Аэродинамика автомобилей и ее виды

Немного теории

На автомобиль в движении, кроме разнообразных физических сил (сила тяжести, сила инерции движения, сила сцепления с дорожным покрытием, силы трения сопротивления качению), действуют три аэродинамические силы:

• Сила сопротивления воздуха
• Подъемная сила воздушного потока
• Прижимная сила воздушного потока

От величины равнодействующей этих трех сил во многом зависит устойчивость автомобиля на дороге, маневренность и экономичность. При ускоренном движении машины сила сопротивления воздуха увеличивается пропорционально квадрату скорости. Встречный поток, сталкиваясь с автомобилем, стремится обойти его в двух направлениях: над крышей салона и под днищем. Благодаря эффекту, открытому швейцарским ученым Бернулли в конце 18 века, плотность потока воздуха снизу выше, и машина немного приподнимается. Особенно это заметно при разгоне автомобиля и конструкторам приходится учитывать эти факторы при разработке экстерьера и формы кузова.

Из истории автомобильной аэродинамики

На заре автомобилестроения, при скоростях до 40 км/ч., инженеры не уделяли должного внимания внешнему облику автомобиля. По мере роста скоростей, увеличивалась и сила встречного потока воздуха. Авторазработчики для уменьшения аэродинамического сопротивления стали перенимать обтекаемые формы из смежных областей техники – воздухоплавания, авиации и мореплавания. Начинания бельгийского автогонщика К. Женатци и австрийского конструктора Э. Румплера, были поддержаны специалистами Геттингенского Института аэродинамических исследований (Германия), которые перед Второй Мировой Войной разработали кузов автомобиля современных нам очертаний, с коэффициентом аэродинамического сопротивления С_х=0.16. Следует отметить, что большинство сегодняшних автомобилей имеют С_х=0.3-0,5. В наши дни задачей автоконструкторов является оптимизация отдельных сегментов кузова (переходов, выступов, спойлеров) для снижения аэродинамического сопротивления, минимизируя вмешательство в дизайн.

Аэродинамические характеристики разных типов кузовов

Важнейшим фактором, характеризующим аэродинамику автомобиля, является его задняя часть. В связи с этим:

• Универсалы и пикапы имеют в этом плане наименьшую эффективность: воздушный поток, срываясь с края крыши салона, образует сразу за автомобилем вихревую зона разряжения, повышающую сопротивление движению. Дефлектором на крыше, над дверью багажника, можно отсечь часть потока вниз, частично компенсировав разряжение.
• Хетчбеки выглядят предпочтительнее только при малом наклоне задней части (менее 23˚), давая воздушному потоку стечь по наклонной поверхности и оторваться только у нижней кромки пятой двери, значительно сокращая разряженную область.
• Купе и седаны имеют минимальный вихревой след, благодаря тому, что поток полого спускается по заднему стеклу и крышке багажника. Существует возможность дополнительно снизить коэффициент аэродинамического сопротивления С_х, конструктивно увеличив высоту и длину багажника.

Можно ли самостоятельно улучшить аэродинамику автомобиля?

Радикальное улучшение аэродинамики любого серийного автомобиля, конечно же, задача конструкторских бюро. Но и автолюбителям под силу самостоятельно снизить аэродинамическое сопротивление, выполнив простые рекомендации:

• Снять ненужные накладки и декоративные элементы, а необходимые функционально, например антенны, выбирать обтекаемой формы.
• Не открывать при движении окна и люк (при наличии) салона.
• Прикрепить, подвязать к несущим конструкциям все выступающие элементы под днищем автомобиля (трос ручника, тормозные шланги, трубки и т.д.).
• Отполировать кузов автомобиля
• Приобретая багажник или прицеп, позаботиться об их аэродинамических характеристиках.

Мастерские автотюнинга предлагают свои услуги по установке передних и задних спойлеров, антикрыла, дополнительного обвеса днища. Хорошо продуманный обвес, установленный высококвалифицированным специалистом, может улучшить аэродинамические показатели автомобиля: увеличить прижимную силу, сократить зону разряжения. А вот самостоятельно экспериментировать с аэродинамическим усовершенствованием знатоки не рекомендуют. Например, неправильно выбранное антикрыло не только прижмет заднюю ось авто, но и при значительной скорости полностью разгрузит переднюю. Автомобиль, конечно, не взлетит, но «улететь», потеряв управляемость, может запросто.