Зачем автомобилю аэродинамика

Одной из важнейших характеристик, которую производители автомобилей указывают при выпуске новой модели или нового поколения уже известной модели, является ее аэродинамика. Вернее, указывается коэффициент аэродинамического сопротивления, показатель которого влияет на динамические характеристики и экономичность машины. Что же такое аэродинамика, как она влияет на скорость и экономичность автомобиля, и можно ли улучшить аэродинамику стандартной машины, мы разберемся в этом материале.

От самолетов до автомобилей

Первоначально знания об аэродинамике применялись исключительно в военной промышленности – особенно в авиации. Но уже в начале ХХ века автомобилестроители решили перенять опыт самолетостроителей в конструировании машин, которые бы обладали выдающимися динамическими характеристиками.

Именно это, а отнюдь не экономия топлива, лежало в основе создания первых автомобилей, где за счет придания машине определенной формы и, тем самым, снижения сопротивления встречному потоку воздуха, удавалось добиваться увеличения скорости движения.

Первые испытания автомобилей, чьи кузова были построены с учетом аэродинамических характеристик, проводились в 1920 годах в Германии. Инженерам удавалось построить машины, напоминавшие по форме кузова фюзеляжи самолетов. Эти прототипы обладали лучшими, чем стандартные модели того времени, динамическими характеристиками. Но гиганты автомобилестроения не спешили воплощать находки энтузиастов в серийные образцы, полагаясь на принцип «тише едешь, дальше будешь». Впрочем, развивающийся параллельно «гражданскому» автомобилестроению автомобильный спорт требовал от известных производителей строительства более скоростных автомобилей, поэтому прототипы созданных по аэродинамическим законам модели рассматривались ими внимательно.

Дебютной «аэродинамической» моделью, которая пошла в серийное производство, стала Tatra 77, которая производилась с 1937 по 1950 годы.

Она обладала выдающимися по тем временам динамическими характеристиками — максимальная скорость — 160 км/час (самые скоростные модели на тот момент развивали не более 130 км/час), расход топлива при этом составлял 14 л/100 км (у остальных авто – от 17л/100 км и выше). Такие результаты вдохновили и других автопроизводителей, и постепенно все большее количество машин строились с учетом аэродинамических характеристик. Сегодня ни один производитель не игнорирует этого важнейшего аспекта при проектировке кузова новой модели, а усилия инженеров направлены на то, чтобы уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля.

Какой коэффициент лучше для авто

Коэффициент аэродинамического сопротивления является составной часть формулы, по которой рассчитывается сила сопротивления воздуха, воздействующего на какой-либо объект. Обозначается он символом Сw. Помимо потока встречного воздуха, существует еще одно препятствие для развития высокой скорости автомобиля – сила поверхностного трения, которая возникает из-за неровностей кузова. Придание ему обтекаемой формы, а также использование различных дополнительных конструкций (спойлеров, диффузоров, специальных вентиляционных отверстий) позволяет значительно снизить эти естественные препятствия, что в итоге положительно сказалось как на динамике, уменьшения шума в салоне, увеличении прижимной силы машины, так и на показателях расхода топлива. Испытания аэродинамических свойств автомобиля проводились в специально обустроенных трубах. В настоящее время применяется метод компьютерного моделирования условий, близкий к тем, что создаются в аэродинамической трубе. Оба метода признаны эффективными и применяются сегодня в автомобилестроении.

Первые автомобили, построенные с учетом аэродинамического коэффициента, имели значение лобового сопротивления воздух 0.5. Постепенно конструкторам, применявшим все более прогрессивные материалы при создании автомобиля, удалось снизить до 0.28. Первым автомобилем, достигшим такого эффекта, стал Audi 100.

Этот показатель стал эталоном аэродинамики пассажирских автомобилей на долги годы, пока в 1990 году еще немецкая компания, Opel, не выпустила модель с более прогрессивным коэффициентом аэродинамического сопротивления – 0.26. Этой моделью стала Calibra.

Конечно, конструкторы могли снизить коэффициент еще больше, но в таком случае это отражалось на комфорте водителя и пассажиров. Ведь конструкция кузова автомобиля с коэффициентом аэродинамического сопротивления ниже 0.2 предполагает низкий клиренс, неудобную посадку в авто для водителя и пассажиров. Также автомобили с такими показателями нерентабельны для серийного выпуска: технология их производства дорогостояща, что сказывается и на последующем обслуживании. Поэтому автомобили с низким коэффициентом аэродинамического сопротивления в основном используются в автоспорте.

Впрочем, добиться приблизительно похожего эффекта можно и для стандартного автомобиля. Конечно, заводские показатели аэродинамики в значительной мере скорректировать не удастся, но при использовании аэродинамического обвеса повлиять на динамические и расходные характеристики – можно. Множество компаний, занимающихся тюнингом автомобилей, изготавливают различные приспособления, при грамотной установке которых можно добиться улучшения аэродинамических характеристик практически любой машины.

Аэродинамика автомобиля — это… Что такое Аэродинамика автомобиля?

Аэродина́мика автомоби́ля — это раздел аэродинамики, изучающий аэродинамику автомобилей и другого дорожного транспорта. К числу первых автомобилей с кузовами удобообтекаемых форм следует отнести автомобили, построенные Женетти, Бергманом, Альфа-Ромео, Румплером и Яраем, появившиеся не столько в связи с изучением законов аэродинамики, сколько в результате чисто механического заимствования форм, используемых в снарядо-, корабле-, дирижабле- и самолетостроении. Наибольшего внимания заслуживает автомобиль конструкции инженера Ярая, который считал, что для тела, движущегося в непосредственной близости к поверхности дороги, в качестве теоретически наивыгоднейшей формы может служить разделенный пополам корпус дирижабля со слегка выпуклой нижней стороной и тщательно закругленными краями.

Главные цели

Главные цели автомобильной аэродинамики это:

• Уменьшение сопротивления воздуха и, как следствие, увеличение максимальной скорости и снижение расхода топлива.
• Снижение уровня шума.
• Предотвращение появления поднимающих сил (обеспечение прижимной силы) и других проявлений аэродинамической неустойчивости.

Особенности

Есть отличия в аэродинамике автомобилей и аэродинамике воздушного транспорта. Во-первых, характерная форма дорожного транспорта намного менее обтекаемая в сравнении с воздушным транспортом. Во-вторых, для автомобилей необходимо учитывать влияние дорожного покрытия на потоки воздуха. В-третьих, скорости наземного транспорта намного меньше. В-четвертых, у наземного транспорта меньше степеней свободы чем у воздушного, и его движение меньше зависит от аэродинамических сил. В-пятых, Наземный транспорт имеет особые ограничения во внешнем виде, связанные с высокими требованиями безопасности. И, наконец, большинство водителей наземного транспорта менее обучены чем пилоты и обычно водят, не стремясь достичь максимальной экономичности.

Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха вычисляется по формуле:

Где — плотность воздуха, S — площадь поперечной проекции автомобиля, — коэффициент аэродинамического сопротивления. Из формулы видно, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. На больших скоростях сила сопротивления воздуха превосходит другие силы сопротивления. Из формулы также видно, что уменьшить силу сопротивления можно путем уменьшения коэффициента C_x и уменьшения площади поперечной проекции. Наличие силы сопротивления воздуха объясняется тем, что при движении автомобиль сжимает воздух, находящийся перед ним, и там образуется область повышенного давления, и разрежает воздух позади себя, где образуется область пониженного давления.

Существует также сила поверхностного трения, возникающая из-за трения между неровностями поверхности автомобиля и воздухом.

Внутренние объемы автомобиля также оказывают влияние на коэффициент сопротивления, и, следовательно, на силу сопротивления воздуха.

Способы изучения аэродинамики автомобиля

Аэродинамика автомобилей изучается двумя основными методами — испытаниями в аэродинамической трубе и компьютерным моделированием. Аэродинамические трубы для испытания автомобилей иногда оснащаются подвижной дорожкой, имитирующей движущееся дорожное полотно. Кроме того, колеса испытываемого автомобиля приводятся во вращение. Эти меры принимаются для того, чтобы учесть влияние дорожного полотна и вращающихся колес на потоки воздуха.

Ссылки

Примечания

Аэродинамика автомобиля — это… Что такое Аэродинамика автомобиля?

Аэродина́мика автомоби́ля — это раздел аэродинамики, изучающий аэродинамику автомобилей и другого дорожного транспорта. К числу первых автомобилей с кузовами удобообтекаемых форм следует отнести автомобили, построенные Женетти, Бергманом, Альфа-Ромео, Румплером и Яраем, появившиеся не столько в связи с изучением законов аэродинамики, сколько в результате чисто механического заимствования форм, используемых в снарядо-, корабле-, дирижабле- и самолетостроении. Наибольшего внимания заслуживает автомобиль конструкции инженера Ярая, который считал, что для тела, движущегося в непосредственной близости к поверхности дороги, в качестве теоретически наивыгоднейшей формы может служить разделенный пополам корпус дирижабля со слегка выпуклой нижней стороной и тщательно закругленными краями.

Главные цели

Главные цели автомобильной аэродинамики это:

• Уменьшение сопротивления воздуха и, как следствие, увеличение максимальной скорости и снижение расхода топлива.
• Снижение уровня шума.
• Предотвращение появления поднимающих сил (обеспечение прижимной силы) и других проявлений аэродинамической неустойчивости.

Особенности

Есть отличия в аэродинамике автомобилей и аэродинамике воздушного транспорта. Во-первых, характерная форма дорожного транспорта намного менее обтекаемая в сравнении с воздушным транспортом. Во-вторых, для автомобилей необходимо учитывать влияние дорожного покрытия на потоки воздуха. В-третьих, скорости наземного транспорта намного меньше. В-четвертых, у наземного транспорта меньше степеней свободы чем у воздушного, и его движение меньше зависит от аэродинамических сил. В-пятых, Наземный транспорт имеет особые ограничения во внешнем виде, связанные с высокими требованиями безопасности. И, наконец, большинство водителей наземного транспорта менее обучены чем пилоты и обычно водят, не стремясь достичь максимальной экономичности.

Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха вычисляется по формуле:

Где — плотность воздуха, S — площадь поперечной проекции автомобиля, — коэффициент аэродинамического сопротивления. Из формулы видно, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. На больших скоростях сила сопротивления воздуха превосходит другие силы сопротивления. Из формулы также видно, что уменьшить силу сопротивления можно путем уменьшения коэффициента C_x и уменьшения площади поперечной проекции. Наличие силы сопротивления воздуха объясняется тем, что при движении автомобиль сжимает воздух, находящийся перед ним, и там образуется область повышенного давления, и разрежает воздух позади себя, где образуется область пониженного давления.

Существует также сила поверхностного трения, возникающая из-за трения между неровностями поверхности автомобиля и воздухом.

Внутренние объемы автомобиля также оказывают влияние на коэффициент сопротивления, и, следовательно, на силу сопротивления воздуха.

Способы изучения аэродинамики автомобиля

Аэродинамика автомобилей изучается двумя основными методами — испытаниями в аэродинамической трубе и компьютерным моделированием. Аэродинамические трубы для испытания автомобилей иногда оснащаются подвижной дорожкой, имитирующей движущееся дорожное полотно. Кроме того, колеса испытываемого автомобиля приводятся во вращение. Эти меры принимаются для того, чтобы учесть влияние дорожного полотна и вращающихся колес на потоки воздуха.

Ссылки

Примечания

Аэродинамика автомобиля — это… Что такое Аэродинамика автомобиля?

Аэродина́мика автомоби́ля — это раздел аэродинамики, изучающий аэродинамику автомобилей и другого дорожного транспорта. К числу первых автомобилей с кузовами удобообтекаемых форм следует отнести автомобили, построенные Женетти, Бергманом, Альфа-Ромео, Румплером и Яраем, появившиеся не столько в связи с изучением законов аэродинамики, сколько в результате чисто механического заимствования форм, используемых в снарядо-, корабле-, дирижабле- и самолетостроении. Наибольшего внимания заслуживает автомобиль конструкции инженера Ярая, который считал, что для тела, движущегося в непосредственной близости к поверхности дороги, в качестве теоретически наивыгоднейшей формы может служить разделенный пополам корпус дирижабля со слегка выпуклой нижней стороной и тщательно закругленными краями.

Главные цели

Главные цели автомобильной аэродинамики это:

• Уменьшение сопротивления воздуха и, как следствие, увеличение максимальной скорости и снижение расхода топлива.
• Снижение уровня шума.
• Предотвращение появления поднимающих сил (обеспечение прижимной силы) и других проявлений аэродинамической неустойчивости.

Особенности

Есть отличия в аэродинамике автомобилей и аэродинамике воздушного транспорта. Во-первых, характерная форма дорожного транспорта намного менее обтекаемая в сравнении с воздушным транспортом. Во-вторых, для автомобилей необходимо учитывать влияние дорожного покрытия на потоки воздуха. В-третьих, скорости наземного транспорта намного меньше. В-четвертых, у наземного транспорта меньше степеней свободы чем у воздушного, и его движение меньше зависит от аэродинамических сил. В-пятых, Наземный транспорт имеет особые ограничения во внешнем виде, связанные с высокими требованиями безопасности. И, наконец, большинство водителей наземного транспорта менее обучены чем пилоты и обычно водят, не стремясь достичь максимальной экономичности.

Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха вычисляется по формуле:

Где — плотность воздуха, S — площадь поперечной проекции автомобиля, — коэффициент аэродинамического сопротивления. Из формулы видно, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. На больших скоростях сила сопротивления воздуха превосходит другие силы сопротивления. Из формулы также видно, что уменьшить силу сопротивления можно путем уменьшения коэффициента C_x и уменьшения площади поперечной проекции. Наличие силы сопротивления воздуха объясняется тем, что при движении автомобиль сжимает воздух, находящийся перед ним, и там образуется область повышенного давления, и разрежает воздух позади себя, где образуется область пониженного давления.

Существует также сила поверхностного трения, возникающая из-за трения между неровностями поверхности автомобиля и воздухом.

Внутренние объемы автомобиля также оказывают влияние на коэффициент сопротивления, и, следовательно, на силу сопротивления воздуха.

Способы изучения аэродинамики автомобиля

Аэродинамика автомобилей изучается двумя основными методами — испытаниями в аэродинамической трубе и компьютерным моделированием. Аэродинамические трубы для испытания автомобилей иногда оснащаются подвижной дорожкой, имитирующей движущееся дорожное полотно. Кроме того, колеса испытываемого автомобиля приводятся во вращение. Эти меры принимаются для того, чтобы учесть влияние дорожного полотна и вращающихся колес на потоки воздуха.

Ссылки

Примечания

Аэродинамика автомобиля — это… Что такое Аэродинамика автомобиля?

Аэродина́мика автомоби́ля — это раздел аэродинамики, изучающий аэродинамику автомобилей и другого дорожного транспорта. К числу первых автомобилей с кузовами удобообтекаемых форм следует отнести автомобили, построенные Женетти, Бергманом, Альфа-Ромео, Румплером и Яраем, появившиеся не столько в связи с изучением законов аэродинамики, сколько в результате чисто механического заимствования форм, используемых в снарядо-, корабле-, дирижабле- и самолетостроении. Наибольшего внимания заслуживает автомобиль конструкции инженера Ярая, который считал, что для тела, движущегося в непосредственной близости к поверхности дороги, в качестве теоретически наивыгоднейшей формы может служить разделенный пополам корпус дирижабля со слегка выпуклой нижней стороной и тщательно закругленными краями.

Главные цели

Главные цели автомобильной аэродинамики это:

• Уменьшение сопротивления воздуха и, как следствие, увеличение максимальной скорости и снижение расхода топлива.
• Снижение уровня шума.
• Предотвращение появления поднимающих сил (обеспечение прижимной силы) и других проявлений аэродинамической неустойчивости.

Особенности

Есть отличия в аэродинамике автомобилей и аэродинамике воздушного транспорта. Во-первых, характерная форма дорожного транспорта намного менее обтекаемая в сравнении с воздушным транспортом. Во-вторых, для автомобилей необходимо учитывать влияние дорожного покрытия на потоки воздуха. В-третьих, скорости наземного транспорта намного меньше. В-четвертых, у наземного транспорта меньше степеней свободы чем у воздушного, и его движение меньше зависит от аэродинамических сил. В-пятых, Наземный транспорт имеет особые ограничения во внешнем виде, связанные с высокими требованиями безопасности. И, наконец, большинство водителей наземного транспорта менее обучены чем пилоты и обычно водят, не стремясь достичь максимальной экономичности.

Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха вычисляется по формуле:

Где — плотность воздуха, S — площадь поперечной проекции автомобиля, — коэффициент аэродинамического сопротивления. Из формулы видно, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. На больших скоростях сила сопротивления воздуха превосходит другие силы сопротивления. Из формулы также видно, что уменьшить силу сопротивления можно путем уменьшения коэффициента C_x и уменьшения площади поперечной проекции. Наличие силы сопротивления воздуха объясняется тем, что при движении автомобиль сжимает воздух, находящийся перед ним, и там образуется область повышенного давления, и разрежает воздух позади себя, где образуется область пониженного давления.

Существует также сила поверхностного трения, возникающая из-за трения между неровностями поверхности автомобиля и воздухом.

Внутренние объемы автомобиля также оказывают влияние на коэффициент сопротивления, и, следовательно, на силу сопротивления воздуха.

Способы изучения аэродинамики автомобиля

Аэродинамика автомобилей изучается двумя основными методами — испытаниями в аэродинамической трубе и компьютерным моделированием. Аэродинамические трубы для испытания автомобилей иногда оснащаются подвижной дорожкой, имитирующей движущееся дорожное полотно. Кроме того, колеса испытываемого автомобиля приводятся во вращение. Эти меры принимаются для того, чтобы учесть влияние дорожного полотна и вращающихся колес на потоки воздуха.

Ссылки

Примечания

Технология появилась в 1800-х годах

Технология, которая помогает сделать ваш автомобиль более аэродинамичным.

Уважаемые ситатели, предлагаем сегодня вам узнать, что такое аэродинамика автомобиля, зачем она нужна и в каком году впервые в мире появилась эта технология.

Без аэродинамики автомобили и самолеты, а также космические аппараты и в том числе бобслеисты являлись бы обычными объектами перемещающимися с помощью ветра. Если бы не было аэродинамики, то этот ветер перемещал бы все эти объекты просто не эффективно. Данная наука, изучающая эффективность отвода потоков воздуха и называется аэродинамикой. Чтобы создать автотранспортное средство, которое эффективно бы отводило от себя потоки встречного воздуха и заодно бы уменьшало сопротивление, необходима аэродинамическая труба, в которой инженеры проверяют эффективность аэродинамического сопротивления воздуха всех деталей автомобиля. 

Ошибочно считается, что аэродинамика появилась с момента изобретения аэродинамической трубы. Это друзья не так. На самом деле аэродинамика как явление появилась еще в 1800-х годах. А само зарождение ее как науки началось в 1871 году, с известным сегодня многим братьев Райт, которые являются проектировщиками и создателями первого в мире самолета. Благодаря именно им начала развиваться наука- аэронавтика. Цель была одна — попытаться построить самолет.

Первое время братья проводили испытания своих летающих прототипов в железнодорожном тоннели. Но возможности данного тоннеля для изучения конкретных потоков воздуха были сильно ограничены. Поэтому в первое время им не удалось создать реальный летательный аппарат, чтобы корпус самого самолета отвечал самым строгим требования аэродинамики. 

Поэтому в 1901 году братья построили собственную аэродинамическую трубу. В итоге, по некоторым непроверенным данным в этой трубе было испытано около 200 летательных аппаратов и еще отдельные корпуса таких прототипов различной формы. На то, чтобы построить первый в истории реальный самолет братьям потребовалось еще несколько лет. Так к примеру, в 1903 году Братья Райт провели удачное испытание своего первого самолета в мире, который тогда продержался в воздухе целых 12 секунд. 

Что же такое аэродинамическая труба? 

Это достаточно простое устройство, которое состоит из обычного закрытого тоннеля (т.е. огромной емкости) через который подаются потоки воздуха при помощи мощных вентиляторов. В такую аэродинамическую трубу помещают нужный объект, на который и начинают подавать потоки воздуха. Также, в современных аэродинамических трубах специалисты имеют сегодня возможность подавать на объект (и не только) уже направленные потоки воздуха, как и на определенные элементы кузова самого автомобиля и любого автотранспортного средства.

Такое тестирование в аэродинамических трубах приобрело массовую популярность во время Великой Отечественной войны (т.е. в 40-е годы). Во всем мире военные ведомства вели исследования аэродинамики военной техники и боеприпасов. После окончания войны эти военные аэродинамические исследования свернулись. Но свое внимание на аэродинамику как науку обратили сами авто-инженеры, которые проектировали спортивные гоночные автомобили. Затем эту моду подхватили и проектировщики  легковых автомобилей. 

Изобретение аэродинамической трубы позволило специалистам тестировать автотранспортные средства которые находятся в неподвижном состоянии, подавая на них потоки воздуха создается тем самым тот же самый эффект, что наблюдается при движении машины. Даже при испытаниях тех-же самолетов объект всегда остается  неподвижным. Регулируется только скорость самого ветра, чтобы сымитировать определенную скорость данного транспортного средства.

Благодаря аэродинамике, спортивные и простые автомобили стали приобретать вместо своих квадратных форм более плавные линии с закругленными элементами кузова.

Иногда для такого исследования бывает и не нужен целый автомобиль. Очень часто для  аэродинамического изучения кузова определенной модели автомобиля используется просто его обычный макет в натуральную величину. В итоге таким самым образом специалисты и определяют уровень данного сопротивления ветра.

По тому как движется ветер внутри трубы определяется и сам коэффициент такого лобового сопротивления ветра.

Современные аэродинамические трубы по своей сути представляют из себя очень гигантский фен, который используется (и использовался) для вашего автомобиля. Например, одна из известных аэродинамических труб расположена в Северной Каролине, штат США, где постоянно проводятся исследования всемирно известной ассоциацией гонок NASCAR. Благодаря этой трубе инженеры создают и моделируют современные автомобили способные передвигаться со скоростью 290 км/ч.

В это сооружение было когда-то вложено около 40 млн. долларов США. Труба начала свою работу в 2008 году. Главные ее инвесторы — ассоциация гонок NASCAR и владелец гонок Формула-1 Джин Хаас. 

Вот дорогие друзья видео традиционного испытания в этой самой трубе:

С момента появления первой в истории аэротрубы инженеры поняли для себя, на сколько важно это изобретение для всей автопромышленности. В конечном итоге на нее (на трубу) обратили внимание и автомобильные проектировщики, которые стали развивать сами технологии исследования потоков воздуха. Но как мы знаем, технологии не стоят на месте. В наши дни многие исследования и расчеты проходят и проводятся уже на компьютерах. Самое удивительное и то, что даже сами аэродинамические тесты стали проводиться на компьютерах в специальных его программах.

В качестве испытуемого объекта используется виртуальная 3D модель машины. Далее на самом компьютере воспроизводятся различные условия для тестирования той самой аэродинамики. Тот же подход начал развиваться и применяться для проведения и самих краш-тестов. Так к примеру, недавно было заявлено, что готовится новая технология по проведению виртуальных краш-тестов, которая не только поможет сэкономить деньги, но и позволит учитывать множественное число параметров авто при испытании.

Также как и реальные краш-тесты строительство такой аэродинамической трубы и испытания в ней, очень дорогое удовольствие. На самом же компьютере себестоимость таких испытаний может составить всего несколько долларов. 

Правда только бабушки, дедушки и приверженцы старых технологий по-прежнему будут говорить всему миру, что реальный мир все-же лучше, чем теже компьютеры. Но 21 век — это и есть 21 век. Поэтому это неизбежно, в ближайшем будущем многие реальные испытания будут уже полностью проводиться на компьютере. 

Хотя здесь надо отметить, мы и многие из нас не против таких компьютерных технологий хотя где-то в душе надеемся, что реальные тесты в самой аэротрубе и обычные краш-тесты все-же по-прежнему останутся в автопромышленности.