Аэродинамика автомобиля

При малой скорости движения автомобиля, порядка 30 км/час, об аэродинамическом сопротивлении кузова автомобиля не приходится много говорить — оно слишком мало. Но при увеличении скорости движения автомобиля, например с 30 км/час до 90 км/час, т, е. втрое, сила аэродинамического сопротивления (лобовое сопротивление), как мы знаем из формулы

Аэродинамика автомобиля

возрастает в 9 раз. И тогда с сопротивлением воздуха нужно считаться и придавать автомобилю такую форму, которая обеспечивала бы автомобилю минимальное сопротивление при движении. Это особенно важно для гоночных автомобилей (рис. 71).

На магистральных дорогах легковой автомобиль может мчаться со скоростью около 100÷140 км/час. Эта скорость равна скорости ураганного ветра, который валит железнодорожные вагоны, вековые деревья, срывает крыши с домов, производит опустошения. Автомобиль преодолеет это воздействие воздуха, если его форма удобообтекаема.

Лучшие современные советские легковые автомобили могут развивать скорости: «Москвич» — 90 км/час при мощности двигателя 23 л. с., «Победа»— 110 км/час при мощности двигателя 50 л. с., комфортабельный «ЗИЛ-110»—140 км/час при мощности двигателя 140 л. с. Отдельные гоночные автомобили развивают скорость -свыше 500—600 км/час.

 

Аэродинамика автомобиля

Рис. 71. Аэродинамические формы гоночного автомобиля «Звезда».

 

Автомобиль при движении по горизонтальной дороге испытывает двоякое сопротивление: во-первых, сопротивление, обусловленное трением качения колёс по дороге, и, во-вторых, сопротивление воздуха.

На рисунке 72 показана диаграмма примерного расхода мощности на преодоление сопротивления воздуха и на преодоление сопротивления, обусловленного трением качения колёс при движении автомобиля с кузовом достаточно обтекаемой формы.

Из диаграммы видно, что на скорости движения автомобиля, равной 40 км/час, 80% мощности затрачивается на преодоление сопротивления качения колёс и 20% на преодоление сопротивления воздуха. На высоких скоростях движения на преодоление сопротивления воздуха расходуется около половины мощности двигателя.

Наилучшей обтекаемой формой обладает веретенообразное тело или тело в форме вытянутой капли, имеющее наибольшее поперечное сечение, расположенное на расстоянии1/3 длины тела от переднего конца.

По целому ряду причин конструкторы автомобилей не могут к ней приблизиться так, как это сделали конструкторы самолётов, планёров и дирижаблей. Автомобиль, выполненный по идеальной форме, был бы непомерно длинён, кроме того, на выбор формы автомобиля влияет то обстоятельство, что автомобиль в отличие от самолёта и дирижабля движется не в свободном воздушном пространстве, а по дороге. В силу этого, при выборе форм автомобиля учитывают аэродинамическое влияние, связанное с близостью кузова автомобиля к дороге.

У гоночных автомобилей приходится считаться с вредным действием подъёмной силы кузова. Подъёмная сила возникает при действии скоростного напора на наклонённый кузов. Этот наклон появляется при подпрыгивании автомобиля на неровностях дороги. Подъёмная сила уменьшает так называемый сцепной вес автомобиля, благодаря чему уменьшается давление колеса на дорогу, а с ним и движущая сила, приложенная к покрышкам баллона. Для уменьшения подъёмной силы кузова гоночного автомобиля ему придают наклон вперёд.

Аэродинамика автомобиля

Рис. 72. График, показывающий расход мощности двигателя автомобиля на преодоление силы трения и аэродинамического сопротивления в зависимости от скорости движения.

Отдельным частям легковых автомобилей по соображениям удобства обзора, компоновки или в угоду приятному зрительному впечатлению придают необтекаемый вид. Так переднее ветровое стекло часто

делается плоским, задняя часть кузова автомобиля выполняется с уступом. Введение заднего уступа объясняется тем, что плавно спускающаяся до заднего буфера обтекаемая крыша, как например у автомобиля «Победа», из-за большого объёма создаёт зрительное впечатление утяжелённой задней части кузова. Чтобы этого не получалось, заднюю часть кузова выполняют с уступом, т. е. с выступающим багажником (рис. 73), как например у автомобилей «Волга», «ЗИЛ-110» и др.

В целом же для снижения лобового сопротивления современному легковому автомобилю стремятся придать плавные обтекаемые формы: покатый капот, сильно наклонённое ветровое окно, фары, утопленные в корпусе кузова, запасное колесо спрятано в багажник, крылья на колёсах объединены с корпусом кузова («Победа») колёса сбоку прикрываются щитками, гладкое днище кузова и т. д.

Благодаря применению этих мероприятий коэффициент лобового сопротивления в новейших отечественных автомобилях уменьшен в 2—2,5 раза по сравнению с автомобилями прошлых лет.

Аэродинамика автомобиля

Рис. 73. Задняя часть кузова автомобилей:

а — .Победа*; б—.ЗИЛ-110-.

В грузовых автомобилях большое сопротивление воздуха возникает из-за угловатой и сверху открытой платформы. Обтекаемость фургонов и автобусов значительно лучше, чем грузовых автомобилей.

Смотрите также