Аэродинамика это что – Аэродинамические характеристики — это… Что такое Аэродинамические характеристики? — mcwheels.ru

Аэродинамика это что – Аэродинамические характеристики — это… Что такое Аэродинамические характеристики?

29.12.2017

Содержание

Аэродинамика — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 апреля 2012; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 апреля 2012; проверки требуют 4 правки.

Аэродинамика – от греческого ἀήρ (air-воздух) + δυναμική (dynamics-воздействие) – наука, изучающая движение воздушных масс и их воздействие на тела, находящиеся в потоке. Аэродинамика проявляется везде, где есть воздух, а он на Земле есть практически везде. Ураганы и пульверизаторы, полет самолетов и птиц, работа пневматических инструментов, добыча газа из скважин, «крученый мяч» в футболе и «японская» подача в волейболе – всё подчиняется законам аэродинамики. До недавнего времени даже существовали вычислительные устройства на аэродинамических принципах. Аэродинамика является частью науки «механика сплошной среды» и вплотную примыкает с одой стороны к механике жидкости и к газодинамике с другой. Термин

аэродинамика в настоящий момент практически стал синонимичен термину газодинамика, разница в том, что в газодинамике изучаются движение газов всех видов, а не только воздуха. Формально изучение аэродинамики началось в 18 столетии, хотя основные понятия, например сила сопротивления, появились значительно раньше. Множество усилий было направлено на реализацию возможности полета аппарата тяжелее воздуха, что было впервые достигнуто в 1891 г. Отто Лилиенталем. С тех пор аэродинамические законы, используя через математический анализ, эмпирические аппроксимации, трубный эксперимент и численное моделирование создали базис для развития полетов аппаратов тяжелее воздуха и других сопутствующих технологий

История[править | править код]

Начало (с древнейших времен до эпохи возрождения)[править | править код]

Одним из самых древних, но постоянных стремлений человечества было стремление подняться в воздух. Это желание — парить в высоте — можно увидеть ещё в творчестве древних греков – миф о Дедале и Икаре один из самых романтичных и самых беспощадных, ибо уже тогда люди стали понимать, что воздушная стихия не прощает ошибок. Но именно в эти времена в работах Архимеда и Аристотеля впервые появляются основополагающие понятия науки о взаимодействии с воздухом – непрерывность сплошной среды, сила сопротивления, градиент давления. Первыми документальными свидетельствами попыток человек подняться в воздух можно считать первые проекты летательных машин, которые относятся к середине 80-х гг. XV века. Автором этих многочисленны проекты аппаратов с машущими крыльями — орнитоптеров является итальянский инженер, художник, архитектор, скульптор Леонардо Да Винчи. Естественно, что за образцом для подражания им были взяты птицы и их машущий принцип полета. Но уже ко второму десятилетию XVI века он понимает тупиковость развития этой идеи. Он попытался вместо машущего крыла использовать архимедов винт, создав проект вертикально взлетающего летательного аппарата, но и тут его ждала неудача. И после этого в его работах появляются приборы, изучающие свойства воздуха. Это можно считать началом аэродинамики – человечество прекратило слепо копировать природу, а начало изучать опорную среду – воздух.

Развитие (XVII-XVIII вв)[править | править код]

Из Италии в Англию[править | править код]

Продолжение эти исследования получили в XVII в. в работах Галилео Галилея. Изучая законы падения тел и движения маятника, который служил в то время инструментом для измерения времени, Галилей впервые показал, что сопротивление, испытываемое телом, движущимся в жидкой среде, возрастает с увеличением плотности среды и скорости движения. Количественную оценку величины сопротивления Галилей не произвел. Это удалось сделать Исааку Ньютону в конце XVII – начале XVIIIв. Исследуя движение шара в различных средах, Ньютон установил, что сопротивление шара R пропорционально плотности среды р, квадрату скорости движения v и площади сечения S. В своих теоретических работах Ньютон особенно подробно исследовал движение гипотетической жидкости, состоящей из дискретных частиц. Применительно к ней Ньютон создал так называемую ударную теорию сопротивления пластинки, движущейся под некоторым углом атаки. Но получившийся результат показывал столь малую силу, действующую на пластинку, что долгое время считалось, что создать летательный аппарат тяжелее воздуха невозможно.

Из Англии в Россию[править | править код]

В 1725 году на краю Европы, в ещё строящемся городе Санкт-Петербурге, неожиданно ставшем столицей молодой Российской империи, в недавно основанной Петром I Петербургской академии наук, начал изучать медицину, совсем недавно получивший известность молодой голландско-швейцский ученый Даниил Бернулли. Петр I недавно скончался, в стране царила неразбериха, многие ученые уезжали, но Даниил не только не уехал, но и пригласил своего друга – Леонарда Эйлера, который в 1727 г. приехал в Санкт-Петербург изучать среди прочего гидродинамику физиологических жидкостей. Можно сказать, что встреча этих ученых и их работа в Санкт-Петербурге определила всё дальнейшее развитие современной аэродинамики. Работа в Петербургской академии наук позволила Д. Бернулли подготовить свой главный труд: монографию «Гидродинамика» (опубликована в 1738 году), где среди прочего, там содержится основополагающий «закон Бернулли». Несмотря на то, что дифференциальных уравнений движения жидкости в книге ещё нет (их установил Эйлер в 1750-е годы) у инженеров появился инструмент для расчета сил действующих на тело в потоке жидкости или газа.

Из России ко всем[править | править код]

Эйлер впоследствии стал основоположником аналитической гидродинамики. В работе «Принципы движения жидкостей» (1752; опубликована девятью годами позже) он, рассматривает жидкость не как набор упругих шариков, как было у И. Ньютона, а как совокупность деформируемых частиц в виде бесконечно малого (элементарного) объема сплошной среды — несжимаемой идеальной жидкости. Применяя уравнения динамики (фактически закон сохранения импульса), он впервые получил для такой жидкости уравнения движения, а также уравнение неразрывности для общего трёхмерного случая.

АЭРОДИНАМИКА — это… Что такое АЭРОДИНАМИКА?

В последней формуле величина t/c есть отношение толщины t к хорде крыла c. Эта формула показывает, что крыло сверхзвукового самолета должно быть тонким, а из соображений прочности следует, что оно должно иметь относительно небольшой размах. Это одна из важнейших причин, по которой на сверхзвуковых самолетах используют крылья малого удлинения. Гиперзвуковое течение отличается от сверхзвукового в двух аспектах, каждый из которых проявляется постепенно по мере увеличения числа Маха. Во-первых, при числах Маха свыше 8 возмущения, генерируемые даже тонкими телами, становятся сильными ударными волнами. Поэтому изменения плотности и давления в них не подчиняются законам, справедливым для более слабых волн Маха, генерируемых при более низких сверхзвуковых скоростях. Следовательно, формулы для определения подъемной силы и силы сопротивления крыла в гиперзвуковом потоке должны отличаться от соответствующих формул для сверхзвуковых течений. Конкретный вид этих формул зависит от формы крыла в плане и формы поперечного сечения, однако в гиперзвуковом течении коэффициент CY пропорционален a2, а — комбинации (t/c)3 и a3. Один из методов нахождения распределения давления на телах, движущихся с гиперзвуковыми скоростями, описывается ниже в связи с проблемой полета на больших высотах. Второй, более существенной особенностью гиперзвукового течения является сильное аэродинамическое нагревание поверхности тела.

Нагревание тела, движущегося с большой скоростью, описывается теоретическим уравнением энергии, приведенным в разделе «Фундаментальные законы». Формула, которая может рассматриваться как первое приближение к реальности, записывается в виде

где T0 — температура торможения, т.е. абсолютная температура частицы воздуха, когда она тормозится до состояния покоя (как, например, в носовой части тела), v — скорость и cр — удельная теплоемкость при постоянном давлении, равная 1000 м2/с2 К. Эту формулу можно также представить в виде T0 — T = v2/2ср. Следовательно, в точке торможения (точке A на рис. 8,а) температура воздуха на величину v2/2000 выше температуры воздуха в окружающей атмосфере. Например, для тела, движущегося с М = 10 на высоте, соответствующей уровню моря (a = 340,3 м/с), температура воздуха должна быть на 5800 К выше температуры окружающего воздуха. В действительности температура торможения меньше по ряду причин, из которых наиболее существенной является то, что часть энергии воздуха расходуется в процессах диссоциации, в которых молекулы разлагаются на составляющие их атомы, и ионизации, в которых электроны отрываются от атомных ядер. Эти процессы осложняют описание явления аэродинамического нагревания, однако не устраняют связанных с ним проблем. Столь высокая температура, которая близка к температуре на поверхности Солнца, создает одну из наиболее серьезных проблем высокоскоростного полета. Полет с M = 10 в атмосфере невозможен, так как все известные материалы плавятся и испаряются при температурах, даже более низких, чем 6000 К. (Наиболее тугоплавкий из металлов — вольфрам — плавится при температуре 3700 К. Керамические материалы и керметы — смеси керамических материалов с металлами — плавятся при температуре 2500 К или еще ниже.) Практическое решение состоит в том, чтобы высокоскоростной полет осуществлялся на очень больших высотах, а затем происходило быстрое снижение летательного аппарата (стадия спуска) с быстрым уменьшением скорости в тех областях, где аэродинамическое нагревание будет наибольшим. Чтобы осуществить быстрое торможение, спускаемый аппарат должен обладать большим сопротивлением (сопротивление формы намного больше сопротивления трения). Высокий коэффициент сопротивления не является помехой для полета на очень больших высотах, так как там вследствие разреженности воздуха малы как сила сопротивления, так и тепловые потоки к поверхности тела. При быстром торможении на первоначальной стадии спуска в атмосфере скорость уменьшается до значений, при которых температура торможения уже не будет столь высокой. Рекомендации для прохождения атмосферы, как и для входа в атмосферу, могут быть сформулированы в терминах летного коридора, показанного на рис. 16. Ограничение на высоту установившегося полета следует из условия, что сумма аэродинамической подъемной и центробежной сил должна превышать силу тяжести. Аэродинамическая подъемная сила пропорциональна плотности воздуха и квадрату скорости полета, а центробежная сила (эта сила удерживает, например, спутник на околоземной орбите) пропорциональна квадрату скорости полета. Следовательно, при низких скоростях полета плотность воздуха должна быть достаточно большой (соответственно — высота должна быть достаточно низкой), чтобы аэродинамическая подъемная сила компенсировала большую часть силы тяжести, тогда как при больших скоростях полета на больших высотах центробежная сила будет полностью компенсировать силу тяжести. На основе этих соображений определяется верхняя граница летного коридора (рис. 16). Область над этой границей обозначена символически как G > Y + ЦС, где G — сила тяжести (вес летательного аппарата), Y — подъемная сила и ЦС — центробежная сила. Положение нижней границы летного коридора, показанного на рис. 16, определено из условия, что допустимая температура обшивки летательного аппарата равна 1600 К. Положение верхней границы зависит от веса тела и площади несущей поверхности; положение нижней границы определяется предельной температурой, при которой материал обшивки сохраняет необходимые прочностные свойства. Ясно, что для поддержания непрерывного полета необходимо, чтобы изображающая летательный аппарат точка, определяемая значениями высоты и скорости полета, попадала внутрь летного коридора. Показанные на рисунке траектории спуска тем не менее пересекают нижнюю границу (время прохождения атмосферы настолько мало, что обшивка не успевает нагреться до температуры торможения).

Рис. 16. ЛЕТНЫЙ КОРИДОР для летательных аппаратов (таких, как спутники), движущихся в атмосфере и выше, показан двумя штриховыми линиями. Непрерывными линиями изображены траектории движения четырех летательных аппаратов: спутника, крылатой ракеты и двух баллистических ракет. 1 — спуск ракеты при начальной скорости 4,5 км/с; 2 — спуск ракеты при начальной скорости 9 км/с; 3 — летный коридор; 4 — спутник; 5 — ракета.
Влияние вязкости. Вследствие прилипания текущей среды всюду на поверхности летательного аппарата температура воздуха близка к температуре торможения. Наибольшие проблемы возникают вблизи точки торможения по двум причинам: во-первых, в эту область поступает воздух, который претерпевает сжатие в головной ударной волне, и, следовательно, тепловые потоки здесь больше, чем на других участках поверхности тела летательного аппарата; во-вторых, температура у поверхности на некотором удалении от точки торможения несколько меньше температуры торможения. Сопротивление формы и сопротивление трения существенно зависят от скорости полета, однако принципы, сформулированные при рассмотрении течений несжимаемой жидкости, остаются неизменными. Коэффициенты трения для ламинарного и турбулентного режимов течения начинают заметно уменьшаться при M > 3, однако по-прежнему турбулентное сопротивление трения существенно выше ламинарного.
ПОЛЕТ НА БОЛЬШИХ ВЫСОТАХ
На очень больших высотах нельзя использовать понятие элементарного объема текущей среды, намного меньшего обтекаемого тела, но содержащего большое число молекул. Таким образом, обтекание тела на очень больших высотах нельзя описать с помощью линий тока, которые были определены выше как траектории элементарных частиц среды, движущихся около тела. Теперь течение должно рассматриваться как совокупность большого числа столкновений между молекулами, движущимися случайно около летящего тела. Этот режим течения, называемый свободномолекулярным, имеет место при M/Re ТРУДНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Полет на высотах в диапазоне высот от 30 км (ниже превалируют течения сплошной среды) до 130 км, где реализуется свободномолекулярное течение, чрезвычайно трудно проанализировать теоретически. Экспериментальные исследования также осложняются тем, что вследствие низкой плотности потока требуется высокоточная измерительная аппаратура, с помощью которой можно было бы измерить малые подъемную силу и силу сопротивления, действующие на тело.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
Для экспериментального исследования законов аэродинамики используется один из двух подходов: либо летательный аппарат, оборудованный соответствующей измерительной аппаратурой, совершает полет, либо неподвижное тело, оборудованное измерительными датчиками, обтекается воздушным потоком. Как отмечалось выше, в отношении явлений обтекания оба случая эквивалентны. Практически все экспериментальные исследования аэродинамических явлений, связанных с обтеканием самолета, проводятся на маломасштабных моделях. Возможность перенесения полученных результатов на натурные условия зависит от значений критериев подобия, таких, как число Рейнольдса rvl/m. Рассмотрим, например, модель самолета, выполненную в масштабе 1/4. Если при испытаниях величина rv/m в четыре раза больше, чем в условиях полета натурного самолета, то числа Рейнольдса для обеих ситуаций равны. Тогда, согласно теории, будут равными и коэффициенты сил, действующих на модель и на самолет. Для достижения равенства чисел Рейнольдса можно было бы попытаться увеличить плотность r. Однако на практике измеряют аэродинамические характеристики модели в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, каждое из которых значительно меньше натурного значения, и с помощью теоретических соображений пересчитывают измеренные коэффициенты сил и определяют их натурные значения. Выбор метода аэродинамического исследования зависит от его цели, однако наиболее простым, дешевым и надежным средством экспериментальных исследований является аэродинамическая труба. Модель выставляется в искусственно создаваемый воздушный поток таким образом, чтобы можно было измерить действующие на нее силы и моменты сил или исследовать особенности течения около модели. Рисунок 13 может рассматриваться как весьма приблизительная схема сверхзвуковой аэродинамической трубы. Воздух высокого давления истекает через трубу, и на тело, помещенное в сечении Aв, воздействует поток с числом Маха, зависящим от отношения площадей Aв/Aкр (см. табл.). В экспериментальных исследованиях аэродинамического нагрева, например, при условиях, соответствующих входу в атмосферу возвращаемого космического аппарата, модель и аэродинамическая труба сгорят, если время измерений не ограничить. В таких исследованиях высокие температуры и давления часто создают ударной или детонационной волной; соответствующее устройство называется ударной трубой. Ударная волна возникает при разрыве диафрагмы, разделяющей области высокого и низкого давления. По мере продвижения ударной волны по трубе газ, прошедший через ударную волну, нагревается, сжимается и движется вслед за ней. При расширении потока создается течение с большим числом Маха и высокой температурой торможения. Время существования такого течения измеряется миллисекундами, так что суммарная тепловая нагрузка остается невысокой. Однако, используя чувствительную измерительную аппаратуру, можно определить температуру в точке торможения и величину тепловых потоков к модели. Специальные устройства позволяют также измерить распределение давления. Летные испытания используются главным образом для окончательной проверки расчетных данных теории и результатов испытаний в аэродинамических трубах. В летных испытаниях самолеты и ракеты оборудуются измерительной аппаратурой и телеметрическими средствами, позволяющими передавать распределения температур и давлений на наземную станцию, где они записываются, расшифровываются и изучаются. Еще одним способом, используемым в некоторых специальных исследованиях, является испытание моделей в свободном полете. Модель выстреливается в длинную трубу, в которой давление может изменяться в широком диапазоне, что позволяет варьировать число Рейнольдса. Скорость движения модели определяется посредством сопоставления фотоснимков, полученных в различные моменты времени, а распределения температур и давлений телеметрическими средствами передаются на регистрирующий блок. В таких испытаниях можно исследовать проблемы устойчивости полета, такие, как возникновение «болтанки» носка. Модель, которая опрокидывается в полете, является аэродинамически неустойчивой (центр давления у нее расположен впереди центра масс).
СМЕШАННЫЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Ниже дано краткое описание ряда интересных аэродинамических явлений, встречающихся в реальных условиях.
Влияние нестационарности течения. Наиболее широко распространенным нестационарным явлением является, по-видимому, образование вихрей (аналогичных тем, которые создаются, например, лодочными веслами или ложечкой в чашке кофе). Вихри представляют собой области пониженного давления на поверхности жидкости. При обтекании цилиндра или пластины, установленной нормально к потоку, вихри сходят поочередно с двух боковых сторон тела с частотой, определяемой числом Струхаля v/nl = const, где n — число вихрей, образующихся за секунду, а l — характерная длина (диаметр цилиндра или ширина пластины). Соответствующий след называется вихревой дорожкой. Это явление создает некоторые проблемы на практике. Возникновение аэродинамической тряски (бафтинга) объясняется тем, что вихри, образующиеся за крылом, установленным под большим углом атаки, проходят над хвостовым оперением и вызывают колебательное изменение угла атаки, сопровождаемое пульсациями аэродинамических сил. При определенных условиях бафтинг может вызвать разрушение самолета. Еще одним нестационарным эффектом является возникновение сил, действующих на ракету, установленную на пусковой платформе. Вихревая дорожка, порождаемая поперечным ветром, вызывает раскачивание ракеты, и при неблагоприятных условиях обшивка может потерять устойчивость (покоробиться). Флаттер крыла самолета происходит вследствие взаимозависимости между упругими свойствами крыла и пульсациями подъемной силы, порождаемыми деформациями или отклонениями, вызванными аэродинамическими силами. Как правило, флаттер возникает в узком диапазоне скоростей полета и не проявляется вне этого диапазона. При полете самолета в воздухе «шквальные» нагрузки, вызванные турбулентностью атмосферы, могут стать причиной серьезных неудобств.
Влияние ударных волн. Когда ударные волны, порождаемые сверхзвуковым самолетом, достигают земли, они создают сильный импульс давления, или шум, и чем больше скорость полета, тем больше интенсивность этого шума. Еще один эффект, известный как звуковой удар, возникает, когда самолет выходит из пикирования с большой скоростью. При этом воздух под крылом сжимается, и образуется ударная волна, которая движется по направлению к земле; в зоне ударной волны на поверхности земли слышны хлопки, и могут даже вылетать стекла из окон. Это явление можно сопоставить со звуком, создаваемым кожаным бичом, — звук порождается сжатием воздуха на кончике бича, которое затем перемещается с большой, но необязательно сверхзвуковой скоростью. См. также ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА.
ЛИТЕРАТУРА
Прандтль Л. Гидроаэромеханика. М., 1951 Петров К.П. Аэродинамика ракет. М., 1977 Петров К.П. Аэродинамика элементов летательных аппаратов. М., 1985 Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., 1987 Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М., 1991 Авиация: энциклопедия. М., 1994

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

АЭРОДИНАМИКА — это… Что такое АЭРОДИНАМИКА?

аэродинамика — аэродинамика … Орфографический словарь-справочник

АЭРОДИНАМИКА — (от греч. aer воздух, и dynamis сила). Наука о законах движения газов. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АЭРОДИНАМИКА греч., от aer, воздух, и dynamis, сила. Наука о законах движения газообразных тел … Словарь иностранных слов русского языка

Аэродинамика — (от греческого аer воздух и dynamis сила) 1) раздел механики сплошных сред, в котором изучаются закономерности движения жидкостей и газов (преимущественно воздуха), а также механическое и тепловое взаимодействие между жидкостью или газом и… … Энциклопедия техники

аэродинамика — и, ж. aérodynamique f. Научная дисциплина, изучающая законы движения воздуха и других газов и их взаимодействие с движущимися в них телами. БАС 2. &LT;Аэрометрия&GT; разделяется на Аэростатику, Пневматику и Аэродинамику. Ян. 1 296. Лекс. Ян. 1803 … Исторический словарь галлицизмов русского языка

аэродинамика — Раздел механики сплошных сред, в котором изучаются закономерности движения газа, преимущественно воздуха, а также механическое и тепловое взаимодействие между газом и движущимися в нем телами. [ГОСТ 23281 78] Тематики аэродинамика летательных… … Справочник технического переводчика

АЭРОДИНАМИКА — (от аэро… и греческого dynamis сила), наука о законах движения газов и взаимодействии их с твердыми телами. Сложилась в 1 й четверти 20 в. в связи с потребностями развивающейся авиации в аналитическом определении подъемной силы летательного… … Современная энциклопедия

АЭРОДИНАМИКА — раздел аэромеханики, в котором изучаются законы движения газа (напр., воздуха) и силы, возникающие на поверхности обтекаемого газом тела. Сформировалась в 20 в. в связи с развитием авиации. Основные задачи аэродинамики: определение сил,… … Большой Энциклопедический словарь

АЭРОДИНАМИКА — АЭРОДИНАМИКА, наука о движении газов и о силах, действующих на предметы, например, самолеты, движущиеся в воздушной среде. Авиаконструктор должен учитывать четыре важнейших фактора и их взаимосвязь: вес аппарата и груза, который должен быть… … Научно-технический энциклопедический словарь

АЭРОДИНАМИКА — АЭРОДИНАМИКА, аэродинамики, мн. нет, жен. (от греч. aer воздух и dynamis сила) (научн.). Учение о сопротивлении воздуха при движении тел. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

АЭРОДИНАМИКА — АЭРОДИНАМИКА, и, жен. Раздел аэромеханики, изучающий движение воздуха и других газов и взаимодействие газов с обтекаемыми ими телами. | прил. аэродинамический, ая, ое. А. нагрев (повышение температуры тела, движущегося с большой скоростью в… … Толковый словарь Ожегова

Аэродинамика — это… Что такое Аэродинамика?

аэродинамика — аэродинамика … Орфографический словарь-справочник

АЭРОДИНАМИКА — (от греч. aer воздух и dynamis сила), раздел гидроаэромеханики, в к ром изучаются законы движения воздуха (или др. газа) и силы, возникающие на поверхности тел, относительно к рых происходит его движение. В А. рассматривают движение с дозвук.… … Физическая энциклопедия

АЭРОДИНАМИКА — это… Что такое АЭРОДИНАМИКА?

аэродинамика — аэродинамика … Орфографический словарь-справочник

Аэродинамика автомобиля — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 ноября 2013; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 ноября 2013; проверки требуют 6 правок.

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 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.
Оптимизация процесса охлаждения некоторых агрегатов автомобиля.
Уменьшение загрязнения дорожной грязью стёкол, некоторых элементов охлаждения и воздушного фильтра автомобиля.

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 вычисляется по формуле:

F=12⋅Cx⋅ρ⋅S⋅V2{\displaystyle F={{1 \over 2}\cdot {C_{x}}\cdot \rho \cdot {S}\cdot {V^{2}}}}

Где ρ{\displaystyle \rho } — плотность воздуха, S —площадь поперечной проекции автомобиля, Cx{\displaystyle C_{x}} — 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 путём 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[править | править код]

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.

Диффузор

АЭРОДИНАМИКА — это… Что такое АЭРОДИНАМИКА?

аэродинамика — аэродинамика … Орфографический словарь-справочник