Manwal tal-Aerodinamika

L-iktar fatturi importanti li jaffettwaw ir-reżistenza tal-arja tal-vettura

Reżistenza baxxa ta 'l-arja tgħin biex tnaqqas il-konsum tal-fjuwil. Madankollu, f'dan ir-rigward, hemm lok enormi għall-iżvilupp. Jekk, ovvjament, esperti fl-ajrudinamika jaqblu mal-opinjoni tad-disinjaturi.

"Aerodinamika għal Dawk li Ma Jistgħux Jagħmlu Muturi." Dan il-kliem tkellem minn Enzo Ferrari fis-snin sittin u juri biċ-ċar l-attitudni ta ’bosta disinjaturi tal-ħin lejn din in-naħa teknoloġika tal-karozza. Madankollu, kien biss għaxar snin wara li seħħet l-ewwel kriżi taż-żejt, li biddlet radikalment is-sistema tal-valur kollha tagħhom. Żminijiet meta l-forzi kollha tar-reżistenza waqt il-moviment tal-karozza, u speċjalment dawk li jinqalgħu meta tgħaddi mis-saffi tal-arja, jiġu megħluba minn soluzzjonijiet tekniċi estensivi, bħaż-żieda tal-ispostament u l-qawwa tal-magni, irrispettivament mill-ammont ta ’fjuwil ikkunsmat, jitilqu, u l-inġiniera jibdew iħarsu modi aktar effettivi biex tilħaq il-miri tiegħek.

Bħalissa, il-fattur teknoloġiku tal-ajrudinamika huwa mgħotti b'saff oħxon ta 'trab tal-oblivion, iżda għad-disinjaturi din mhix aħbar. L-istorja tat-teknoloġija turi li anke fis-snin 77, imħuħ avvanzati u inventivi bħall-Ġermaniż Edmund Rumpler u l-Ungeriż Paul Zharai (li ħoloq l-ikonika Tatra TXNUMX) iffurmaw uċuħ issimplifikati u waqqfu l-pedamenti għal approċċ ajrudinamiku għad-disinn tal-karozzerija tal-karozza. Huma ġew segwiti mit-tieni mewġa ta 'speċjalisti fl-ajrudinamika bħall-Baruni Reinhard von Könich-Faxenfeld u Wunibald Kam, li żviluppaw l-ideat tagħhom fix-XNUMXs.

Huwa ċar għal kulħadd li maż-żieda fil-veloċità jiġi limitu, li 'l fuq minnu r-reżistenza tal-arja ssir fattur kritiku għas-sewqan ta' karozza. Il-ħolqien ta' forom aerodinamikament ottimizzati jista' jimbotta dan il-limitu 'l fuq b'mod konsiderevoli u huwa espress mill-hekk imsejjaħ fattur tal-fluss Cx, peress li valur ta' 1,05 għandu kubu maqlub perpendikolari mal-fluss tal-arja (jekk ikun imdawwar 45 grad tul l-assi tiegħu, sabiex il-upstream tarf jonqos għal 0,80). Madankollu, dan il-koeffiċjent huwa biss parti waħda mill-ekwazzjoni tar-reżistenza tal-arja - trid iżżid id-daqs taż-żona ta 'quddiem tal-karozza (A) bħala element importanti. L-ewwel mill-kompiti ta 'aerodinamiċi huwa li joħolqu uċuħ nodfa, aerodinamikament effiċjenti (fatturi li, kif se naraw, ħafna f'karozza), li finalment iwassal għal koeffiċjent ta' fluss aktar baxx. Il-kejl ta’ din tal-aħħar jeħtieġ mina tar-riħ, li hija struttura għalja u estremament kumplessa – eżempju ta’ dan huwa l-mina kkummissjonata fl-2009. BMW, li sewa lill-kumpanija 170 miljun ewro. L-iktar komponent importanti fih mhuwiex fann ġgant, li jikkonsma tant elettriku li jeħtieġ substation tat-transformer separata, iżda stand tar-rombli preċiż li jkejjel il-forzi u l-mumenti kollha li ġett ta 'arja jeżerċita fuq karozza. Il-kompitu tiegħu huwa li jevalwa l-interazzjoni sħiħa tal-karozza mal-fluss ta 'l-arja u jgħin lill-ispeċjalisti biex jistudjaw kull dettall u jibdluh sabiex mhux biss ikun effettiv fil-fluss ta' l-arja, iżda wkoll skond ix-xewqat tad-disinjaturi. . Bażikament, il-komponenti ewlenin tat-tkaxkir li tiltaqa’ magħhom karozza ġejjin minn meta l-arja ta’ quddiemha tikkompressa u tiċċaqlaq, u – importanti ħafna – mit-turbolenza intensa warajha fuq wara. Hemm żona ta 'pressjoni baxxa li għandha t-tendenza li tiġbed il-karozza, li min-naħa tagħha hija mħallta b'effett vortiċi qawwi, li l-aerodinamiċi jsejħu wkoll "eċitazzjoni mejta". Għal raġunijiet loġiċi, wara l-mudelli ta 'station wagon, il-livell tal-vakwu huwa ogħla, b'riżultat ta' dan il-koeffiċjent tal-konsum jiddeterjora.

Fatturi tal-ġibda aerodinamiċi

Dan tal-aħħar jiddependi mhux biss fuq fatturi bħall-forma ġenerali tal-karozza, iżda wkoll fuq partijiet u uċuħ speċifiċi. Fil-prattika, il-forma ġenerali u l-proporzjonijiet tal-karozzi moderni jammontaw għal 40 fil-mija tar-reżistenza totali tal-arja, li kwart minnha hija determinata mill-istruttura tal-wiċċ tal-oġġett u l-karatteristiċi bħal mirja, dwal, pjanċa tal-liċenzja u antenna. 10% tar-reżistenza tal-arja hija dovuta għall-fluss mill-ventijiet għall-brejkijiet, il-magna u t-trażmissjoni. 20% huwa r-riżultat ta 'vortex f'diversi disinji ta' art u sospensjoni, jiġifieri dak kollu li jiġri taħt il-karozza. U dak li hu l-aktar interessanti - 30% tar-reżistenza tal-arja hija dovuta għall-vortiċi maħluqa madwar ir-roti u l-ġwienaħ. Dimostrazzjoni prattika ta 'dan il-fenomenu turi dan b'mod ċar - ir-rata tal-fluss minn 0,28 għal kull vettura tinżel għal 0,18 meta r-roti jitneħħew u l-ventijiet tal-fender jingħalqu. Mhux ta’ b’xejn li l-karozzi kollha b’kilometraġġ baxx sorprendentement – ​​bħall-ewwel Insight of Honda u l-karozza elettrika GM EV1 – għandhom fenders ta’ wara moħbija. Il-forma aerodinamika ġenerali u t-tarf ta 'quddiem magħluq, minħabba l-fatt li l-mutur elettriku ma jeħtieġx ħafna arja li tkessaħ, ippermettew lid-disinjaturi GM jiżviluppaw il-mudell EV1 b'fattur ta' fluss ta '0,195 biss. Tesla Model 3 għandu Cx 0,21. Biex titnaqqas il-vortiċità tar-roti f'vetturi b'magni ta 'kombustjoni interna, l-hekk imsejħa. "Purtieri ta 'l-arja" fil-forma ta' fluss ta 'arja vertikali rqiqa diretta mill-ftuħ fil-bumper ta' quddiem, nfiħ madwar ir-roti u jistabbilizza l-vortiċi, il-fluss lejn il-magna huwa limitat minn shutters aerodinamiċi, u l-qiegħ huwa kompletament magħluq.

Iktar ma jkunu baxxi l-valuri tal-forzi mkejla mill-istand tar-rombli, l-iżgħar Cx. Tipikament titkejjel b'veloċità ta '140 km/h – valur ta' 0,30, pereżempju, ifisser li 30 fil-mija tal-arja li tgħaddi minnha karozza hija aċċellerata għall-veloċità tagħha. Fir-rigward ta 'quddiem, il-qari tiegħu jeħtieġ proċedura ħafna aktar sempliċi - għal dan, il-kontorni esterni tal-karozza huma deskritti b'lejżer meta wieħed iħares minn quddiem u l-erja magħluqa f'metri kwadri hija kkalkulata. Imbagħad jiġi mmultiplikat bil-fattur tal-fluss biex tikseb ir-reżistenza totali tal-arja tal-karozza f'metri kwadri.

Nirritornaw għall-kontorn storiku tan-narrattiva aerodinamika tagħna, insibu li l-ħolqien taċ-ċiklu standardizzat tal-kejl tal-konsum tal-fjuwil (NEFZ) f'1996 fil-fatt kellu rwol negattiv fl-evoluzzjoni aerodinamika tal-karozzi (li avvanzat b'mod sinifikanti fix-7s). ) minħabba li l-fattur aerodinamiku għandu ftit effett minħabba l-perjodu qasir ta 'moviment b'veloċità għolja. Minkejja t-tnaqqis fil-koeffiċjent tal-konsum matul is-snin, iż-żieda fid-dimensjonijiet tal-vetturi ta 'kull klassi twassal għal żieda fiż-żona ta' quddiem u, konsegwentement, għal żieda fir-reżistenza tal-arja. Karozzi bħall-VW Golf, l-Opel The Astra u l-BMW 90 Series kellhom reżistenza għall-arja ogħla mill-predeċessuri tagħhom fis-snin 90. Din it-tendenza hija ffaċilitata minn mudelli SUV impressjonanti bl-erja kbira ta 'quddiem tagħhom u r-razzjonalizzazzjoni li qed tiddeterjora. Dan it-tip ta 'vettura ġie kkritikat prinċipalment għall-piż għoli tiegħu, iżda fil-prattika dan il-fattur isir inqas ta' importanza relattiva maż-żieda fil-veloċità - meta ssuq barra l-belt b'veloċità ta 'madwar 50 km / h, il-proporzjon tar-reżistenza tal-arja huwa ta' madwar 80 fil-mija, fil-veloċità tal-awtostrada tiżdied għal XNUMX fil-mija mir-reżistenza totali li tiffaċċja l-karozza.

Tubu ajrudinamiku

Eżempju ieħor tar-rwol tar-reżistenza tal-arja fil-prestazzjoni tal-vettura huwa mudell tipiku ta 'Smart City. B'żewġ sedili jista' jkun ħeġġa u ħeġġa fit-toroq tal-belt, iżda l-karozzerija qasira u proporzjonali tagħha hija ineffiċjenti ħafna mil-lat aerodinamiku. Fl-isfond ta 'piż baxx, ir-reżistenza tal-arja ssir element dejjem aktar importanti, u ma' Smart jibda jkollu effett qawwi f'veloċitajiet ta '50 km / h. Mhuwiex sorprendenti li minkejja d-disinn ħafif, ma laħqux l-aspettattivi ta’ spiża relattivament baxxa.

Madankollu, minkejja n-nuqqasijiet ta’ Smart, l-attitudni tal-kumpanija parent Mercedes għall-ajrudinamika hija eżempju ta’ approċċ metodiku, konsistenti u proattiv għall-proċess tal-ħolqien ta’ forom spettakolari. Wieħed jista’ jargumenta li r-riżultati ta’ investiment fil-mini tar-riħ u xogħol iebes f’dan il-qasam huma partikolarment notevoli f’din il-kumpanija. Eżempju partikolarment impressjonanti tal-effett ta 'dan il-proċess huwa l-fatt li l-Klassi S attwali (Cx 0,24) għandha inqas reżistenza għall-arja mill-Golf VII (0,28). Fit-tfittxija għal aktar spazju ta 'ġewwa, il-forma tal-mudell kompatt kisbet żona frontali pjuttost kbira, u l-koeffiċjent tal-fluss huwa agħar minn dak tal-klassi S minħabba t-tul iqsar tiegħu, li ma jippermettix uċuħ issimplifikati u ħafna aktar. - diġà minħabba tranżizzjoni qawwija minn wara, li tikkontribwixxi għall-formazzjoni ta 'vortiċi. Madankollu, VW hija soda li l-Golf tal-ġenerazzjoni li jmiss se jkollha reżistenza għall-arja ferm inqas u titbaxxa u ssimplifikata. L-inqas fattur tal-konsum tal-fjuwil irreġistrat ta '0,22 għal kull vettura ICE huwa l-Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.

Il-vantaġġ tal-vetturi elettriċi

Eżempju ieħor tal-importanza tal-forma ajrudinamika kontra l-piż huma mudelli ibridi moderni u saħansitra aktar vetturi elettriċi. Fil-każ tal-Prius, pereżempju, il-ħtieġa għal disinn ajrudinamiku ħafna hija ddettata wkoll mill-fatt li hekk kif tiżdied il-veloċità, l-effiċjenza tal-powertrain ibrida tonqos b'mod drammatiku. Fil-każ ta 'vetturi elettriċi, dak kollu marbut maż-żieda fil-mili fil-modalità elettrika huwa estremament importanti. Skond l-esperti, it-tnaqqis tal-piż b'100 kg se jżid il-kilometraġġ tal-karozza bi ftit kilometri biss, iżda min-naħa l-oħra, l-ajrudinamika hija ta 'importanza kbira għal karozza elettrika.

L-ewwelnett, minħabba li l-massa għolja ta 'dawn il-vetturi tippermettilhom jirkupraw ftit mill-enerġija użata għall-irkupru, u t-tieni, minħabba li t-torque għoli tal-mutur elettriku jippermettilek li tikkumpensa għall-effett tal-piż fil-bidu, u l-effiċjenza tagħha tonqos f'veloċitajiet għolja u veloċitajiet għolja. Barra minn hekk, l-elettronika tal-qawwa u l-mutur elettriku jeħtieġu inqas arja li tkessaħ, li tippermetti ftuħ iżgħar fuq quddiem tal-karozza, li, kif diġà nnutajna, hija r-raġuni ewlenija għad-deterjorazzjoni tal-fluss madwar il-ġisem. Element ieħor tal-motivazzjoni tad-disinjaturi biex joħolqu forom aktar aerodinamikament effiċjenti fil-mudelli ibridi plug-in tal-lum huwa l-mod ta 'moviment mingħajr aċċelerazzjoni biss bl-għajnuna ta' mutur elettriku, jew l-hekk imsejjaħ. tbaħħir. B'differenza mid-dgħajjes li jbaħħru, minn fejn ġej it-terminu u fejn ir-riħ suppost imexxi d-dgħajsa, il-karozzi elettriċi se jżidu l-kilometraġġ jekk il-karozza jkollha inqas reżistenza għall-arja. Il-ħolqien ta 'forma ottimizzata aerodinamikament huwa l-aktar mod ekonomiku biex jitnaqqas il-konsum tal-fjuwil.

Test: Georgy Kolev

Il-koeffiċjenti tal-konsum ta 'xi karozzi famużi:

Mercedes Simplex

Produzzjoni tal-1904, Cx = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

Produzzjoni tal-1921, Cx = 0,28

Mudell Ford T

Produzzjoni tal-1927, Cx = 0,70

Mudell sperimentali Kam

Produzzjoni tal-1938, Cx = 0,36

Karozza rekord Mercedes

Produzzjoni tal-1938, Cx = 0,12

VW Bus

Produzzjoni tal-1950, Cx = 0,44

VW "fekruna"

Produzzjoni tal-1951, Cx = 0,40

Panhard Dina

Produzzjoni tal-1954, Cx = 0,26

Porsche 356

Produzzjoni tal-1957, Cx = 0,36

MG EX 181

Produzzjoni tal-1957, Cx = 0,15

Citroen DS 19

Produzzjoni tal-1963, Cx = 0,33

NSU Sport Prince

Produzzjoni tal-1966, Cx = 0,38

Mercedes C 111

Produzzjoni tal-1970, Cx = 0,29

Volvo 245 Van

Produzzjoni tal-1975, Cx = 0,47

Audi 100

Produzzjoni tal-1983, Cx = 0,31

Mercedes W 124

Produzzjoni tal-1985, Cx = 0,29

Toyota Prius 1

Produzzjoni tal-1997, Cx = 0,29