Аэродинамика: пух и перья

Спортивный «Рено-Меган». Над задним стеклом вовсе не козырек для защиты от дождя, а мощный спойлер. Немало и других элементов, родившихся после продувок в аэродинамической трубе. Очевидна погоня не столько за снижением сопротивления, сколько за прижимными силами... но без антикрыла.

КРЫЛО НАОБОРОТ

Начнем с такой принадлежности быстроходного автомобиля, как антикрыло. Это в самом деле крыло – с таким же профилем, как у крыла малоскоростного самолета, но «вверх ногами». Оно не поднимает автомобиль в воздух, а прижимает его к дороге – тем сильней, чем больше скорость машины и площадь антикрыла.

Классически спрофилированное одинарное антикрыло. Регулировочные элементы позволяют подобрать оптимальные для конкретной трассы угол атаки и прижимную силу.

Но за это приходится расплачиваться! Во-первых, растущая нагрузка на колеса увеличивает механические потери на их качение. Во-вторых, само крыло создает дополнительное аэродинамическое сопротивление, с увеличением скорости машины возрастающее. Принцип един для любого крыла, будь оно на «Боинге» или на вашей любимой «Самаре». Отметим, что антикрыло ставят не абы как – поток атакует его под некоторым отрицательным углом. При чрезмерном полезная сила начинает падать, тогда как сила сопротивления растет. В зависимости от профиля антикрыла, критическим может оказаться уже угол 15-16 градусов, и наращивать его – значит просто тормозить машину.

Сколь велика роль антикрыла, показывают гонки формулы 1: болид, потерявший подобный элемент, становится беспомощным и в лучшем случае катит в боксы для замены пострадавшей части.

ПОРТИТЬ ВО БЛАГО

Спойлер (от англ. spoil – портить) «портит» поток, обтекающий машину, но делает это с благой целью! Ведь создать идеально обтекаемый кузов невозможно – потери энергии неизбежны. Однако можно свести их к минимуму. Вы наверняка видели, как на пыльной дороге за автомобилем раскручиваются два мощных смерча – зона низкого давления за кормой существенно увеличивает сопротивление движению. Нередко удается ослабить вихри с помощью спойлера – ему поручают сорвать поток с задней кромки крыши (иногда – с кромки багажника, с низа «фартука» кузова и т. д.). И хотя такой вариант улучшения аэродинамики далек от идеала, для многих автомобилей это оптимальное решение.

Роскошное антикрыло на гоночном «Бугатти» – с автоматическим регулированием угла атаки в зависимости от режима движения. Ниже крыла – развитый спойлер, нужным образом срывающий поток.

Выглядят спойлеры по-разному: самостоятельная деталь, козырек над задним стеклом, заостренная задняя кромка крышки багажника или низа кузова. Приспущенная «губа» передка машины – элемент бампера либо дополнительный щиток, не позволяющие воздушному потоку свободно врываться под кузов, могут совмещать функции обтекателя и спойлера.

Сегодня трудно найти автомобиль, лишенный спойлеров. Даже на грузовиках они не редкость. Автолюбители часто покупают их и прилаживают сами. Конечно, не обходится без курьезов. Например, хозяину мало спойлера, установленного фирмой на заднюю кромку крыши, – и в уже сорванный поток «рационализатор», не жалея денег, ставит еще парочку таких же.

Антикрылья из двух и более элементов при умеренных габаритах могут создавать немалую прижимную силу. Похожим образом работают маховые перья птичьих крыльев, создавая правда, подъемную силу.

Довольно популярны у автомобилистов различные щитки-дефлекторы, чья обязанность – отклонять поток в нужном направлении. Их можно найти, например, на стекле пятой двери универсала: увеличив здесь давление, они ослаб­ляют подсасывание пыли, водяных брызг. Но энергию для этой работы дефлектор черпает из встречного потока – и тем самым увеличивает аэродинамическое сопротивление машины.

РАДИ КРАСОТЫ

Не всегда можно четко сказать, что есть что на автомобиле. Иногда поверхность крыши перед задней кромкой и спойлером вогнута – для чего? Аэродинамика – весьма эмпирическая наука. Облик современной машины тщательно доводят при продувках, и такое решение наверняка обосновано. Обычно оно продиктовано стремлением убавить подъемную силу задней части крыши. Что касается обвеса из магазина или от тюнинговой фирмы, то он может оказаться лишь дорогим украшением, не создающим полезных сил и повышающим сопротивление.

Модные «снасти», стилизованные под антикрыло, обычно отличает отсутствие даже намека на крыльевой профиль. Пример – повторитель стоп-сигнала на крышке багажника «десятки». Штука и полезная, и красивая, и мыть крышку почти не мешает. Обтекание портит? Зато настроение поднимает. Ну так и назовите ее, если хотите, спойлером. Да и разве в одной только аэродинамике счастье?..