АНАЛИЗ ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ И ВОЗМОЖНЫЕ СПОСОБЫ ЕГО УМЕНЬШЕНИЯ

ANALYSIS OF VEHICLE DRAG AND POSSIBLE WAYS OF ITS REDUCTION

Vladislav Skorikov

student, Department of Automotive Engineering and Service of Vehicles, Polytechnic Institute, branch of the Don State Technical University,

Russia, Taganrog

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены факторы, влияющие на скорость автомобиля, его экономичность и экологичность выбрасываемых им отработавших газов, а также способы уменьшения таких показателей, как коэффициент лобового сопротивления и общее аэродинамическое сопротивление. Описаны места автомобиля, в которых во время его движения образуются области низкого давления, негативно влияющие на возможную максимально развиваемую скорость, а также на расход топлива.

ABSTRACT

This article deals with the factors influencing the speed of a car, its efficiency and ecological compatibility of exhaust gases emission as well as with the ways of reduction of such indices as the drag coefficient and the overall aerodynamic drag. It describes the places of the vehicle where underpressure areas are formed which have a negative impact on the maximum possible speed as well as on fuel consumption.

Ключевые слова: аэродинамика, коэффициент лобового сопротивления, прижимная сила, обтекаемость автомобиля.

Keywords: aerodynamics, drag coefficient, downforce, streamlining.

Одним из важных факторов, которые современные инженеры принимают во внимание при проектировании автомобиля, является аэродинамика. Инженеры гоночных автомобилей были одними из первых, кто проанализировал взаимодействие между воздушным потоком вокруг автомобиля и результирующим воздействием на характеристики автомобиля; этот анализ привел к началу проектирования аэродинамических характеристик для гоночных автомобилей. Включение аэродинамических элементов в гоночные автомобили влияет на машины с помощью двух явлений: прижимной силы и аэродинамического сопротивления. Однако основное различие между аэродинамикой гоночного аэродинамикой легкового автомобилей заключается в том, что гоночные автомобили стремятся увеличить прижимную силу, в то время как при создании легковых автомобилей уменьшается лобовое сопротивление. Поэтому автопроизводители анализировали особенности аэродинамики гоночных машин, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление в своих серийных автомобилях, тем самым улучшив их топливную экономичность.

При уменьшении аэродинамического сопротивления транспортного средства, анализируют источники лобового сопротивления. Учитывая ряд условий транспортного средства, можно рассчитать силу лобового сопротивления. Аэродинамическое сопротивление зависит от лобовой площади транспортного средства, плотности воздуха, коэффициента лобового сопротивления транспортного средства и квадрата скорости транспортного средства. Необходимая мощность двигателя в соответствии с лобовым сопротивлением зависит от лобовой площади автомобиля, плотности воздуха, коэффициента лобового сопротивления автомобиля и скорости автомобиля в кубе. Тот факт, что скорость автомобиля имеет кубическое отношение к силе сопротивления, означает, что небольшое изменение скорости автомобиля может потребовать огромной мощности двигателя для преодоления сил сопротивления. Помимо этого, связь между лобовым сопротивлением и скоростью показывает, что аэродинамика транспортных средств не так важна на более низких скоростях, перемещении в населенных пунктах; они оказывают гораздо более глубокое влияние на скоростях при движении по автомагистралям. При движении автомобиля со скоростью 110 км/ч на него действует сила, в четыре раза большая, чем при движении 60 км/ч. Когда автомобиль встречает такое сопротивление, двигатель, стараясь протолкнуть автомобиль сквозь воздушные потоки, вследствие чего расходует больше топлива и выделяет большее количество вредных веществ в окружающую среду.

В то время как плотность воздуха и скорость автомобиля не могут быть изменены конструкцией автомобиля, лобовая площадь и коэффициент лобового сопротивления возможно уменьшить. Уменьшение высоты и ширины автомобиля ведет к уменьшению лобовой площади, но есть предел тому, насколько малой может быть данная площадь, поскольку водитель и пассажиры должны иметь возможность комфортно находиться внутри автомобиля. Поэтому самый простой метод уменьшения лобового сопротивления - снизить коэффициент лобового сопротивления автомобиля. Коэффициент лобового сопротивления транспортного средства зависит, по большей части, от формы транспортного средства. Следуя этому правилу конструкторы транспортных вносят коррективы в форму кузова транспортного средства, чтобы снизить общее аэродинамическое сопротивление и, таким образом, повысить экономию топлива. Более округлые конструкции и формы на внешней стороне автомобиля созданы для направления воздуха таким образом, чтобы он обтекал автомобиль с наименьшим возможным сопротивлением. В высокопроизводительных автомобилях присутствуют детали, которые служат для плавного перемещения воздуха по задней части автомобиля. В их число может входить заднее антикрыло, делающее автомобиль более устойчивым на высоких скоростях.

На аэродинамическое сопротивление значительно влияет задняя часть автомобиля. Во время движения, потоки воздуха, обтекающие автомобиль, образуют область низкого давления в задней его части, что, в свою очередь, негативно влияет на скорость движения и повышает лобовое сопротивление. Уменьшение интенсивности данных вихрей достигается путем заострения задней части машины.

Одним из немаловажных источников лобового сопротивления является нижняя часть автомобиля. Воздух, проходящий под автомобилем, образует давление, воздействующее на механические части, находящиеся под кузовом. Лобовое сопротивление в этой области может составлять до одной шестой от всего сопротивления автомобиля. Решением данной проблемы может послужить монтаж нижней панели, что значительно повышает обтекаемость автомобиля. Для предотвращения же попадания воздуха в колесные арки используются специальные юбки.

Учитывая вышеизложенное, при разработке конструкций автомобилей необходимо обращать внимание на аэродинамические исследования внешних форм и учитывать фактор обтекаемости автомобиля, оказывающий влияние на топливную экономичность автомобиля, а также его экологические свойства.

Список литературы:

1. Евграфов, А. Н. Аэродинамика автомобиля / А. Н. Евграфов — . — Москва: МГИУ, 2010 — 356 c.
2. Людвигсен, К. Е. Исторический обзор исследований по аэродинамике автомобиля. //Аэродинамика автомобиля. М.: Машиностроение,1984.
3. Михайловский, II. В. Аэродинамика автомобиля. - М.: Машиностроение, 1973. - 224 с.