Вот уже почти столетие конструкторы пытаются отыграть хоть несколько сотых у таинственного коэффициента Сх, не жалея ради этого огромных средств. Оценить достигнутое мы можем... расплачиваясь у бензоколонки.^ЛДля начала маленький эксперимент: попробуйте выставить ладонь из окна на скорости под сотню. Чувствуете, с какой силой давит на нее неосязаемый в обыденной жизни воздух? Совершенно очевидно, что это давление будет тем больше, чем шире ладонь, чем быстрее вы едете и чем плотнее рассекаемый воздух. Но тот факт, что, приставив сзади (к тыльной стороне ладони) длинный конус, можно в несколько раз уменьшить эту силу, вызовет у неискушенного в законах аэродинамики читателя удивление. Дело в том, что образующиеся за ладонью завихрения воздуха создают область пониженного давления и она, как пылесос, дополнительно тянет руку назад. Переведенное на язык физиков, это явление описывается простой с виду формулой: F=1/2CxSpV2. Здесь S - площадь "ладони" (или все-таки наибольшей лобовой проекции автомобиля, поскольку речь идет о нем), р - уже упоминавшаяся плотность воздуха, равная примерно 1,2 кг/м3, V - скорость движения автомобиля. Наконец, пресловутый Сх - коэффициент лобового сопротивления: вот он-то может принимать самые разные значения. Для ладони, расположенной поперек потока, С х ра54 9/2000 ЗРТорчащие по ; гура гонщик тили рекордный показатель 1899 года.вен примерно 1,2, а с идеально рассчитанным и плотно приставленным к ней сзади конусом его величина может упасть до... 0,2. Такой вот волшебный параметр в руках "колдунов"-аэродинамиков. Прежде чем покончить с теорией, обвать инерцию, а взбираясь в гору - и силу ратим ваше внимание на то, что скорость в тяжести. Какова же доля собственно аэроформуле стоит в квадрате: значит, сопродинамических потерь? Для современных тивление воздуха при 100 км/ч будет вчетлегковых автомобилей при скорости веро больше, чем при 50 км/ч, а затраты 100 км/ч на ровном шоссе доля сопротивмощности на его преодоление вырастут в ления воздуха в общем сопротивлении восемь (!) раз. Разумеется, мощность двидвижению составит 65% при Сх=0,30 и гателя расходуется не только на "рассека77% при Сх=0,70. Те же автомобили на ние" воздуха. Есть еще потери (на трение 40 км/ч затратят 30 и 38% соответственно. и др.) в самом моторе, трансмиссии, на соНу, а в вяло текущей пробке сопротивлепротивление качению шин... К тому же в ние воздуха вообще не играет роли. Так моменты разгона приходится преодолечто ответить, насколько удастся снизить НА ВЕТЕРТак зависит коэффициент лобового сопротивления от углов наклона ветрового стекла (при прочих равных условиях) и двери задка у хэтчбека. расход топлива путем улучшения аэродинамики, можно лишь применительно к конкретному ездовому циклу. Сегодня принято считать, что в идеале, путем доведения формы до совершенства, не противоречащего требованиям комфорта пассажиров, удается отыграть около 40% сжигаемого топлива. Остальное - на совести массы, трения в подшипниках и деформации шин. Сто лет назад типичные скорости самобеглых колясок редко превышали 30 км/ч и потому об обтекании их воздухом еще не задумывались. Автомобили пока напоминали прародителей - угловатые кареты и высоченные кэбы. Впрочем, для установления рекорда скорости Камилл Женатци дальновидно построил веретенообразный экипаж, который достиг 105,8 км/ч. Знал бы он, насколько выше могла быть скорость, управляй он болидом лежа, а колеса сделай утопленными в кузов! Впрочем, "против лома нет приема" - доведя мощность двигателя до 200 л.с, Гансу Нибелю удалось в 1911 году установить на легендарном "БлитценБенце" очередной рекорд - 228,1 км/ч, несмотря на по-прежнему торчавшие колеса, рессоры и гордо возвышающуюся фигуру гонщика Боба Бурмана. Однако именно с 1911 года начались детальные исследования автомобиля в аэродинамической трубе, и вскоре деталям, коряво торчащим "навстречу ветрам", пришел конец. Ныне конструкторы автомобилей относятся к коэффициенту Схс большим уважением, но до сих пор точно рассчитать его невозможно. Любая, казалось бы, незначительная деталь может испортить (или улучшить) все дело. Поставили на колеса гладкие колпаки - выиграли 3%, "законопатили" зазоры между панелями - еще 5%, сделали днище совершенно гладким - припишите себе в заслугу целых 7%. С другой стороны, широкая резина ухудшает коэффициент на 4%, открытые окна - на 5%, поднятые ночью убирающиеся фары - на 10%, а багажник на крыше - на все 40%!Сберечь топливо можно и за счет формы, даже не трогая содержания. Алексей ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВтически такое тело может только летать, а никак не ездить! При типичной площади поперечного сечения - миделя - 1,9 м2 длина Вопреки расхожему мнению, угол на"идеального" кузова должна была бы превыклона ветрового стекла не сильно влияет сить... 10 метров. Значит, выход один: постана Сх . Другое дело, что сильный наклон, раться вписать контуры кузова в головную как правило, увязан с меньшей высотой часть идеальной "капли", а хвост... укоротить всей машины, а значит, площадью попеили отсечь. Примером первого подхода можречного сечения. В результате сила лобоно считать "Победу", второму следует больвого сопротивления у "Порше-911" оказышинство современных автомобилей. Кажетвается существенно меньше, чем у "Ауди- ся странным, что заостренный, но укороченА8", хотя Сху первого на две сотых больный сзади силуэт с точки зрения аэродинаше! А вот наклон заднего стекла у хэтчбемики оказался хуже просто "обрубленного". ка гораздо важнее (наши графики это наНо выяснить это удалось лишь экспериментальным путем при продувке макетов в аэглядно демонстрируют). За минувшее столетие ученые выясниродинамической трубе. ли: идеал с точки зрения аэродинамики Вообще принято считать, что для просильно вытянутая назад каплевидная форма ектирования кузова автомобиля с Сх=0,5 с притуплённой передней частью. Площадь хватит пары замеров моделей в масштабе поперечного сечения должна достигать мак1:5 в небольшой трубе. Хотите снизить косимума примерно на одной трети длины куэффициент на одну десятую - пожалуйте зова, форма этого сечения - правильный на несколько недель с натурной моделью в круг. Тогда можно - чисто теоретически - большую (и дорогую!) трубу. Ну, а если цель рассчитывать на величину Сх=0,05. Но прак- С х не хуже 0,30, то не обойтись без продув- ТЕХНИКАОбозрение ки реального образца и нескольких месяцев доводки! Впрочем, нет правил без исключений: когда в 1979 году в трубу загнали необычный экипаж Эдмунда Румплера (1924 год!), специалисты испытали настоящий шок - его коэффициент сопротивления составил... 0,28. Увы, при жизни конструктора столь совершенную, хотя и странную форму автомобиля покупатели не оценили, лишь фирма "Бенц" позднее использовала некоторые наработки в своих моделях. В стремлении максимально приблизиться к идеалу, а значит, помимо всего прочего, сэкономить немало постоянно дорожающего топлива, разработчики кузовов начали строить все более дорогие и огромные аэродинамические трубы, приближая условия эксперимента к реальности. Например, колеса испытуемого объекта должны вращаться, а пол под ним уноситься назад со скоростью набегающего воздуха. Мы уже не раз обращались к теме испытательных стендов, и вы могли прочитать в ЗР об уникальных аэродинамических трубах "Ауди" (ЗР, 2000, № 3 - скорость "ветра" до 300 км/ч, за секунду прокачивается около 900 м3 воздуха, мощность вентилятора 2600 кВт), "Хёндэ" (1999, № 12 - 2550 кВт и 200 км/ч, при этом уровень шума лишь 58 дБ), "Бер" (2000, № 1 - скромные 140 км/ч, но зато температура от -30 до +50°С и влажность до 95% - практически любые). Да и ВАЗ неотстал (1999, № 12-2300 кВт, 216 км/ч, от -45 до +50°С). Стоимость подобных стендов приближается к 100 млн. долл. и потому неудивительно, что фирмы стремятся использовать эти трубы также для акустических и климатических испытаний. Но как добивались улучшения аэродинамики, скажем, полвека тому назад? Вот посмотрите на величину Сх известных советских автомобилей: ГАЗ-М1 - 0,8, "Москвич-400" - 0,74, "Победа" - 0,5, ЗИМ 0,46... Прогресс, что называется, налицо. А все очень просто. Испытуемый автомобиль обклеивали бумажными ленточками и пускали по шоссе. Рядом на машине сопровождения - кинооператор с камерой.67кг24кгПодъемная сил "Ауди-ТТ" до и после установки спойлера.Поведение полосок бумаги много могло рассказать специалистам: там, где они плотно прилегают к корпусу - все в порядке. а где трепещут змейками - там вредные завихрения. А как измерить коэффициент на практике? Чаще всего его определяли по замедлению на выбеге. Сначала - с большой скорости, потом - с малой. Разница почти целиком определяется сопротивлением набегающего воздуха. Вернемся, однако, к современным автомобилям. Убрав все выступающие детали, в том числе и желобки водостоков, сделав днище гладким, нос относительно тупым и широким, а корму сужающейся, конструкторы добились величин Сх , не превышающих 0,30. Если не удается достичь нужного результата "в лоб", применяют "военные" хитрости, как, например, ФИАТ в своей технологии "4А" (ЗР, 2000, № 3). Внутри задних колесных дисков поставили лопасти "вентилятора", которые по специальным каналам гонят струю воздуха к корме, чем увеличивают в проблемной зоне давление и уменьшают вихреобразование. В результате коэффициент Сх мини-вэна с обруб-И это "Фокус" 2010 года? "Форд-Синержи" и... ленной кормой снижается с 0,33 до 0,27 и становится не хуже, чем у типичного седана! Рекордсменом же среди серийных легковушек на сегодня является "трехлитровая" версия "Ауди-А2" - С х =0,25. А нельзя ли за счет аэродинамики уменьшить расход топлива еще на литр? Оказывается, можно. И сделал это... 78летний Фриц Фенд, известный специалистам как создатель трехколесных кабиненроллеров "Мессершмит". В отличие от автомобилестроителей, пытающихся создать суперэкономичный двигатель и поставить его в легкий и обтекаемый кузов, авиастроитель Фенд установил один из существующих моторов в "супераэродинамичный" кузов с коэффициентом лобового сопротивления Сх=0,11 (!). На скорости 120 км/ч его "болид" потребляет не более 2л бензина (!) на 100 км. Из других параметров назовем мощность двигателя - 50 л. с , максимальную скорость - 1 90 км/ч, динамику разгон с места до "сотни" за 10 си габариты... Вот о них разговор особый. Автомобиль-то двухместный, а длина его... четыре метра при высоте 1300 и ширине 1800 мм. Крошкой не назовешь. Зато масса всего 500 кг - а это не менее важно для достижения суперэкономичности, особенно в городском цикле с частыми разгонами иесть еще немало неприятных сюрпризов для конструкторов. Один из них - подъемная сила. Необходимая для самолета, она изрядно вредит "рожденному ездить" автомобилю. Между прочим, последний в профиль стал сильно напоминать идеальное крыло и... вот уже "Ауди-ТТ" на скорости под двести почти оторвала от земли "задние стойки шасси". Пришлось подпортить силуэт машины антикрылом на багажнике - ради безопасности. На другой неприятный эффект напоролись конструкторы "Святогора". Казалось бы, что плохого в более покатом, стремительном капоте? А вот поди ж ты: обтекание ветрового стекла изменилось таким образом, что на скорости свыше 130 км/ч щетки стеклоочистителя стали отрываться от стекла. Мелочь? Как сказать... Надеемся, теперь вы уже не будете равнодушно относиться к приводимым в техниНа ФИАТе вредные "вихри" решили просто "сдуть" колесными турбинками.тая •*• «""jistpTTJV ¥~."Тторможениями. Не верьте снимку - F2000 не трех-, а четырехколесный, но колея задних колес так мала, что они скорее напоминают двускатное колесо "Газели". Возможно, этот проект даже пойдет в небольшую серию: начаты приготовления к строительству сборочного завода в Вакерсдорфе. Вернемся, однако, к прозе жизни. Кроме лобового сопротивления, у аэродинамикических характеристиках цифрам Сх - за ними огромные усилия больших коллективов и высокая культура конструкторской проработки кузова. Так давайте не будем сводить эту работу на нет, привинчивая к новенькой "тачке" несвойственные ей "кенгурины", пороги, "обтекатели", "мухобойки". (О реальном влиянии таких устройств - см. ЗР, 2000, № 2).,"Форд-6Т90".