車の空気力学とは何ですか？
伝説の車のモデルの歴史的な写真を見ると、私たちが日々に近づくにつれて、車のボディの角度がますます小さくなっていることに誰もがすぐに気付くでしょう。
これは空気力学によるものです。 この効果の特徴、空力の法則を考慮することが重要である理由、合理化係数が悪い車、良い車を考えてみましょう。
車のエアロダイナミクスとは
奇妙に聞こえるかもしれませんが、車が道路に沿って速く移動するほど、地面から降りる傾向があります。 その理由は、車両が衝突する空気の流れが車体によってXNUMXつに分割されているためです。 XNUMXつは底面と路面の間を行き、もうXNUMXつは屋根の上を通り、機械の輪郭を一周します。
車体を横から見ると、視覚的には飛行機の翼のように見えます。 航空機のこの要素の特徴は、ベンド上の空気の流れが、パーツの直線部分の下よりも多くの経路を通過することです。 このため、翼の上に真空または真空が作成されます。 速度が上がると、この力は体をさらに持ち上げます。
同様の持ち上げ効果が車にも作成されます。 上流はボンネット、屋根、トランクの周りを流れ、下流は底の周りを流れます。 追加の抵抗を作成する別の要素は、垂直に近いボディパーツ（ラジエーターグリルまたはウィンドシールド）です。
輸送速度は、持ち上げ効果に直接影響します。 さらに、垂直パネルを備えたボディ形状は、追加の乱流を生み出し、車両の牽引力を低下させます。 このため、角のある形状の多くのクラシックカーの所有者は、チューニングするときに、必ずスポイラーやその他の要素をボディに取り付けて、車のダウンフォースを増やすことができます。
なぜあなたはそれが必要ですか
合理化により、不必要な渦を発生させることなく、空気が体に沿ってより速く流れることができます。 空気抵抗の増加によって機械が妨げられると、機械が追加の負荷を運んでいるかのように、エンジンはより多くの燃料を使用します。 これは、自動車の経済性だけでなく、排気管から環境に放出される有害物質の量にも影響を及ぼします。
空気力学が改善された車を設計する際、大手自動車メーカーのエンジニアは次の指標を計算します。
- エンジンが適切な自然冷却を受けるために、エンジンコンパートメントに入る必要のある空気の量。
- 体のどの部分で新鮮な空気が車内に取り入れられ、どこに排出されるか。
- 車内の空気の騒音を減らすために何ができるか。
- 車体形状の特性に応じて、各車軸に吊り上げ力を分散させる必要があります。
新しいマシンモデルを開発する際には、これらすべての要素が考慮されます。 そして、以前に体の要素が劇的に変化する可能性がある場合、今日の科学者は、正面の揚力の係数を低減する最も理想的な形態をすでに開発しています。 このため、最新世代の多くのモデルは、前世代と比較してディフューザーまたはウィングの形状がわずかに変更されているだけで、外部的に異なる場合があります。
道路の安定性に加えて、空気力学は特定の身体部分の汚染を減らすことに貢献することができます。 そのため、正面からの突風との衝突では、垂直に配置されたヘッドライト、バンパー、およびウィンドシールドは、砕かれた小さな昆虫によってより早く汚れます。
リフトの悪影響を減らすために、自動車メーカーは減らすことを目指しています クリアランス 最大許容値まで。 ただし、機械の安定性に影響を与える負の力は正面効果だけではありません。 エンジニアは常に正面と側面の合理化の間で「バランス」を取ります。 各ゾーンで理想的なパラメータを達成することは不可能であるため、新しいタイプのボディを製造する場合、専門家は常に一定の妥協をします。
基本的な空力的事実
この抵抗はどこから来るのですか？ すべてがとてもシンプルです。 私たちの惑星の周りには、ガス状の化合物からなる雰囲気があります。 平均して、大気の固体層（地面から鳥瞰図までの空間）の密度は約1,2kg /平方メートルです。 オブジェクトが動いているとき、それは空気を構成するガス分子と衝突します。 速度が速いほど、これらの要素がオブジェクトに当たる力が大きくなります。 このため、地球の大気圏に入ると、宇宙船は摩擦によって強く熱くなり始めます。
モデルの新しいデザインの開発者が対処しようとしている最初のタスクは、ドラッグを減らす方法です。 車両が4km / hから60km / hの範囲内で加速すると、このパラメーターは120倍に増加します。 これがどれほど重要であるかを理解するために、小さな例を考えてみましょう。
トランスポートの重量は2kgです。 輸送は36km / hに加速します。 同時に、この力を克服するために費やされる電力はわずか600ワットです。 他のすべてはオーバークロックに費やされます。 しかし、すでに108 km / hの速度で。 正面抵抗を克服するために、16kWの電力がすでに使用されています。 250 km / hの速度で運転する場合。 車はすでにドラッグフォースに180馬力を費やしています。 ドライバーが車をさらに加速したい場合、速度を上げる力に加えて、最大300 km /時まで、モーターは正面の空気の流れに対処するために310馬を消費する必要があります。 そのため、スポーツカーにはこのような強力なパワートレインが必要です。
最も合理化された、しかし同時に非常に快適な輸送を開発するために、エンジニアは係数Cxを計算します。 モデルの説明におけるこのパラメーターは、理想的な体型に関して最も重要です。 このエリアでは、一滴の水が理想的なサイズです。 彼女のこの係数は0,04です。 以前にこの設計にオプションがあったが、自動車メーカーはその新しい車のモデルのためにそのようなオリジナルの設計に同意することはありません。
風の抵抗を減らすにはXNUMXつの方法があります。
- 空気の流れが車の周りをできるだけ流れるように、ボディの形状を変更します。
- 車を狭くします。
機械が動いているとき、垂直方向の力がそれに作用します。 トラクションにプラスの効果をもたらすダウンプレッシャー効果があります。 車への圧力が増加しない場合、結果として生じる渦は地面からの車の分離を確実にします（各メーカーはこの影響を可能な限り排除しようとします）。
一方、車が動いている間、XNUMX番目の力、つまり横方向の力が車に作用します。 このエリアは、直進時やコーナリング時の横風など、さまざまな量の影響を受けるため、制御がさらに難しくなります。 この要因の強さを予測することは不可能であるため、エンジニアはそれを危険にさらすことなく、Cx比をある程度妥協できる幅のケースを作成します。
垂直方向、正面方向、および横方向の力のパラメーターを考慮に入れることができる範囲を決定するために、主要な自動車メーカーは、空力試験を実施する専門の研究所を設立しています。 材料の可能性に応じて、この実験室には、大きな空気の流れの下で輸送の合理化の効率がチェックされるウィンドトンネルが含まれる場合があります。
理想的には、新しい車のモデルのメーカーは、製品を0,18の係数にするか（今日はこれが理想的です）、それを超えることを目指しています。 しかし、マシンに作用する他の力を排除することは不可能であるため、XNUMX番目の方法ではまだ誰も成功していません。
クランプ力と持ち上げ力
トランスポートの処理に影響を与えるもう1つのニュアンスがあります。 場合によっては、ドラッグを最小化できないことがあります。 この例はF1,0車です。 彼らの体は完全に合理化されていますが、車輪は開いています。 このゾーンは、生産者にとって最も問題を引き起こします。 このようなトランスポートの場合、Cxは0,75からXNUMXの範囲です。
この場合、後部渦を除去できない場合は、流れを使用してトラックとのトラクションを高めることができます。 これを行うために、ダウンフォースを作成する追加のパーツがボディに取り付けられます。 たとえば、フロントバンパーにはスポイラーが装備されており、地面から浮き上がるのを防ぎます。これはスポーツカーにとって非常に重要です。 同様の翼が車の後部に取り付けられています。
フロントウィングは、車の下ではなく、上半身に流れを向けます。 このため、車両のノーズは常に道路に向けられています。 下から真空が発生し、車が線路にくっついているようです。 リアスポイラーは、車の後ろに渦が形成されるのを防ぎます。パーツは、車の後ろの真空ゾーンに吸い込まれ始める前に流れを遮断します。
小さな要素も抗力の低減に影響します。 たとえば、ほとんどすべての現代の車のボンネットの端はワイパーブレードを覆っています。 車の前部はほとんどの場合対向車に遭遇するため、吸気デフレクターなどの小さな要素にも注意が払われています。
スポーツボディキットを取り付けるときは、追加のダウンフォースによって車が路上でより自信を持てるようになることを考慮する必要がありますが、同時に方向性のある流れによって抗力が増加します。 このため、このような輸送のピーク速度は、空力要素がない場合よりも遅くなります。 もう120つの悪影響は、車がより貪欲になることです。 確かに、スポーツボディキットの効果は毎時XNUMXキロメートルの速度で感じられるので、公道のほとんどの状況でそのような詳細があります。
空力抵抗が少ないモデル：
空力抵抗が良好なモデル：
さらに、車のエアロダイナミクスに関する短いビデオをご覧ください。
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ボグダン
こんにちは。 無知な質問。
車が100rpmで2000km/hで走行し、同じ車が200rpmで2000km / hで走行した場合、消費量は異なりますか？ それが違う場合はどうなりますか？ 高い価値？
または車の消費量は何ですか？ エンジン速度または速度で？
感謝
引き裂い
車の速度が 4.25 倍になると、転がり抵抗が XNUMX 倍になり、空気抵抗が XNUMX 倍になるため、より多くのエネルギーが必要になります。 つまり、rpm が一定であっても、より多くの燃料を燃焼させる必要があるため、アクセルを踏むとマニホールドの圧力が上昇し、より多くの空気が各シリンダーに流入します。 これは、エンジンがより多くの燃料を噴射することを意味します。つまり、RPM が同じであっても、XNUMX km あたり約 XNUMX 倍多くの燃料を使用することになります。