Пусть у него современная форма. С точкой О все ясно - она где-то на носу. А точка Oi? Так ли это важно? Да, если 0-| внизу, картина обтекания будет, как на рис. 2, б: профиль "работает асимметрией вверх", и, скорее всего, вертикальная сила будет подъемной. Машина если и не взлетит над дорогой, то касаться ее будет слабее, чем нужно. Если О-, вверху (рис. 2, в), то сила прижимающая.Аэродинамика автомобиля - тема широкая и популярная в последнее время и, понятно, заслуживает внимания на страницах журнала. В самом деле, успехи отечественной авиационно-космической аэродинамики очевидны. Если автомобиль - это как бы самолет, который "летает нызэнько-нызэнько", то все достижения аэродинамики к услугам автомобилестроителей. Но так исторически сложилось у нас, что эти достижения почти не используются. Будь иначе, наши "самары", может, топ-моделями и не прослыли бы, но обидной репутации "грязнули" не заслужили тоже. За рубежом отношение к аэродинамике иное. Ее уровень можно почувствовать, хотя бы пролистав хорошую книгу "Аэродинамика автомобиля" (М., Машиностроение, 1987).Зачем нужна "отработка аэродинамического облика", сейчас общеизвестно. Во-первых, для уменьшения лобового сопротивления, дабы снизить потребление горючего. Начиная со скорости около 60 км/ч, аэродинамическое сопротивление автомобиля начинает превышать сумму всех остальных. Во-вторых, нужно создать оптимальную силу, прижимающую машину к дороге, - это улучшает устойчивость и управляемость. В-третьих, чтобы уменьшить загрязнение стекол (они должны быть прозрачными!) и воздушного бассейна над автодорогой. Это безопасность движения. Реальная постановка задачи просто обескураживает: при заданных с точностью до сантиметра основных габаритах и внешних атрибутах машины нужно найти оптимальные обводы. И что самое удивительное - находят! Коэффициент лобового сопротивления Сх - "Це-Икс" характеризует степень удобообтекаемости тела. На массовых легковых автомобилях он неуклонно падает и за 20-25 лет снизился с 0,5-0,6 до 0,35 в среднем и даже 0,3 у отдельных моделей (у самолета он несколько сотых). Как это достигается? Двумя взаи26 ЗРЛМ 29 АУЕ /6мосвязанными путями: организацией всего потока и местными ухищрениями (изменили зеркала - меняйте наклон бокового стекла - в таком духе). Несколько подробнее о первом пути. Все мы были свидетелями, как со времени энергетического кризиса на Западе (в семидесятых) автомобиль превратился из пары разнокалиберных чемоданов, стоящих друг на друге, в "зубило" - сглаженный клин носиком вперед. Оказалось, если клин сделан по уму, можно добиться существенно меньшего Сх , чем у машины с плавными линиями крыши и багажника. Более того - сделать благоприятным характер вертикального нагружения. Поясним, о чем речь. Вот так (рис. 1) поток обтекает классический профиль самолетного крыла. Соседние частицы воздуха Аи А-), разойдясь от точки Ов носике профиля, должны встретиться в хвостике 0-| (положение В-В-|). Верхняя частица вынуждена пройти больший путь, поэтому должна иметь большую скорость, чем нижняя, стало быть, по закону Бернулли, давление газа на верхнюю поверхность будет меньше, чем на нижнюю. Так возникает подъемная сила. Весьма приближенно схему ее возникновения можно перенести на автомобиль (рис. 2, а).На фото вверху "Феррари-512М" - тюнинг фирмы "Хаманн Моторшпорт", справа - "Ниссан-Ал мера-1 ,6SR".Однако аэродинамик не ждет милости от природы, а сам вынуждает поток двигаться так, как ему, аэродинамику, нужно, например, смонтировав козырек и заодно "подработав" задок, как на рис. 2, г ("ФольксвагенГольф-VR-e", "Ниссан-Алмера" - на фото). Конечно, на самом деле такой, как на рисунке, плавности потока нет - отрыв, вихри, турбулентность, но в среднем качественно это так. А если "умелец" из ура-тюнинговой фирмы приладит к этой машинке задний спойлер "покруче", да и передний ему под стать (рис. 2, д), изначальная идея будет погублена. Грамотный аэродинамический тюнинг под силу лишь мощным фирмам, которые сотрудничают сРис. 1. Разрез крыла, которое обтекает воздушный поток. Считается, что крыло бесконечной длины.Подъемная силаСопротивление научными организациями, где есть подходящие аэродинамические трубы. Как следует отрегулировав зажигание, клапаны и карбюратор, вы сэкономите бензина больше, чем поставив самый удачный спойлер из тех, что сможете найти или сделать. Теперь об увеличении до оптимальной величины прижимающей силы. Профессиональные коллективы конструкторов месяцами, годами просчитываютАЕР?тысячи вариантов распределения нагрузок на стендах с ЭВМ и ищут подходящий вариант для конкретного автомобиля с учетом всего на свете. И вряд ли умелец, поставив самодельное антикрыло на приглянувшееся место, получит тот же результат, что и профессионалы. Не затем, думаю, конструктор ограничивает вес груза в багажнике пятьюдесятью килограммами, чтобы вы, водрузив даже в нужном месте "очень правильное антикрыло нагрузили туда еще пятьдесят. И если душа тает при созерцании красивого антикрыла на шикарном трехобъемнике (БМВ, "Волво" и т. п.) и хочется установить такое же на свои "Жигули", расслабьтесь. Оно либо - просто декор "навороченной" модификации, либо - носитель дополнительных стоп-сигналов. А если антикрыло ив самом деле увеличивает прижимающую силу - значит, на больших скоростях задок склонен разгружаться под действием аэродинамических сил и антикрыло это компенсирует. А выяснилось сие после длительных и очень дорогих исследований в аэродинамических трубах. Есть еще довольно сложный раздел, которого мы не касаемся, - аэродинамика подкапотного пространства. Она также сильно влияет на поведение автомобиля. И здесь владелец машины самостоятельно ничего не улучшит. Что же ему остается? Вспомним о третьей задаче, которая в наших условиях особенно актуальна,- борьбе с загрязнением стекол. Вот тут навесные устройства могут оказаться очень полезными. И не просто полезными, а порой и обязательными с точки зрения безопасности. Обычно автомобилист выбирает ка^..'•- •. О -кое-либо одно устройство из известных ему соображений (часто - эстетических), но встречаются и умопомрачительные комбинации нескольких, нередко взаимоисключающие. Итак, нам доступны пять видов навесных устройств: спойлер (передний, задний, который может быть верхним и нижним), антикрыло, оттянутые отбортовки (пороги, арки колесных ниш), дефлекторы (боковые, крышные) и козырьки. В продаже встречаются различные виды, есть и самодельные. Каждое устройство несет свою аэродинамическую функцию. Спойлер - это плохо обтекаемый выступ, портящий (от английского "spoil") "хорошую" безотрывную картину обтекания на "плохую" во благо автомобиля. Антикрыло прекрасно обтекаемое устройство, реализующее подъемную силу, поэтому его ставят там, где есть гладкий и скоростной местный поток. Козырек "сажает" точку отрыва основного потока, идущего над автомобилем, в нужное место. Дефлекторы отклоняют и направляют часть набегающего потока в область отрыва. С оттянутыми отбортовками сложнее - их аэродинамические свойства не очевидны. Ранее было сказано, что единственная доступная автолюбителю цель уменьшить загрязнение стекол. С этой позиции и рассмотрим действие аэродинамических элементов. Антикрыло. Его роль в предотвращении загрязнения чего-либо нулевая. Встречаются варианты подобия антикрыла на "самарах", очень похожие на верхнее крыло "этажерки" раллийного "Форда-Эскорт-RS" - чуть не по середине заднего стекла. Но, если это антикрыло, то его поставили в зоне, где нужного потока просто нет, а если - спойлер, то зачем между ним и стеклом огромная щель? (См. ниже.) Спойлер и отбортовки. Как только появились первые кооперативные спойлеры, автор решил, что они служат не просто для украшения. В его "Спутнике" 1985 года противным осенним днем заднее стекло без стеклоочистителя становилось "слепым" за 20-40 секунд. Первый спойлер (довольно распространенная модель из тоненького пластика в виде угловатого бруска, торчащего почти вертикально, как хвостик фокстерьера) не дал ровным счетом ничего! Поток частиц грязи его просто не замечал. Аналогичный эффект, точнее, его отсутствие, у спойлеров-антикрыльев, отстраненных от стекла на некоторое расстояние наподобие откидного столика самолетного кресла. Кто-то из великих сказал: "Увидеть - значит понять". В аэродинамике это очень верно. Результаты испытаний масштабной модели ВАЗ-2108, проведенные позже в аэродинамической трубе, представлены на рисунках 3. Они позволили увидеть красивый "рулет" в районе задних фонарей. Это - конические вихри. Они начинаются у стыка переднего крыла с капотом и уходят параллельно набегающему потоку далеко вслед. Те, кто наблюдает гонки формулы 1, могут отчетливо видеть их во влажную погоду у концов заднего антикрыла болида. Это не пыль, как объяснил однажды коммен-Рис. 2. Распределения воздушных потоков (пояснения в тексте).ЗА РУЛЕМ 2/9627 Рис. 3: Результаты испытаний в аэродинамической трубе: а - штатный уступчик на задней кромке крыла работает четко - поток просто не замечает излома крыши; б - грязь, вылетающая из-под днища, переносится в зону пониженного давления и оседает на стекле. Спойлер, торчащий вверх, как и спойлер со щелью между ним и стеклом, не препятствует этому (в). Достаточно длинный (от 15-20 см) спойлер, расположенный у нижней кромки стекла горизонтально, полностью перестраивает картину: лоток с частицами уходит параллельно дороге "в бесконечность", а к стеклу "из бесконечности" возвращается поток без частиц (г). Нетрудно теперь нарисовать картинку и для нижнего спойлера. Она будет такой (д).татор, а влага воздуха, сконденсировавшаяся в туман. Эффект падения температуры связан с резким расширением воздуха, вызванным сильным падением давления в ядре вихря. Бортовой вихрь обычного автомобиля, подобно смерчу, втягивает в зону разрежения частицы грязи от колес и выбрасывает их в зоне резкого 28 ЗРЛМ 29 АУЕ /6падения давления - на стыке бокового и заднего стекол (рис. 4). После экспериментов автор отыскал спойлер, отвечающий нужным требованиям (рис. 5). Это было изделие кооператива "Спринт" (к сожалению, о нем больше не слышно). Довольно длинный спойлер с такой проработкой нижней поверхности, что возникало подозрение, не подрабатывает ли кто-то из коллегаэродинамиков в кооперативе. Результат превзошел ожидания: стекло оставалось прозрачным десятки минут. Все знакомые бросились искать эти действительно эффективные и просто красивые изделия, но... увы. Оказывается, на нашем рынке не всегда выживают лучшие. Господа предприниматели! Наладьте выпуск таких спойлеров - дело полезное. И, наверное, не очень трудное. Делают же навесные панели для украшения. А если еще чуть доработать? Теперь о спойлерах спереди. Здесь аэродинамику на пальцах не описать. Более того, эксперимент без моделирования внутреннего течения в подкапотном пространстве цели не достигнет. Но главное - оптимальный передний спойлер не пропустят в жизнь... колдобины наших дорог. Посочувствуем владельцам новеньких иномарок со щербатыми пластиковыми юбками. Козырек. Это как бы тоже спойлер, но поднятый на крышу и работающий одной стороной в невозмущенном потоке. Эффективность грязезащиты сильно зависит от формы задка машины. На "Ниве", думаю, он мог бы оказаться на месте. А вот чудовищные козырьки, накрывающие почти все стекло иных "самар" и "москвичей" наподобие складского навеса, - это, наверное, от солнца. Кстати, о "Москвиче". Ему повезло: аэродинамики потрудились, так что этот автомобиль меньше других отечественных двухобъемников нуждается в навесных аэродинамических ухищрениях. Дефлектор на задней кромке крыши двухобъемника, безусловно, эффективен для очистки стекла. Но вот Сх он, могу поспорить, увеличивает. Да иРис. 4. Близ угловатых, граненых в поперечном сечении кузовов бортовой вихрь интенсивнее, чем у "обмылков" (рис. 4, а). И, кстати, оттянутые пороги способствуют генерации таких вихрей (рис. 4, б). В то же время они могут механически (геометрически) отсекать большую часть грязевых частиц. Эффект зависит от формы машины и отбортовки.Рис. 5. Схема расположения спойлера на задней двери ВАЗ-2108: 1 - стекло; 2 - спойлер, не защищающий стекло от грязи; 3 - спойлер, выполненный с учетом требований аэродинамики; 4 - возможно, эту часть спойлера нужно еще доработать, но для этого требуются дополнительные исследования; 5 - задняя дверь.внешне "Самаре" он не идет. А на "Волге"-универсале выглядит неплохо. Боковые дефлекторы на "самарах" в виде пары пластмассовых пластинок по обе стороны заднего стекла попадают в зону вихревых жгутов с большими местными "скосами" потока и работать как следует не могут. Тут нужно либо специально искать форму дефлектора и его расположение с помощью опытов в аэродинамической трубе, либо отказаться от него вообще. В заключение отметим, что при конструировании аэродинамических элементов не обойтись без тщательных экспериментов и некоторых факторов, не описанных автором для простоты изложения. Такова, в самых общих чертах, взаимосвязь "аэродинамического облика" и некоторых эксплуатационных качеств автомобиля. Александр АЙРАПЕТОВ, кандидат физико-математических наук