Que é a aerodinámica do coche?
Contido
Mirando fotografías históricas de modelos de coches lendarios, calquera notará inmediatamente que a medida que nos achegamos aos nosos días, a carrocería dun vehículo cada vez é menos angular.
Isto débese á aerodinámica. Imos considerar cal é a peculiaridade deste efecto, por que é importante ter en conta as leis aerodinámicas, así como cales son os coches con mal coeficiente de racionalización e cales son bos.
Que é a aerodinámica do coche
Por estraño que pareza, canto máis rápido se move o coche pola estrada, máis tenderá a saír do chan. A razón é que o fluxo de aire co que choca o vehículo é cortado en dúas partes pola carrocería do coche. Un vai entre o fondo e a superficie da estrada e o outro vai sobre o tellado e rolda o contorno da máquina.
Se observas a carrocería dun lado, entón visualmente parecerase remotamente a unha á de avión. A peculiaridade deste elemento da aeronave é que o fluxo de aire sobre a curva pasa por máis camiño que por debaixo da parte recta da peza. Debido a isto, créase un baleiro ou baleiro sobre a á. Ao aumentar a velocidade, esta forza levanta máis o corpo.
Créase un efecto de elevación similar para o coche. O río arriba flúe ao redor do capó, o tellado e o maleteiro, mentres que o río abaixo flúe ao redor do fondo. Outro elemento que crea resistencia adicional son as partes do corpo próximas á vertical (reixa do radiador ou parabrisas).
A velocidade de transporte afecta directamente ao efecto de elevación. Ademais, a forma do corpo con paneis verticais crea turbulencias adicionais, o que reduce a tracción do vehículo. Por esta razón, os propietarios de moitos coches clásicos con formas angulares, cando sintonizan, fixan necesariamente un spoiler e outros elementos na carrocería que permiten aumentar a carga aerodinámica do coche.
Por que é necesario
A racionalización permite que o aire viaxe máis rápido ao longo do corpo sen vórtices innecesarios. Cando o vehículo está impedido pola maior resistencia do aire, o motor consumirá máis combustible, coma se o vehículo cargase máis. Isto afectará non só á economía do coche, senón tamén á cantidade de substancias nocivas que se liberarán a través do tubo de escape ao medio ambiente.
Deseñando coches con aerodinámica mellorada, os enxeñeiros dos principais fabricantes de automóbiles calculan os seguintes indicadores:
- Canto aire debe entrar no compartimento do motor para que o motor reciba un arrefriamento natural axeitado;
- En que partes do corpo se levará o aire fresco para o interior do coche, así como onde se descarga;
- Que se pode facer para que o aire faga menos ruído no coche;
- A forza de elevación debe distribuírse a cada eixo de acordo coas características da forma da carrocería do vehículo.
Todos estes factores son tidos en conta ao desenvolver novos modelos de máquinas. E se antes os elementos do corpo podían cambiar drasticamente, hoxe os científicos xa desenvolveron as formas máis ideais que proporcionan un coeficiente reducido de elevación frontal. Por esta razón, moitos modelos da última xeración poden diferir externamente só por pequenos cambios na forma dos difusores ou ás en comparación coa xeración anterior.
Ademais da estabilidade viaria, a aerodinámica pode contribuír a unha menor contaminación de certas partes do corpo. Así, nunha colisión cunha ráfaga de vento frontal, os faros situados verticalmente, o parachoques e o parabrisas ensuciaranse máis rápido por pequenos insectos esnaquizados.
Para reducir o efecto negativo da elevación, os fabricantes de vehículos pretenden reducilo despexe ata o valor máximo permitido. Non obstante, o efecto frontal non é a única forza negativa que afecta á estabilidade da máquina. Os enxeñeiros están sempre "equilibrados" entre a axilización frontal e lateral. É imposible acadar o parámetro ideal en cada zona, polo tanto, ao fabricar un novo tipo de corpo, os especialistas sempre fan un certo compromiso.
Feitos aerodinámicos básicos
De onde vén esta resistencia? Todo é moi sinxelo. Ao redor do noso planeta hai unha atmosfera composta por compostos gasosos. En media, a densidade das capas sólidas da atmosfera (espazo dende o chan ata a vista de ave) é de aproximadamente 1,2 kg / metro cadrado. Cando un obxecto está en movemento, choca contra moléculas de gas que forman o aire. Canto maior sexa a velocidade, máis forza baterán estes elementos no obxecto. Por esta razón, ao entrar na atmosfera terrestre, a nave comeza a quentarse fortemente pola forza de rozamento.
A primeira tarefa coa que os desenvolvedores do deseño do novo modelo están intentando xestionar é como reducir o arrastre. Este parámetro aumenta 4 veces se o vehículo acelera dentro do rango de 60 km / h a 120 km / h. Para comprender o significativo que é isto, considere un pequeno exemplo.
O peso do transporte é de 2 mil kg. O transporte acelera a 36 km / h. Neste caso, só se gastan 600 vatios de potencia para superar esta forza. Todo o demais gástase en overclocking. Pero xa a unha velocidade de 108 km / h. Xa se están empregando 16 kW de potencia para superar a resistencia frontal. Cando se circula a unha velocidade de 250 km / h. o coche xa gasta ata 180 cabalos de forza na forza de arrastre. Se o condutor quere acelerar o coche aínda máis, ata 300 quilómetros por hora, ademais da potencia para aumentar a velocidade, o motor terá que consumir 310 cabalos para facer fronte ao fluxo de aire frontal. É por iso que un coche deportivo necesita un tren motriz tan poderoso.
Para desenvolver o transporte máis racional, pero ao mesmo tempo bastante cómodo, os enxeñeiros calculan o coeficiente Cx. Este parámetro na descrición do modelo é o máis importante en canto á forma ideal do corpo. Unha pinga de auga ten un tamaño ideal nesta zona. Ela ten este coeficiente de 0,04. Ningún fabricante de automóbiles aceptaría un deseño tan orixinal para o seu novo modelo de coche, aínda que antes houbo opcións neste deseño.
Hai dúas formas de reducir a resistencia ao vento:
- Cambia a forma do corpo para que o fluxo de aire flúa ao redor do coche o máximo posible;
- Fai o coche estreito.
Cando a máquina está en movemento, actúa sobre ela unha forza vertical. Pode ter un efecto de baixa presión, que ten un efecto positivo na tracción. Se non aumenta a presión sobre o coche, o vórtice resultante garantirá a separación do vehículo do chan (cada fabricante tenta eliminar este efecto na medida do posible).
Por outra banda, mentres o coche se move, a terceira forza actúa sobre el: a forza lateral. Esta área é aínda menos controlable xa que se ve afectada por moitas cantidades variables, como un vento cruzado cando se conduce recto ou en curva. A forza deste factor é imposible de predicir, polo que os enxeñeiros non o arriscan e crean estoxos cun ancho que permita facer un certo compromiso na relación Cx.
Para determinar ata que punto se poden ter en conta os parámetros das forzas verticais, frontais e laterais, os principais fabricantes de vehículos están a crear laboratorios especializados que realizan probas aerodinámicas. Dependendo das posibilidades materiais, este laboratorio pode incluír un túnel de vento no que se comprobe a eficiencia da racionalización do transporte baixo un gran fluxo de aire.
O ideal sería que os fabricantes de novos modelos de coches se esforcen por levar os seus produtos a un coeficiente de 0,18 (hoxe é o ideal) ou por superalo. Pero ninguén logrou aínda o segundo, porque é imposible eliminar outras forzas que actúan na máquina.
Forza de suxeición e elevación
Aquí hai outro matiz que afecta á manipulación do transporte. Nalgúns casos, o arrastre non se pode minimizar. Un exemplo disto son os coches de F1. Aínda que o seu corpo está perfectamente racionalizado, as rodas están abertas. Esta zona supón o maior número de problemas para os produtores. Para este transporte, Cx está no intervalo de 1,0 a 0,75.
Se neste caso non se pode eliminar o vórtice traseiro, pódese usar o fluxo para aumentar a tracción coa vía. Para iso, instalanse no corpo pezas adicionais que crean carga aerodinámica. Por exemplo, o paragolpes dianteiro está equipado cun alerón que impide que se levante do chan, o que é extremadamente importante para un coche deportivo. Unha á semellante está fixada na parte traseira do coche.
A ala dianteira dirixe o fluxo non debaixo do coche, senón na parte superior do corpo. Debido a isto, o nariz do vehículo sempre está dirixido cara á estrada. Un baleiro fórmase dende abaixo e o coche parece pegarse á pista. O alerón traseiro impide a formación dun vórtice detrás do coche: a peza rompe o fluxo antes de que comece a ser aspirada na zona de baleiro detrás do vehículo.
Os pequenos elementos tamén afectan a redución do arrastre. Por exemplo, o bordo do capó de case todos os coches modernos cobre as escobillas. Dado que a parte dianteira do automóbil atopa sobre todo o tráfico que se aveciña, ponse atención ata en elementos tan pequenos como deflectores de admisión de aire.
Ao instalar kits de carrocería deportiva, cómpre ter en conta que a carga aerodinámica adicional fai que o coche estea máis seguro na estrada, pero ao mesmo tempo o fluxo direccional aumenta a resistencia. Debido a isto, a velocidade máxima deste transporte será menor que sen elementos aerodinámicos. Outro efecto negativo é que o coche faise máis voraz. Certo, o efecto do kit deportivo para o corpo sentirase a velocidades de 120 quilómetros por hora, polo que na maioría das situacións na vía pública tales detalles.
Modelos de arrastre pobres:
Modelos con bo arrastre aerodinámico:
Ademais, mire un pequeno vídeo sobre a aerodinámica do coche:
2 комментария
Bogdan
Ola. Unha pregunta ignorante.
Se un coche vai a 100 km/h a 2000 rpm, e o mesmo coche vai a 200 km/h a 2000 rpm, o consumo sería diferente? E se é diferente? ¿Alto valor?
Ou que é o consumo do coche? En velocidade ou velocidade do motor?
Mulțumesc
Portas
Duplicar a velocidade dun coche duplica a resistencia á rodadura e cuadriplica a resistencia do aire, polo que se necesita máis enerxía. Isto significa que cómpre queimar máis combustible, aínda que as rpm sexan constantes, polo que preme o acelerador e a presión do colector aumenta e entra unha maior masa de aire en cada cilindro. Isto significa que o teu motor inxecta máis combustible, polo que si, aínda que as túas RPM sigan as mesmas, usarás unhas 4.25 veces máis combustible por km.