. Это также имеет прямое отношение к максимальной скорости вашей поездки.

Да, уменьшение лобового сопротивления — отличная идея для образа жизни «ехать быстрее». Это падает на то же самое, что и эффективность использования топлива. Поскольку на автомобиль будут воздействовать меньшие силы, препятствующие движению автомобиля, он сможет передать большую часть мощности, вырабатываемой двигателем, в движение, учитывая, что сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости, а уменьшение коэффициента сопротивления автомобиля приводит к гораздо более высоким скоростям. Возьми 19Машины 80-х как пример. Их квадратные формы имели огромное сопротивление; когда в 1990-х у них заменили кузов, максимальная скорость увеличилась на 20 км/ч при том же двигателе, подвеске, шинах и т. д. Интересно, что машины Ф1 обладают большим сопротивлением. Их Cd колеблется от 0,7 до 1,1, в зависимости от используемой настройки прижимной силы.