ТЕХНИКАОБОЗРЕНИЕ АЭРОДИНАМИКАВ ЗОНЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИМ ихаил Гз овскийПРИРОДА ЭКОНОМИИО том, что форма кузова и выступающих элементов непосредственно влияет на расход топлива и динамические показатели, инженеры знали еще на заре автомобилизации. С ростом скоростей новые модели все более «зализывали» – стремились приблизить по форме к эталонуобтекаемости, каким считают удлиненную каплю. Ее коэффициент лобового сопротивления (Cx) равен 0,05. Для серийного автомобиля – недостижимая мечта! Надо сказать, что малое значение Cx – не единственное условие для хорошей обтекаемости. Очень важны размеры, точнее, площадь по-перечного сечения автомобиля: ее нельзя раздувать. Иначе даже отличные показатели Cx не обеспечат успеха. Чем быстрее движется автомобиль, тем энергичнее противодействует ему воздушный поток. Так, при разгоне с 60 до 90 км/ч сила сопротивления возрастает в 2,25 раза (пропорциональноквадрату скорости), до 120 км/ч – уже вчетверо. На высоких скоростях автомобиль тратит львиную долю мощности двигателя именно на то, чтобы преодолеть воздушное сопротивление. Один из самых лучших результатов в борьбе за снижение Cx сегодня принадлежит концерну «Даймлер-Крайс-236 За рулем 04/2006 ОБОЗРЕНИЕ АЭРОДИНАМИКАТермин «аэродинамика» слышал, вероятно, каждый автомобилист. Тем не менее даже считающие себя технически подкованными граждане нередко забывают о ее роли. Восстановим справедливость! Ведь помимо снижения расхода топлива аэродинамика решает немало иных интересных задач.лер». Инженеры решили обратиться за помощью… к биологам, попросив найти в природе подходящую для автомобиля форму. Пересмотрев немало видов, исследователи наткнулись на рыбу кузовок Ostraci-idae. Решающим стал результат тестирования копии рыбки в аэродинамической трубе: Cx=0,06!«То, что надо!» – воскликнули в «Даймлер-Крайслер» и взяли кузовка за эталон. Результат воплощен в «Бионике» – концептуальной разработке, тем не менее вполне пригодной для повседневной жизни и отвечающей нормам пассивной безопасности. Величина Cx, конечно, выросла и достигла 0,19. Но учитывая, ТЕХНИКАОБОЗРЕНИЕ АЭРОДИНАМИКАРыбалка «Даймлер-Крайслеру» удалась: улов назвали «Бионик».НАУКА И ПРАКТИКАСопротивление воздуху рассчитывают, исходя из коэффициента аэродинамического сопротивления (Cx), площади поперечного сечения автомобиля (А), скорости движения (V) и плотности воздуха (ρ) по формуле 2 W=Cx. A . V . ρ/2. От решения конструкторов зависят коэффициент аэродинамического сопротивления и площадь поперечного сечения, остальное – дело природы и воля водителя.что Cx у серийных машин обычно превышает 0,25 – результат великолепен. Со 140сильным дизельным двигателем «рыбомобиль» впечатляюще экономичен для своих габаритов (длина 4,24 м): 4,3 л/100 км в смешанном цикле и мизерные 2,8 лв загородном режиме! При этом «Бионик» отличается завидной шустростью: разгоняется до 190 км/ч, а первая сотня дается ему уже спустя 8,2 с. Конечно, «Бионик» выглядитслишком смело, чтобы когданибудь стать серийным. По крайней мере, пока парадом командуют стиль и потребительские качества, а не исключительно практические соображения.ВЗЛЕТ ЗАПРЕЩАЮ!В конце 90-х в европейской автомобильной прессе промелькнуло несколько заметок об авариях с участием только поступившего в продажу купе «Ауди-TT»: на больших скоро-стях машина иногда теряла сцепление с дорогой. Выяснилось, что в определенный момент подъемная сила отрывала от дороги заднюю ось, вызывая потерю устойчивости. Ошибку немедленно исправили на всех новых и уже выпущенных TT, снабдив их задним спойлером. Это лишний раз напомнило о важности правильного расчета сопротивления воздуха и соотношения подъемной и прижимающей силы. Главными ин-Несмотря на развитие компьютерных технологий, масштабные модели по-прежнему в строю.Процесс «продувки» начинается на стадии проектирования: компьютер прорабатывает до 25 миллионов виртуальных потоков.238 За рулем 04/2006 ОБОЗРЕНИЕ АЭРОДИНАМИКАСпойлеры бывают разные – например, регулируемый на багажнике и… стационарный у переднего колеса.ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ НА CxФакторы Снижение высоты автомобиля* на 30 мм Широкопрофильные шины Уменьшение кузовных зазоров Подкузовные панели кузова Подъемные фары Внешние зеркала заднего вида Проток воздуха через моторный отсек Организация охлаждения тормозов Открытые окна Багажник-кофр на крыше Изменение Cx, % -5 +2…+4 –2…–5 –1…–7 +3…+10 +2…+5 +4…+14 +2…+5 +5 +30…+40*Путем изменения настроек подвески, высоты профиля шин и т. п.струментами для изменения направления воздушных потоков являются аэродинамические элементы, именуемые спойлерами и антикрыльями. Стоит заметить, что, в отличие от авиации, в автомобильной литературе и особенно в обиходе к терминологии подходят достаточно вольно. По сути, основная задача антикрыльев и спойлеров – не дать автомобилю «взлететь» и повысить его устойчивость с ростом скорости. Но разница все же есть. Спойлер – это элемент, срывающий воздушный поток с той или иной целью. Анти- ТЕХНИКАОБОЗРЕНИЕ АЭРОДИНАМИКАТест на чистоплотность: имитация движения в дождь позволяет вычислить проблемные зоны.крыло же создано для обеспечения прижимной силы в чистом виде. В современных спортивных автомобилях и те, и другие элементы часто выполняют с регулировкой угла атаки, что позволяет оптимизировать работу в зависимости от скорости. Очень часто аэродинамика задней части кузова оказывается важней, чем перед-ней. Поэтому больше элементов устанавливают именно на багажнике или в задней части крыши. Распределение потоков под днищем – следующая по важности статья. В гонках формулы 1 пытались использовать вентиляторы, создававшие под днищем болида разрежение, которое прижимало его к трассе. Позже «пы-лесосы» запретили, и специалисты нашли альтернативу: воздушный поток, попадая под машину, вынужден пройти через своеобразное бутылочное горлышко, после чего вырывается в широкий канал. Возникающая разница в давлениях заставляет машину припасть к полотну. Но вернемся с трека на дороги общего пользования: подднищем обычного авто не требуется устраивать столь сложных процессов – достаточно сделать его максимально гладким. Для этого отлично подходит многослойный пол, но чаще обходятся пластиковыми юбками и кожухами. Для создания зоны пониженного давления передний бампер заставляют играть и роль обтекателя, не пускающего набегающий поток под днище.Вид снизу на аэродинамические элементы заднеприводного седана: 1 – единая центральная панель; 2 – щиток топливного бака; 3 – глушитель проработанной формы; 4 – пол багажника, направляющий поток; 5 – панель дифференциала; 6 – щит моторного отсека и трансмиссии; 7 – колесный спойлер.240 За рулем 04/2006 ОБОЗРЕНИЕ АЭРОДИНАМИКАСердце аэродинамической трубы в исследовательском центре «Дженерал моторс»: 8-метровый вентилятор, приводимый электромотором мощностью 3300 кВт. Скорость потока – до 200 км/ч.ТИШЕ ЕДЕШЬ…Стоит ли напоминать, какое значение имеет для покупателей комфорт, в том числе звуковой. В бытность владельцем подержанной «японки» автор тщетно пытался победить тихий, но чрезвычайно назойливый свист, появлявшийся на скоростях за сотню. В итоге списал его на аварийное прошлое авто. Но однажды, к моему удивлению, прочел про этот дефект на официальном сайте фирмы, посвященном конструктивным недостаткам моделей. Недоработали! Чтобы не допустить подобных казусов, аэроакустики еще на стадии проектирования подбирают расположение разнообразных усилителей кузовных панелей так, чтобы не допустить вибраций. Особое внимание – рамкам стекол и углам дверей. Используя микрофоны, оптимизируют также форму наружных зеркал, молдингов и релингов на крыше.Еще одна составляющая комфорта, тесно увязанная с безопасностью, – обзорность. В сильный дождь потоки воды необходимо отводить таким образом, чтобы ветровое и особенно боковые стекла оставались относительно сухими и чистыми. Для этого делают водосточные желоба на крыше, устанавливают дворники хитрой формы, заставляющие воду уходить вверх – на крышу. Тщательная проработка задней части автомобиля способна избавить вас от ежеминутного включения заднего стеклоочистителя и еженедельных моек машины. Здесь круг замыкается – в погоне за чистотой нельзя приносить в жертву управляемость. В погоне за управляемостью – портить внешность или компоновку салона. Выигрывают те, кому удается найти компромисс. Ведь автомобиль, как самолет: некрасивый – не поедет!